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1.
过渡金属磷化物电位低且比容量高, 是有发展前景的锂离子电池(LIBs)负极材料. 其中, ZnP2属于双活性负极材料, Zn与P都能与Li+发生反应, 储Li+性能更具有竞争力. 但是, 对于ZnP2的锂化机理及产物尚不明确. 采用第一性原理计算和电化学测试方法研究了ZnP2的电子性质和电化学性能, 通过理论计算和实验测试相结合阐述了ZnP2的锂化机制. 首先, 以密度泛函理论(DFT)计算揭示了ZnP2的锂化机理、Li+扩散路径、势垒和理论比容量(1477 mAh/g). 其次, 通过直流电弧等离子体法及固相烧结法合成ZnP2, 并测试其首圈放电曲线, 显示放电容量为1439 mAh/g, 与理论计算结果相近. 此外, 薄膜X射线衍射(XRD)检测最终产物成分为LiZn和Li3P, 与DFT计算结果一致. 相似文献
2.
Zhengcheng Wang Shangyan Zhou Wei Liao Qian Zhou Meida Chen Jin Long Prof. Qingmei Wang 《Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)》2022,28(66):e202201987
The designs of efficient and inexpensive Pt-based catalysts for methanol oxidation reaction (MOR) are essential to boost the commercialization of direct methanol fuel cells. Here, the highly catalytic performance PtFe alloys supported on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) decorating nitrogen-doped carbon (NC) have been successfully prepared via co-engineering of the surface composition and electronic structure. The Pt1Fe3@NC/MWCNTs catalyst with moderate Fe3+ feeding content (0.86 mA/mgPt) exhibits 2.26-fold enhancement in MOR mass activity compared to pristine Pt/C catalyst (0.38 mA/mgPt). Furthermore, the CO oxidation initial potential of Pt1Fe3@NC/MWCNTs catalyst is lower relative to Pt/C catalyst (0.71 V and 0.80 V). Benefited from the optimal surface compositions, the anti-corrosion ability of MWCNT, strong electron interaction between PtFe alloys and MWCNTs and the N-doped carbon (NC) layer, the Pt1Fe3@NC/MWCNTs catalyst presents an improved MOR performance and anti-CO poisoning ability. This study would open up new perspective for designing efficient electrocatalysts for the DMFCs field. 相似文献
3.
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算不同数量的锂离子引起的硅材料晶体结构的变化以及在嵌锂过程中形成LixSi(x=1、2、2.4、4.4)合金相的形成能与电子结构.采用LST/QST方法计算过渡态,模拟合金体相中的锂离子迁移过程.计算结果表明,随着嵌锂数量的增加,硅晶胞的体积在不断增大;LixSi合金相的形成能为负值,表明在嵌锂过程中锂离子和硅原子可以自发形成这些合金相,其中Li7Si3合金最容易形成;随着嵌锂量的增加,锂离子在费米能级处s轨道提供的电子数逐渐增加,锂硅合金在费米能级处的电子数量呈增大趋势,表明锂硅合金的导电性越来越优;常温下Li2Si体相中很难直接形成锂离子空位,但锂离子空位的迁移过程很容易发生. 相似文献
4.
金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh·g-1)和低氧化还原电位(-3.04 V vs.标准氢电极),是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而,循环过程中的体积膨胀、锂枝晶生长和“死锂”等问题严重的限制了其实际应用。合理设计三维骨架调控金属锂的成核行为是抑制锂枝晶生长的有效策略。本文中,我们发展了一种“软硬双模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三维碳-碳化钛(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示为3DMM-C-TiC)复合材料。多级孔道为金属锂的沉积提供了足够的空间,缓冲充放电中巨大的体积变化。此外,TiC的引入显著增强多孔骨架的导电性,改善锂金属的成核行为,促进金属锂的均匀成核和沉积,抑制锂枝晶生长。3DMM-C-TiC||Li电池测试表明,在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,所得材料与LiFePO4 (LFP)组成的全电池也表现出优异的倍率和循环性能。本工作为无枝晶锂金属负极的设计提供了新的思路。 相似文献
5.
以偏苯三甲酸和六水合硝酸钴为原料,通过水热法合成了2种反应时间不同的钴基金属有机聚合物(Co-MOP)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附对Co-MOP材料进行了结构和形貌表征。将2种Co-MOP材料用作锂离子电池负极材料,并进行了电化学性能测试。结果表明,Co-MOP-12(水热反应12 h)展示出了优异的电化学性能,在100 mA·g-1的电流密度下,Co-MOP-12电极的首圈可逆比容量达到979 mAh·g-1,循环100圈后比容量高达1 345 mAh·g-1。 相似文献
6.
金属锂因具有极高的理论比容量(3860 mAh/g)和最低的电化学势(相对于标准氢电极为-3.04 V),被认为是下一代高比能锂离子电池的首选负极材料。然而,金属锂负极在电池循环过程中发生的刺状枝晶生长和体积变化等问题严重阻碍了其产业化应用进程。近年来研究表明,通过在金属锂中引入具有三维(3D)结构的宿主骨架,不但能有效抑制锂枝晶的生长,而且可以缓解金属锂负极的体积变化,从而提高金属锂电池的循环性能与安全性。因此,设计3D骨架/金属锂复合负极被认为是一种能有效解决金属锂问题的新兴策略。本文综述了热熔灌输法制备3D骨架/金属锂复合负极的研究进展。首先讨论了当前基于3D骨架的预存金属锂技术,然后着重分析了热熔灌输策略中3D骨架锂润湿性的影响因素,以及不同3D骨架修饰特征和改性方法。最后对3D骨架/金属锂复合负极和热熔灌输策略现存问题进行了总结并提出未来的发展方向。 相似文献
7.
水热法是广泛应用于锂离子电池Si@C电极材料的一种制备方法,其反应条件是影响产物最终形貌和性能的重要因素, 采取最佳的反应工艺可以大大提升材料的电化学性能。本研究中, 使用葡萄糖作为碳源, 光伏切割废料硅为硅源, 探究了水热法制备核壳结构Si@C电极材料的最优工艺, 分别研究了温度、 原料浓度、 反应时间和原料比例对产物的形貌、 性能的影响以及相互之间的关系, 并得到最佳反应条件。在该条件下(葡萄糖浓度为0.5 mol·L-1, 硅与葡萄糖重量比为0.3:1, 反应温度190 oC, 反应时间9 h), 得到了包覆完整、 粒径适中的Si@C电极材料(CS190-3), 对以该样品为负极的扣式半电池进行电化学测试, 在655 mA·g-1的电流密度下, 其首圈放电比容量为3369.5 mAh·g-1, 经过500次循环剩余容量为1405.0 mAh·g-1。倍率测试中, 在6550 mA·g-1的电流密度下,其剩余容量为937.1 mAh·g-1,当电流密度恢复至655 mA·g-1时,电池放电比容量仍可恢复至1683.0 mAh·g-1。 相似文献
8.
金属锂作为电池的负极材料具有极高的比容量和极低的氧化还原电位,能够显著提升电池的能量密度。然而,金属锂负极在实际应用中所面临的主要问题是锂枝晶、界面副反应和电极体积变化大的难题。在本文中,我们提出了一种通过将定量的金属锂与三维骨架进行复合形成三维泡沫锂负极的策略,并利用三维泡沫锂来抑制锂枝晶的生长和缓解电极的体积变化。因此,三维泡沫锂电极有利于金属锂负极的高效利用,并能借助其与平面锂箔相比更高的比表面积和更多的反应位点来提升电池的倍率性能。因此,通过采用三维泡沫锂,对称电池的循环寿命和倍率性能都得到了有效的提升。EIS数据结果表明,三维泡沫锂能够减小对称电池的电荷转移阻抗。而且,将三维泡沫锂作为负极组装的LTO全电池,与锂箔作为负极相比,循环1000周平均放电比容量从65 mAh·g-1提升至121 mAh·g-1。 相似文献
9.
Jingyun Ma Hua Tan Hong Liu Yimin Chao 《Particle & Particle Systems Characterization》2021,38(3):2000288
Si-based materials possess huge potential as an excellent anode material for Li-ion batteries. However, how to realize scalable synthesis of Si-based anode with a long cycling life and high-performance is still a critical challenge. Here a water-in-oil microemulsion process followed by UV illumination, calcination, and hydrothermal method to produce yolk-shell Si@void@C embedded in interconnected 3D porous carbon network architecture using silicon nanoparticles is reported. As a result, the sample Si@void@C/C-2 electrode has achieved a reversible capacity of 1160 mA h g−1 at 0.2 A g−1 after 300 cycles and a stable long cycling life of 480 mA h g−1 at 1 A g−1 after 1000 cycles. A full battery with the synthesized anode shows a capacity of 128 mA h g−1 at 0.2 A g−1 as well as good cycling stability after 1100th cycles. Such excellent electrochemical performance is ascribed to its unique structure, the yolk-shell void space, highly robust carbon shells and interconnected porous carbon nets that can improve the conductivity of the electrode, buffer the volume expansion, and also suppress Si nanoparticles stress variation. This water-in oil system makes it possible for mass production of environmentally friendly synthesis of core–shell structure. 相似文献
10.
随着电动汽车和便携式电子产品的快速发展, 人们对于高比能二次电池的需求越来越迫切. 锂金属以其极高的理论比容量和极低的电极电势被视为下一代高比能电池理想负极材料之一. 但是, 锂枝晶的生长及体积膨胀等问题限制了金属锂负极的实际应用. 在金属锂负极中引入三维骨架可以有效抑制锂枝晶生长, 缓解体积膨胀. 其中亲锂骨架可以降低锂的形核能垒, 诱导锂的均匀成核, 更加有效地调控锂沉积行为. 本文结合国内外的研究进展总结了锂金属负极中亲锂骨架的研究成果. 根据亲锂材料的不同对亲锂骨架进行了分类, 总结了各类亲锂骨架在调控锂沉积行为和提高电池性能方面取得的成果, 并对其今后的研究和发展进行了展望. 相似文献