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磷酸锂原位包覆富锂锰基锂离子电池正极材料 总被引:1,自引:0,他引:1
本工作通过“碳酸盐共沉淀-沉淀转化-固相反应”方法,实现磷酸锂原位包覆和改性富锂锰基锂离子电池正极材料Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2,研究了磷酸锂包覆层的形成过程及其对电化学性能的影响.结果显示,碳酸盐前驱体经沉淀转化反应原位形成磷酸镍包覆层,与锂源混合煅烧,最终转化为厚度小于30 nm的磷酸锂包覆层.该材料组装的半电池在125 mAh·g-1电流密度下循环175圈后容量达191.1 mAh·g-1,容量保持率为81.8%,平均每圈电压衰减仅为1.09 mV.磷酸锂包覆层缓解了材料表面与电解液之间的副反应,抑制了不可逆相变和过渡金属溶出,同时磷酸锂作为锂离子导体促进锂离子传输.本工作表明沉淀转化法原位包覆磷酸锂是提升富锂锰基正极材料性能的有效途径. 相似文献
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金属锂具有电位低、比容量高等突出优点,是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料,然而存在枝晶、死锂、副反应严重、库伦效率低、循环稳定性差等问题,限制了其实际应用。金属锂负极的成核是电化学沉积过程中的重要步骤,锂在集流体或导电载体上的均匀成核和稳定生长对于抑制枝晶死锂、提高充放电效率和循环性能具有关键作用。本文从成核机制与载体效应的角度概述了锂金属负极的研究进展,介绍了锂成核驱动力、异相成核模型、空间电荷模型等内容,分析了锂核尺寸及分布与过电位和电流密度的关系,并通过三维载体分散电流密度、异相晶核/电场诱导成核、晶格匹配等方面的研究实例讨论了载体修饰对锂负极的性能提升。 相似文献
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通过溶剂热方法合成了ZnMn2O4微米空心球,并探讨了其形成机理。采用XRD,SEM,TEM等测试手段对产物的结构、形貌和组成进行了表征。实验结果表明,溶剂热反应条件如反应温度、反应介质对于产物的结构和形貌起着关键作用。在140℃,采用乙醇和水作为反应介质,反应6 h可以制备出直径约3μm的ZnMn2O4微米空心球;当以乙醇为溶剂,反应6 h可以得到团聚的尺寸约250 nm的ZnMn2O4纳米颗粒。将所制备的ZnMn2O4微米空心球/纳米颗粒组装成锂扣式模拟电池,考察其电化学脱嵌锂性能。电化学测试结果显示,与ZnMn2O4纳米颗粒相比,空心结构的ZnMn2O4微米球具有较高的初始放电容量(1335 mAh·g-1)和较好的倍率性能,有望作为锂离子电池的新型负极材料。 相似文献
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采用真空蒸镀法在铜片基底上沉积锡薄膜作为锂离子电池负极材料,对所制备的锡薄膜采用扫描电子显微镜、X射线衍射表征,研究了其表面形貌和组成。 将制备的薄膜在手套箱中组装成CR2032型钮扣式电池,进行电化学测试,研究其电化学性能。 实验结果表明,在相同蒸发时间和基底温度的条件下,随着蒸发功率的增加,沉积的锡颗粒逐渐增大,相应的电化学性能降低。 以蒸发功率200 W、基底温度150 ℃制得的样品粒径为100~200 nm,含有Cu6Sn5合金相,以0.2C倍率充放电循环20周后放电容量达527 mA·h/g。 相似文献
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合成了蜂窝状的分级多孔碳,并以多孔碳为载体通过浸渍-化学还原法制备碳载镍(Ni/C)作为催化氨硼烷水解制氢的催化剂。采用XRD、BET、SEM、Raman、TEM等手段对样品进行了表征并研究了Ni/C室温催化性能。结果显示,多孔碳比表面积高达737 m2·g-1,具有部分石墨化结构;负载的非晶态镍纳米颗粒平均粒径约为10 nm,均匀分布在碳基材。碳载镍对氨硼烷水解反应具有良好的催化活性,镍负载量为30wt%时催化性能最佳,298 K温度下放氢速率达到1 304.67 m L·min-1·g-1,活化能为29.1 k J·mol-1,并且具备一定的催化稳定性,表明Ni/C可作为一种廉价高效的催化剂应用于催化氨硼烷水解制氢。 相似文献
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高熵材料可以在单一晶相中引入五种或五种以上元素以优化电子结构和配位环境,可作为一类新兴的电催化剂.本文制备了一种岩盐型高熵氧化物Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O(HEO)用于催化氧析出反应(OER).由于相邻的不同金属离子晶格失配,所制备的HEO具有丰富的缺陷.此外,电负性更小的Mg和Zn元素的存在使Co/Ni?O共价性增强.得益于此,HEO在碱性条件下展现出优异的OER本征催化活性,其转换频率(TOF)在1.65 V时分别达到CoO和NiO的15和84倍.本文探究了HEO电催化性能提升机制,论证了通过合理添加低成本和低电负性元素的高熵策略在发展高效氧电催化剂方面的潜能.采用静电纺丝和热处理的方法制备了含有五种金属元素的HEO,X射线衍射(XRD)结果表明其为岩盐型晶体结构.X射线能量色散谱(EDS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)分析表明五种元素接近等摩尔比,且均匀分布.通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)发现HEO晶格中含有大量缺陷;同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱拟合数据显示HEO中Co和Ni的配位数相比CoO和NiO均有所降低,证实了缺陷的存在.此外,O 1s的X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振谱(EPR)进一步证明HEO含有大量氧缺陷.缺陷结构有利于配位不饱和的活性位点充分暴露,促进反应中间体的吸附,从而提升电催化活性.通过X射线吸收近边结构(XANES)谱分析了HEO中Co和Ni的电子结构信息.结果表明,相比CoO和NiO,HEO中Co和Ni的氧化态更低,因为HEO中电负性更低的Mg和Zn可以向O转移更多电子,使相邻的Co和Ni贡献更少电子.更高的电荷密度说明Co/Ni?O键的共价性增强,与傅里叶变换的EXAFS谱中Co/Ni?O键的键长变短相吻合.此外,Co和Ni2p的XPS结果表明,HEO表面Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)成分占比较CoO和NiO更高,也证明HEO中Co/Ni?O键具有更高的共价性.在1 M KOH中,HEO展现出优越的OER电催化性能,其达到10 mA cm?2电流密度时过电位为360 mV,明显小于CoO和NiO,且与大多数文献报道的高熵电催化剂相当.此外,其Tafel斜率、质量比活性、单位面积活性和TOF均显著优于CoO和NiO,而采用相同方法制备的Co0.5Ni0.5O则性能较差.据此可以推测HEO电催化性能提升的主要原因在于:高熵策略可以调控活性金属的电子结构,通过引入低电负性元素增强Co/Ni?O键的共价性,提升其本征催化活性;高熵体系中不同金属元素的尺寸差异导致大量缺陷产生,调控了活性位点的配位环境,从而促进活性位点暴露,提升催化性能. 相似文献