掺杂离子对聚吡咯膜的电化学容量性能的影响

用电化学方法制备了分别以对甲基苯磺酸根(TOS-), 高氯酸根(ClO-4)和氯离子(Cl-)掺杂的聚吡咯(PPy)膜. 用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等测试了它们的电化学容量性能. 用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别研究了这三种PPy膜的形貌和结构. 研究发现, 由于具有疏松多孔的形貌和更有序的分子链结构, PPy-TOS和 PPy-Cl膜具有较好的充放电能力, 在深度充放电时仍具有很小的电化学电阻, 其离子扩散接近理想电容器的离子扩散机理. PPy-Cl(聚合电量2 mAh·cm-2)的比容量在扫描速率为5 mV·s-1时高达270 F·g-1, 扫描速率200 mV·s-1时仍高达175 F·g-1, 特别是, 其比能量高达35.3 mWh·g-1. PPy-TOS由于有质量较大的掺杂离子(TOS-)因而比容量略低(146 F·g-1, 扫描速率5 mV·s-1), 但具有超快速充放电能力, 在扫描速率为200 mV·s-1时, 比容量为123.6 F·g-1, 其比功率高达10 W·g-1. 并且, 两种电极材料均具有稳定的电化学循环性能.     

金属单原子催化剂增强硫正极动力学的研究进展

单质硫具有理论能量密度高(2600 Wh·kg-1)、放电比容量高(1672mAh·g-1)、成本低等优势,是锂硫电池的理想正极材料。然而,在充放电过程中硫正极迟缓的反应动力学显著地限制了锂硫电池的性能。金属单原子催化剂(SMACs)具有独特的电子结构、金属含量低、理论上100%的原子利用率、催化活性高等优势,其不仅有效地促进了不同中间相的转化反应,而且可为含硫物质提供丰富的锚定位点,从而显著优化硫正极氧化还原反应动力学、多硫化物的穿梭行为和锂硫电池电化学性能。本文以剖析金属单原子催化剂与硫正极间的相互作用为出发点,结合其催化效应表征技术,重点解析了不同类型单原子催化剂的构筑策略、活性调控及其优化硫正极氧化还原行为的机制,展望了金属单原子催化剂在锂硫电池领域面临的挑战和未来发展方向。     

钾掺杂对钒酸钠纳米片储钠性能的影响

通过水热-热处理方法首次制备了K⁺离子掺杂的钒酸钠（Na₅V₁₂O₃₂）正极材料,对样品进行了TEM、XRD和XPS表征,详细研究了钾掺杂量对样品的结构和储钠性能的影响规律.TEM照片显示,合成的材料具有纳米片形貌.XRD/XPS谱图分析表明,K⁺离子掺杂在钒酸钠晶体的层间.恒流充放电测结果显示,当1 mol Na₅V₁₂O₃₂掺杂0.118 mol K⁺离子时,得到的Na₅K_0.118V₁₂O₃₂样品具有最佳的电化学性能：在1.5~4.0 V范围内,经过几次活化后,其于0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C和10C倍率下的最大放电容量分别为169、160、148、132、98和69 mAh·g^-1;3C循环1000次后容量保持率为93.0%.研究结果表明,层间掺杂的K⁺离子不仅扩大了Na₅V₁₂O₃₂晶体的层间距,而且稳定了晶体的结构,从而显著改善了Na₅V₁₂O₃₂材料的倍率性能和循环性能.研究结果证明,适量K⁺离子掺杂的Na₅K_0.118V₁₂O₃₂纳米片有望发展为一种新型钠离子电池正极材料.     

功能化固态电解质膜改性锂金属负极的研究进展

对高比能量锂离子电池需求的不断增加激发了锂金属负极的应用研究。锂金属具有高放电比容量(3860 mAh·g^?1),低电极电位(?3.04 V),是锂离子电池的理想负极材料。然而,锂金属在循环过程中会形成不稳定的固态电解质(SEI)膜,而且会生成枝晶,枝晶的生长会引发电池短路等安全问题,极大地阻碍了其应用。理想的SEI膜应具有良好的锂离子传导性、表面电子绝缘性和机械强度,可调控锂离子在表面均匀沉积,促进离子传输,抑制枝晶生长,因此构筑功能化SEI膜是解决锂金属负极所面临挑战的一项有效策略。本综述以锂金属枝晶形成和生长的机理为出发点,分析总结SEI膜的构建策略、不同组成SEI膜的结构和功能特性及其对锂金属负极性能的影响,并对锂金属实用化面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

基于新能源材料与器件专业的理论教学*——绝对电位和相对电位

为培养新能源材料与器件专业学生的科研与创新能力,以新能源热点前沿“电化学还原CO₂”作为切入点,引导学生明晰绝对电位和相对电位,掌握参比电极,揭示实际电位的意义,探索将基础理论教学与科研前沿相结合。融合专业研究前沿和基础理论能激发学生的专业兴趣,让学生重视科学严谨性和前沿性,为培养能用于新能源方向、具有综合素质的专门人才奠定基础。     

Ni/Mn3O4/NiMn2O4@RGO空心微球负极的制备及其储钠性能

采用溶剂热法制备前驱体,后经350 °C热处理,首次合成了空心结构的NiMn₂O₄微球以及不同含量氧化石墨烯包覆的Ni/Mn₃O₄/NiMn₂O₄@RGO复合材料. 电化学性能测试表明,复合负极材料中,含25wt%还原氧化石墨烯的材料储钠性能最佳,其在50 mA·g^-1电流密度下,100次循环后放电比容量保持在187.8 mAh·g^-1,且800 mA·g^-1电流密度下的可逆容量高达149.9 mAh·g^-1,明显优于NiMn₂O₄及其他石墨烯基复合材料. 研究指出,复合材料性能的提升得益于空心微球和还原的氧化石墨烯构成的特殊结构,一方面缩短了电子/离子传输距离,缓解了体积效应,另一方面高导电网络有效增强了活性物质利用率.     

电化学法制备高密度导电聚吡咯的性能研究

系统地研究了溶剂、温度和聚合电流密度对电化学制备本征导电聚吡咯 (PPy)膜密度的影响,分别用四探针法和热失重(TG)法研究了不同密度的PPy膜的电导率和热稳定性.用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)法比较了不同密度的PPy膜的电化学性能.研究表明,在室温下,在乙氰/水(AN/H₂O, 99/1)溶液比在水溶液中容易得到高密度的PPy膜.高聚合电流密度(如10mA/cm²)可以进一步提高PPy膜的密度,用X射线光电子能谱(XPS)对其结构进行了分析.在AN/H₂O(99/1)溶液中用小电流密度(0.1mA/cm²)聚合时,低温(-20℃)有利于提高PPy膜的密度;然而在高电流密度(10mA/cm²)时, 低温(-20℃)不利于提高PPy膜的密度.高密度的PPy膜(1.42g/cm³)用电流密度10mA/cm²在0℃的AN/H₂O(99/1)溶液中制得.该合成方法和常用的低温低电流密度方法制备高密度的PPy膜相比, 合成时间短,条件易实现,更利于实用化.更重要的是,高密度的PPy膜不仅具有高电导率(～220S/cm)和高热稳定性,还具有低的电化学活性.因此,高密度的PPy膜不仅是一种优异的电子导电的电极材料,而且是一种潜在的优异的防腐材料. 关键词： 聚吡咯膜 密度 电导率 热稳定性