锂-空气二次电池关键材料与器件的设计与制备

锂-空气二次电池因拥有超高的理论能量密度及巨大的应用潜力, 有望替代锂离子电池成为下一代高性能化学 电源. 高效、稳定电极的制备以及新型锂-空气电池器件的开发是提升电池电化学性能, 促进其应用的关键. 针对以上 问题, 本文对空气正极材料的开发与设计、锂负极的修饰保护以及锂-空气二次电池器件进行了简要介绍, 并对该领域 进行总结展望     

聚(2,2＇-二氨基苯氧基二硫化物)结构与性能研究

用动电位连续扫描法制备了聚（2，2'-二氨基苯氧基二硫化物）（PDAPO），通过FT-IR，FT-Raman，XPS等测试技术确证其结构。聚合物产物与其单体的循环伏安实验结果表明，由于PDAPO结构中支链聚苯胺的电催化作用和强供电子键-O-S-S-O-的作用，其氧化还原反应的可逆性优于其它同类的聚有机二硫化物。研究了聚合物的导电性能、热稳定性及表面状态。结果表明，PDAPO是一种新型高电活性的导电聚合物，可用作锂或锂二次电池的正极材料。     

锂离子电池LiBOB电解质盐研究

本文介绍了可用于锂离子电池的新型锂盐--双乙二酸硼酸锂(LiBOB)的基本性质,包括结构组成、合成方法、物理化学性能及其与结构的关系.综述了近年来在LiBOB新型电解质锂盐研究与探索方面的新成果,重点评价了BOB-阴离子对于石墨负极和金属氧化物正极材料表面的电化学性能.讨论了这种盐在锂离子系统中杂质和安全性等问题,归纳了其优缺点,指出今后电解质锂盐的研究发展方向.     

原位氧化还原沉淀水热合成法制备LixMn2O4尖晶石

Li xMn2O4尖晶石是新一代的锂离子二次电池正极材料 [1], 其合成方法对材料的电化学性质影响很大[2].常规合成大多采用高温固相反应法, 此法具有反应温度高, 反应时间长, 容易产生缺陷和产物不纯净等缺点, 导致所合成的锂离子二次电池正极材料的性能较差. 目前用水热合成法制备电池正极材料Li xMn2O4尖晶石尚未见文献报道. 本文在常规水热合成法的基础上采用原位氧化还原沉淀水热合成法 [3]制备前驱物, 该法合成条件更温和, 而且使材料的综合性能得到了改善和提高.      

锂-硫二次电池界面反应的特殊性与对策分析

锂-硫电池是在现有锂离子电池基础上最可能实现储能密度大幅提升的实用二次电池体系. 然而,这一电池体系的电化学利用率与循环稳定性仍然难以满足应用要求. 造成锂-硫电池性能不稳定的原因在于硫正极和锂负极的材料结构和反应环境始终处于变化之中,如在充放电过程中,硫-碳反应界面的电化学阻塞、中间产物的溶解流失、正负极之间的穿梭效应等副反应导致正极与负极均难形成稳定的电化学反应界面。针对这些特殊问题,本文简要分析了影响能量利用率和循环稳定性的化学与电化学机制,并提出了构建稳定锂负极与高效硫正极的若干可行性技术.     

锂离子电池LiBOB电解质盐研究进展

本文介绍了可用于锂离子电池的新型锂盐--双乙二酸硼酸锂（LiBOB）的基本性质,包括结构组成、合成方法、物理化学性能及其与结构的关系。综述了近年来在LiBOB新型电解质锂盐研究与探索方面的新成果,重点评价了BOB-阴离子对于石墨负极和金属氧化物正极材料表面的电化学性能。讨论了这种盐在锂离子系中杂质和安全性等问题,归纳了其优缺点,指出今后电解质锂盐的研究发展方向。     

锂离子电池用富锂层状正极材料

正极材料与负极材料是锂离子电池重要组成部分。目前锂离子电池负极材料比容量通常在300mAh/g以上,而正极材料比容量始终徘徊在150mAh/g。正极材料正在成为锂离子电池性能进一步提升的瓶颈。富锂层状正极材料是一类新型正极材料,其可逆容量在200mAh/g以上,其高容量特性引起人们的广泛关注。这类材料可以用xLi₂MO₃·(1-x)LiM'O₂ (M 为Mn, Ti, Zr之一或任意组合; M'为Mn, Ni, Co之一或任意组合; 0≤x≤1)形式表示。由于其组成与结构的特殊性,这类富锂层状正极材料的充放电机理也不同于其它含锂过渡金属氧化物正极材料。本文介绍富锂层状正极材料的合成、结构与充放电机理,重点介绍近年来通过改性提高其电化学性能方面的研究进展,指出目前富锂材料研究中存在的问题,探讨未来的研究重点。     

锂嵌入型化合物-氢气电池（英文）

可充电氢气电池作为一种新兴的电池体系在大规模能源储存领域显示出富有前景的电化学性能.锂嵌入型化合物作为一大类的锂离子电池正极材料能够很好地用作可充电氢气电池的正极.本文开发了2种新型锂嵌入型化合物-氢气电池.通过使用钴酸锂与磷酸铁锂2种正极材料分别与氢气负极在硫酸锂水系电解液中进行匹配,得到了钴酸锂-氢气电池与磷酸铁锂-氢气电池.钴酸锂-氢气电池展现出约1.27 V的放电电位,约97 mA·h·g~(-1)的比容量及10C的高倍率;磷酸铁锂-氢气电池展现出约0.66 V的放电电位,约125 mA·h·g~(-1)的比容量以及10C的高倍率.虽然,钴酸锂-氢气电池和磷酸铁锂-氢气电池因为使用了未经优化的、不稳定的锂嵌入型化合物正极材料而导致全电池容量衰减,但这2种电池经过氢气负极的再循环利用均表现出优异的恢复能力.本文结果证明了氢气电池的化学稳定性及其在未来长寿命电池中具有的大规模能源储存潜力.     

准固态锂离子电池正极材料柱[5]醌的研究

锂离子电池的有机正极材料由于具有比容量高、环境友好和廉价等优点,近年来成为研究的热点.但是,有机电极材料在液态电解液中的溶解流失易导致其容量迅速衰减,严重限制了它们的实际应用.本工作基于聚(甲基丙烯酸酯)/聚乙二醇的准固态电解质,考察了以柱[5]醌为正极的准固态锂二次电池的电化学性能.结果显示,柱[5]醌正极不仅保持了高容量的特性(首次放电容量410 mA h/g),并且循环寿命得到了有效提高.0.2 C下循环100周后,电极的容量保持率为88.5%,显示了柱[5]醌在高比能量准固态锂离子电池中的应用潜力.     

高容量硫/碳复合正极材料

以锂为负极、硫为正极的锂/硫二次电池,由于其较高的理论能量密度(2 600Wh/kg),而成为最具发展潜力的新型高能化学电源体系.但是,硫正极材料存在的活性物质利用率偏低和循环性能较差等缺点制约了锂/硫电池的快速发展.本文主要综述了基于多孔碳材料负载硫来构筑硫/碳复合材料,进而改善硫电极材料电化学性能的研究进展,多孔碳...     

银掺杂聚L-天冬氨酸修饰电极的制备及对多巴胺的测定

利用循环伏安法将银与L-天冬氨酸聚合修饰在玻碳电极表面,制成银掺杂聚L-天冬氨酸修饰电极,研究了多巴胺在此电极上的电化学行为,建立了循环伏安法测定多巴胺的新方法.在磷酸盐缓冲溶液(PBS, pH 7.0)中,扫描速率为50 mV/s时,多巴胺在修饰电极上产生一对氧化还原峰,Epa=0.191 V,Epc=0.161 V.用循环伏安法进行测定时,峰电流与多巴胺浓度分别在3.0×10-7 ～1.0×10-5 mol/L和1.0×10-5 ～5.0×10-4 mol/L内呈良好的线性关系; 检出限为5.0×10-8 mol/L.用于药物和尿样中多巴胺的测定,结果满意.     

聚苯胺纳米纤维修饰石墨箔电极的制备及电化学性能

以石墨箔(GF)为工作电极, 采用循环伏安法(CV), 通过电化学聚合, 制备了聚苯胺(PANI)纳米纤维修饰GF电极(Nano-PANI/GF). 利用红外光谱(FTIR)研究了Nano-PANI/GF修饰电极上聚合物的组成, 利用扫描电镜(SEM)观测了Nano-PANI/GF修饰电极的表面形貌. 利用循环伏安法研究了Nano-PANI/GF修饰电极在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH=6.9)中的电化学活性, 发现Nano-PANI/GF修饰电极在中性溶液中有良好的电化学活性. Nano-PANI/GF修饰电极对抗坏血酸(AA)电化学氧化的催化作用结果表明, 在0.2 V(vs. SCE)电位下, 在浓度范围1.7~2.0×10³ μmol/L内, 抗坏血酸的氧化电流与浓度呈良好线性关系, 线性方程式为y=0.00013x+0.0031. 修饰电极对抗坏血酸的最低检测限为1.7 μmol/L(S/N=3).     

Condensation and structure of silicic acid in tetrahydrofuran

Silicic acid (SA) was extracted with THF from aqueous sodium metasilicate (SMS) solutions neutralized with hydrochloric acid, followed by silylation to give silylated SA from which the condensation and structure of SA in tetrahydrofuran (THF) were investigated. The degree of extraction markedly depends on SA and HCl concentrations. The condensation of 0.86 and 3.5 mol/L SA-THF solutions was followed by measuring the viscosity of the solutions at 0 and 20°C. The silylated SA was isolated as a distillate (LS) and a residue (HS) with low and high M?_ns (ca. 1300 and 3800) by vacuum distillation. The ratio of LS against HS decreased as a SA concentration in THF increased. In an aqueous solution, SA exists as lower molecular weight SAs compared with those in THF. SAs such as monomer, dimer, cyclic tri- and tetramer were the main components in a 0.1 mol/L aqueous solution. On the extraction with THF from an aqueous solution, SA was found to undergo condensations to form more polymerized SAs. From the THF solutions of SA concentration above 0.5 mol/L, the HS was obtained as a main component (73%) which was expected to have ladder-like structures. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.     

银掺杂聚L-天冬氨酸修饰电极的制备及对肾上腺素的测定

利用循环伏安法,研究了银和L-天冬氨酸在玻碳电极表面电化学聚合的条件,制备了银掺杂聚L-天冬氨酸修饰电极。研究了肾上腺素在修饰电极上的电化学行为,建立了循环伏安法测定肾上腺素的新方法。在pH=3.5的磷酸盐缓冲溶液中,扫描速率为50mV/s时,肾上腺素在修饰电极上产生一对明显的氧化还原峰,峰电位分别为Epa=0.447V,Epc=0.387V。用循环伏安法测定时,氧化峰电流与肾上腺素浓度分别在8.00×10-8～1.00×10-5mol/L和1.00×10-5～1.00×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为8.0×10-9mol/L。     

吡柔比星的伏安行为及其应用

吡柔比星在 0 .1 mol/L HAc- Na Ac缓冲溶液 (p H4.3)中 ,出现一灵敏的示波极谱导数还原峰 ,峰电位为 - 0 .39V(vs.SCE) ,峰电流与吡柔比星浓度在 2 .0× 1 0 -7～ 4.0× 1 0 -6mol/L范围内成正比。检出限为 1 .0× 1 0 -8mol/L。用于病人尿样的测定。用线性扫描和循环伏安法研究体系的性质。体系属具有吸附性的可逆过程。     

银掺杂聚L-甲硫氨酸修饰电极同时测定对苯二酚和邻苯二酚

用循环伏安法制备了银掺杂聚L-甲硫氨酸修饰玻碳电极,研究了对苯二酚和邻苯二酚在该修饰电极上的电化学行为,建立了同时测定对苯二酚和邻苯二酚的新方法.研究发现,在pH=5.0的磷酸盐缓冲溶液中,扫速为100 mV/s时,对苯二酚和邻苯二酚在银掺杂聚L-甲硫氨酸修饰玻碳电极上均出现1对氧化还原峰,峰电位分别为:Epa=0.228 V、Epc =0.162 V和Epa=0.347 V、Epc =0.287 V,二者的氧化峰电位差达119 mV,还原峰差达125 mV.在最佳的条件下,用差分脉冲伏安法同时测定邻苯二酚和对苯二酚的线性范围为3.00 ×10-6～1.00 ×10-4mol/L,检出限为8.0×10-7 mol/L(对苯二酚)和5.0×10-7 mol/L(邻苯二酚).此法用于废水样中对苯二酚和邻苯二酚的测定,获得满意结果.     

多壁纳米管修饰电极电催化3,4-二羟基苯甲酸研究

应用循环伏安(CV)和方波伏安(SWV)法研究3,4-二羟基苯甲酸(DHBA)在多壁碳纳米管修饰的玻碳电极上的电化学行为.实验表明:该修饰电极对DHBA有较强的电催化作用.由方波伏安法测定的氧化峰电流在DHBA浓度为4.0×10-6~1.0×10-4mol/L和2.0×10-4~8.0×10-4mol/L范围内分段呈线性变化关系;相关系数各为0.9995和0.9992,检测限1.0×10-6mol/L.     

9,10-二氢化菲在三氟化硼乙醚-浓硫酸混酸中的电化学聚合

在三氟化硼乙醚(BFEE)-浓硫酸混合电解质体系中直接氧化9,10-二氢化菲获得了高质量聚(9,10-二氢化菲)膜, 其电导率为3.8×10－1 S/cm. 9,10-二氢化菲在BFEE＋10%浓硫酸体系中的起始氧化电位为0.93 V vs. SCE, 远低于其在乙腈＋0.1 mol/L Bu4NBF4溶液中的起始氧化电位(1.75 V vs. SCE). 在BFEE＋10%浓硫酸体系中获得的聚(9,10-二氢化菲)膜具有良好的电化学性质. 聚合物部分溶于二甲基亚砜、四氢呋喃、氯仿等极性溶剂. FT-IR和量化计算表明聚合反应主要发生在2, 7位或者3, 6位. 荧光光谱和热重分析表明聚合物是一种良好的蓝色荧光材料且具有良好的热稳定性.     

聚中性红/纳米二氧化硅复合修饰电极直接测定抗坏血酸

用滴涂法和电化学聚合法制备了聚中性红/纳米二氧化硅修饰电极(PNR/nano-SiO2/GCE),并用循环伏安法和交流阻抗法研究了修饰电极表面的电化学行为。实验表明,该修饰电极对抗坏血酸(AA)表现出良好的电催化氧化性能,探讨了复合修饰电极协同增效作用的机理。用线性扫描伏安法研究了AA浓度与峰电流之间线性关系,在pH2.0的磷酸盐缓冲溶液中,AA氧化峰电流在1.8×10-6～5.0×10-3mol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限为5.4×10-7mol/L(S/N=3)。该修饰电极制备简单,可用于药品及果蔬食品中抗坏血酸的直接测定。     

Keggin型磷钨酸/2-氨基吡啶聚合膜修饰电极的电化学性质及对维生素B2的电催化

制备了Keggin型磷钨酸/2-氨基吡啶电聚合复合膜修饰电极,研究了该复合膜修饰电极的电化学性质。结果表明,在BR缓冲溶液中,该复合膜修饰电极显示出3对氧化还原峰,对应于表面电沉积的磷钨酸的电化学作用,其电化学行为受表面吸附控制。该电极对维生素B2（VB2）具有良好的电催化作用,根据VB2的电化学行为,推断出了可能的电极反应机理,计算出VB2在该电极上的电荷转移系数为0.357,电荷转移速率常数为0.042 s-1,推断其在该电极上的行为为准可逆过程。在2.4×10-6~1.0×10-4 mol/L和1.0×10-4~5.5×10-4 mol/L 范围内峰电流与VB2浓度呈良好的线性关系,其检出限为1.4×10-6 mol/L。该电极显示出良好的稳定性和重现性,用于复合维生素药片中VB2含量的测定,结果满意。