裂解酞菁铁和乙烯制备取向碳纳米管阵列

采用热化学气相沉积(TCVD)法裂解酞菁铁(FePc)和乙烯(C2H4)制备出高210 μm的取向碳纳米管阵列(ACNTA). 用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)对制备的样品进行了表征, 系统研究了反应温度、反应时间、C2H4流量对ACNTA生长的影响. 结果表明, 样品具有高取向性且纯度高. 800 ℃是裂解FePc和C2H4制备ACNTA的最优温度, 催化剂的活性可以保持较长时间(60 min), 通入C2H4促进了ACNTA的快速生长, 最适合流量为50 cm3/min.     

Single-walled Carbon Nanotubes as Electrode Materials for Supercapacitors

Large-scale synthesized single-walled carbon nanotubes （SWNT） prepared by electric arc discharge method and a mixture of NiO and Y2O3 as catalyst have been used as electrode materials for supercapacitors. N2 adsorption/desorption measurement shows that the SWNT is a microporous and mesoporous material with specific surface area 435 m^2·g^-1. The specific capacitance of the nitric acid treated SWNT in aqueous electrolyte reaches as high as 105 F/g, which is a combination of electric double layer capacitance and pseudocapacitance. The SWNT-based capacitors also have good charge/discharge reversibility and cycling perdurability.     

可规模储能的沉积型单液流电池研究进展

与全钒等双液流电池相比,沉积型单液流电池不使用离子交换膜等昂贵材料,结构简化,比能量提高,适合于不同规模的储能场合,研究渐多.本文介绍了沉积型单液流电池的原理与特点及其结构组成,以笔者实验室工作为主,综述了各沉积型单液流电池新体系的研究进展及存在的问题,并指出目前单液流电池待解决的问题是高比容量、高稳定性电极材料和电堆...     

锂电池用正极材料多硫代苯的电化学性能

采用多硫化钠与六氯代苯为原料,制备了一系列具有网状交联结构的不同硫含量的多硫代苯作为锂电池正极材料,并对其电化学性能进行了研究.结果表明,提高硫含量有利于提高材料的放电容量,但易加剧充放电循环中的容量衰减.硫含量为91.99％的样品,首放容量达到756 mAh·g－1,20次循环容量保持367 mAh·g－1.讨论了多硫代苯的放电机理,循环容量衰减和充放电效率较低的原因.     

电解液对全铅单液流电池电极性能的影响

研究Pb(II)和H+离子浓度对全铅单液流电池正、负电极在复合石墨基体上电化学行为的影响.结果表明,PbO2正极和Pb负极的电极过程受电化学和扩散混合控制.Pb(II)氧化沉积成PbO2时出现成核环,铅负极成核过电位小,充放电电压差远小于PbO2正极,电池极化主要来自PbO2正极.增加H+浓度有利于降低PbO2正极和Pb负极的极化,但析氧、析氢副反应和腐蚀加重.增大Pb(II)浓度有利于抑制析氧,但PbO2正极充电电压升高,充放电电压差增大.Pb(II)浓度较低时,充放电过程中PbO2沉积层少许脱落,充电电压进一步降低且更趋平稳.为此,电解液中HBF4浓度以2 mol L-1为宜,Pb(II)浓度应在0.9 mol L-1以上.     

铅炭电池负极炭材料的作用机制研究进展

传统铅酸电池主要应用于汽车及各种内燃机的起动和无线通信基站,但其在部分荷电态下负极易硫酸盐化而失效,降低了电池的受充能力及循环寿命. 铅炭电池是将高比表面、高导电的炭材料掺入铅负极的新型铅酸电池,具有优异的高倍率充放电性能及较高的部分荷电态下的循环寿命,在储能与混合动力车方面有很好的应用前景. 近年来国内外竞相开展了炭材料作用机制的研究,本文从构建导电网络、增加双电层电容储能、改善孔洞结构以及提高电化学反应动力等方面对炭材料在铅炭电池上的作用机制进行阐述,并结合作者课题组在铅炭电池领域的研发工作进行展望.     

电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响

研究了水系电解液中Li⁺、Zn²⁺和Mn²⁺阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO₂正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO₂电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn²⁺离子的水溶液中,MnO₂电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn²⁺、Mn²⁺离子时,基于Mn²⁺和Zn²⁺离子之间的协同作用和Mn²⁺离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO₂颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO₂电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g^-1,电流密度：100 mA·g^-1),及良好的循环稳定性。     

水系锂离子电池负极聚硫代苯醌的合成与电化学性能

通过硫化聚合的方法,以四氯苯醌(TCQ)为单体合成了聚硫代苯醌(PBQS)材料。本文改变S的加入量,探讨了不同摩尔比的S和Na₂S对PBQS电极电化学性能的影响。当S和Na₂S摩尔比为0.4时,形成两个氯原子被硫取代的PBQS-0.4稳定结构。PBQS-0.4电极放电比容量达到140 mAh·g^-1以上,显现出良好的循环稳定性和优异的倍率性能。而当S和Na₂S摩尔比降至0.25时,氯取代不完全、聚合程度不高; S和Na₂S摩尔比增至0.7 : 1时,聚合物中可能形成了不稳定的累积S-S键;上述两方面都导致电极性能明显下降。     

阴离子嵌入型炭正极材料的制备及电容性能

通过循环伏安、 恒流充放电和扫描电子显微镜等方法, 对在1500和2800℃下进行热处理的针状焦炭(NC)的微观结构及作为正极材料的储能特性进行研究, 考察了石墨化程度对材料储能性能的影响. 2种热处理NC在有机电解液中, 当电流密度为50 mA/g时, 放电比容量分别为70.1和90.6 mA·h/g; 当电流密度为5 A/g时, 2种NC的放电比容量为55 mA·h/g左右; 而商用活性炭当电流密度为50 mA/g时, 比容量只有35.9 mA·h/g. 2个NC在1 A/g的电流密度下循环1000次的保持率分别为95.7%和89.2%.     

聚合物固态锂电池电解质/负极界面

动力电池领域对锂二次电池的能量密度和安全性提出了更高要求,研究高能量密度固态锂电池对发展新能源产业具有重要意义。相比传统的有机电解液锂离子电池,采用聚合物固体电解质的聚合物固态锂电池不但具有明显提升的安全性,而且能够匹配高容量电极材料,实现能量密度的有效提升。聚合物固态锂电池是最有前景的锂二次电池之一,然而聚合物固体电解质与锂负极间仍存在严重的界面副反应、锂负极表面易生长枝晶等问题。近年来,通过电解质成分调控、电解质力学性能提升、电解质/锂负极界面调控和匹配三维锂负极等手段,聚合物基固态锂电池性能明显提升。基于此,本文介绍了常见的聚合物固体电解质及其与锂负极间的界面挑战,从添加无机填料、使用高强度基底膜、分级层状结构设计、构筑界面缓冲层、交联网络设计以及固态锂负极保护等几个方面综述了提升聚合物基电解质/锂负极界面稳定性的最新研究成果,最后对解决聚合物固体电解质/锂负极界面兼容性的研发方向和发展趋势进行了展望。