普鲁士蓝正极材料的离子交换法制备及电化学储钾性能

采用氯化钾(KCl)和钠基普鲁士蓝(NPB)材料Na2-xMn[Fe(CN)6]z·yH2O为原料,通过离子交换法制备了掺钠钾基普鲁士蓝(NKPB)材料K1.9Na0.1Mn[Fe(CN)6]·0.4H2O。电化学测试表明,与用传统共沉淀法制备的钾基普鲁士蓝(KPB)材料K1.85Mn[Fe(CN)6]0.98□0.02·0.7H2O(□代表[Fe(CN)6]空位)相比,采用离子交换法制备的NKPB具有更高的容量(0.1C首次放电容量达136.3 mAh·g^-1)、较好的循环稳定性(0.5C经过100次循环,容量保持率为96.1%)和优异的倍率性能(5C和10C容量分别为87.6和68.4 mAh·g^-1)。NKPB优异的电化学性能与其高的钾含量、完整的晶体结构、钠离子掺杂、纳米级的颗粒尺寸,以及独特的开放框架结构有关。     

感应熔炼高锰硅的结构和形貌特性

采用场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能谱仪(EDXS)对感应熔炼高锰硅(HMS)中的第二相条纹的形貌和成份进行了研究,发现第二相条纹平行贯穿整个高锰硅晶粒,其条纹宽度约30nm,间距在5-30μm内,成份为MnSi.通过高分辨透射电镜(HRTEM)观察到MnSi条纹为短程有序而长程无序的非晶形态.采用选区电子衍射(SAED)确定了高锰硅的晶体结构,结果表明所获得的高锰硅为单一的Mn4Si7相,未观察到高锰硅其它的非公度结构.透射电镜(TEM)结果表明,熔炼的高锰硅经过球磨和热压后产生了大量缺陷和应力畴,与热压之前的熔锭材料相比有明显差异.     

Li4Ti5O12/(Ag+C)电极材料的固相合成及电化学性能

以Li₂CO₃,TiO₂为原料,葡萄糖为碳源,采用固相煅烧工艺合成了亚微米级的Li₄Ti₅O₁₂/C复合负极材料。并将之与AgNO₃复合,采用固相方法制备出了Ag表面修饰的Li₄Ti₅O₁₂/(Ag+C)复合材料。采用XRD、SEM和TEM测试方法对材料的微结构进行了表征。结果表明,C的存在对Ag单质在Li₄Ti₅O₁₂/C颗粒表面的大量形成起到了积极的促进作用,从而很大程度地提高了Li₄Ti₅O₁₂/C的电导率,因此有效地改善了其电化学性能。在1C倍率下,Li₄Ti₅O₁₂/(Ag+C)复合材料的首次放电容量达到了164 mAh·g^-1。     

优化碳包覆对正极材料LiFePO4/C高倍率性能的影响

碳包覆层的结构和形态对LiFePO4正极材料的电子电导率影响很大. 本文以聚丙烯和葡萄糖为碳源, 二茂铁为催化剂前驱体, 采用原位固相法合成LiFePO4/C复合材料, 并对其微观结构和形貌, 碳的结构与含量, 电化学性能进行分析. 结果表明, 聚丙烯热解形成的碳包覆层石墨化程度高, 可提高材料的高倍率放电性能. 二茂铁的加入有助于优化包覆层的碳结构. 制备的LiFePO4/C复合材料具有优异的高倍率电化学性能, 10C (1C=170 mA·g-1)放电比容量达到145 mAh·g-1.     

Nb 掺杂LiFePO4/C 的一步固相合成及电化学性能

用固相法一步合成了Nb掺杂的LiFePO4/C复合材料, 研究了Nb掺杂量对材料电化学性能的影响. 结果表明, Nb掺杂后LiFePO4/C复合材料的电化学性能明显提高. 在0.5C、1C和2C充放电倍率下, 名义成分为Li0.96Nb0.008FePO4/C正极材料的比容量分别为161、148和132 mAh•g−1, 已达到实用化水平. 阻抗谱和循环伏安特性测试显示, Nb掺杂有效地降低了复合材料电极的阻抗和极化, 说明Nb掺杂的主要作用是提高了LiFePO4的电子电导率.     

纳米结构Bi2Te3化合物的低温湿化学合成

通过对溶液pH值和颜色以及粉末结构的原位分析, 研究了低温湿化学Bi₂Te₃纳米粉末合成过程中的化学和物理反应机制. 结果表明, 碱性添加剂对合成Bi₂Te₃是必要的. 采用65 ℃低温湿化学合成方法, 在添加乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的情况下, 制备了Bi₂Te₃纳米囊. 高分辨电镜观察表明, 这种内空管状结构纳米囊的壁厚约为6 nm.     

碳包覆LiFePO4的一步固相法制备及高温电化学性能

Carbon coated LiFePO₄ cathode material was synthesized by one-step solid-state reaction and characterized by X-ray diffraction (XRD), field-emission-scanning electron microscope (FESEM). Electrochemical performances of the material as cathode in lithium-ion battery were investigated at medium and elevated temperature (30 and 55 ℃) by galvanostatic charge-discharge and A.C. impedance tests. The results show that carbon coated LiFePO₄ powder exhibits a well-crystallized olivine structure and spherical morphology with an average particle size of about 500 nm. Galvanostatic charge-discharge tests show that the reversible discharge capacity at 1 C and 1.5 C rates was improved from 121 and 105 mAh·g^-1 at 30 ℃ to 136 and 123 mAh·g^-1 at 55℃, respectively, while the enhancement of high temperature on electrochemical performance is less obvious at a rate lower than 0.5 C. Impedance spectra analyses indicate that the cathode material has a remarkably higher lithium-ion diffusivity at 55 ℃ than that at 30 ℃, which improves the electrochemical performance at high temperature.     

核壳结构的Co_3O_4@δ-MnO_2/Pt作为锂氧电池高效催化正极（英文）

通过简易、可控的水热方法在泡沫镍基体上直接生长了核壳结构的阵列型Co_3O_4@δ-MnO_2/Pt正极。阵列电极有利于电极的润湿、氧气的传输和Li_2O_2的负载。Co_3O_4@δ-MnO_2/Pt正极对氧还原和氧析出反应具有高的催化性能,可促使Li_2O_2依附Co_3O_4@δ-MnO_2/Pt阵列生长,从而保持阵列结构。该生长行为有利于Li_2O_2在充电时分解。以Co_3O_4@δ-MnO_2/Pt为催化正极的锂氧电池显示出高的容量(在电流密度100 mA·g~(-1)时容量为2 480 m Ah·g~(-1)),以及长的循环寿命(容量限定在500 mAh·g~(-1)时,在200mA·g~(-1)电流密度下,可循环65次),该性能超过了使用Co_3O_4或Co_3O_4@δ-MnO_2催化剂的电池。     

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2单晶的简易制备及其电化学性能

以Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂和LiOH·H₂O为前驱体,在LiOH·H₂O不过量的条件下,采用简单的固相焙烧法,在910℃下制备出单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)。所得材料无需水洗、烘干、退火等处理,可直接用于电极浆料的制备。电化学测试表明,所得NCM622单晶具有较高的比容量和优异的循环稳定性。在0.1C电流下的首次放电比容量达到181.2mAh·g^-1,0.3C下的首次放电比容量为174.4 mAh·g^-1。在0.3C的电流密度下,经过300次循环,放电比容量为150.7mAh·g^-1,容量保持率为86.4%,经500次循环后,放电比容量仍有141.2 mAh·g^-1,容量保持率为81.0%。该电化学性能优于850℃下焙烧的多晶NCM622和940、960℃下焙烧的较大尺寸的单晶NCM622,表明910℃是制备单晶NCM622的合理温度。研究表明,单晶NCM622在循环过程中可保持结构稳定性。     

热电材料与温差发电技术

 热电材料是一种通过固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能之间直接转换的功能材料。用热电材料制造的温差发电器具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计等突出优点,在工业余热发电、特殊场合长寿命电源、便携式小型电源、植入式微型电源等领域具有重要应用前景。