基于钴酸锂载体构筑高体积比容量硫基复合材料

锂-硫电池具有高的理论质量/体积能量密度,因而成为最具发展潜力的高比能二次电池体系. 然而,由于硫载体通常采用轻质的碳纳米材料,导致硫基复合材料的振实密度和体积比容量均偏低,制约了电池体积能量密度的提升. 本文尝试采用具有高密度特征的钴酸锂(LiCoO₂)作为硫的载体材料,以构筑高振实密度的硫基复合材料,进而提高硫正极的体积比容量. 研究显示,LiCoO₂对可溶性多硫化物具有较强的吸附作用,能够促进硫的电化学转化,因而提高了硫的活性物质利用率和循环稳定性. 同时,由于具有高的振实密度(1.90 g·cm^-3),S/LiCoO₂复合材料的首周体积比容量高达1750.5 mAh·cm^-3,是常规硫/碳复合材料的2.2倍. 因此,本文利用具有高密度特征的LiCoO₂作为硫载体来提升硫复合材料的体积比容量,有助于实现锂-硫电池的高体积能量密度.     

TiO2-B纳米管负载过渡金属氧化物的电化学嵌锂性能

采用碱性条件下的水热法合成了质子钛酸盐纳米管,在此基础上采用化学沉淀方法制备了负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氢氧化物的纳米管材料,然后在300 ℃氩气氛下烧结后得到负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物TiO₂-B纳米管。采用XRD和TEM等对其结构与形态进行了表征,采用恒电流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试研究了其电化学嵌/脱锂性能。结果表明,TiO₂-B纳米管通过负载过渡金属(Co,Ni和Cu)氧化物纳米颗粒之后,改善了TiO₂-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性。其中,负载NiO和CuO的TiO₂-B纳米管的高倍率放电性能和循环稳定性较为突出。研究还表明,负载过渡金属氧化物纳米颗粒后,有助于保持TiO₂-B纳米管在动态反应条件下的拟电容反应控制特征,并不同程度地减小了TiO₂-B纳米管的表面电荷转移电阻,这是TiO₂-B纳米管的电化学性能改善的主要原因。     

Laves相贮氢合金及其在Ni／MH电池中的研究进展

Ｌａｖｅｓ相贮氢合金是目前贮氢材料研究与开发的热点之一。本文概述了Ｌａｖｅｓ相合金的结构、贮氢机理、贮氢性能以及它在Ｎｉ／ＭＨ电池应用中的最新进展。     

锆系Laves相储氢合金电极的性能研究

Ｚｒ（Ｖ０．２Ｍｎ０．２Ｍｏ０．０６Ｎｉ０．５４）２．４合金经ＨＦ溶液处理后，合金表面由富Ｚｒ和富Ｍｎ层转变成富Ｎｉ层，从而使电极初期活化周期明显缩短，电极表面氢吸附性能改善。表面反应电阻减小。本文探讨了上述电极表面反应机理，即表面Ｎｉ的催化、氢吸附和氢转移机理，对阻抗谱进行拟合，给出了相应的电极反应等效电路。     

一维棒状ZnO的制备及电化学嵌锂性能研究

目前,商业化锂离子电池一般采用石墨作为负极材料,因其电位与金属锂电极的电位很接近,所以当电池反复循环和过充时,石墨表面易析出金属锂,会因形成枝晶而短路。在温度过高时还容易引起热失控。同时,锂离子电池的容量在很大程度上取决于负极的锂嵌入量,而且石墨材料容量相对较低     

Lu2O3对球形Ni(OH)2高温充放电性能的影响

为了改善镍电极的高温充电效率，采用机械混合的方式将球形Ni(OH)2与不同比例的Lu2O3混合后制成粘结式镍正极。充放电测试、循环伏安和XRD等实验结果表明，掺杂Lu2O3后镍电极的析氧过电位明显提高，高温充电效率得到了很大改善，在充电后的电极中β-NiOOH生成；而且Lu2O3的掺杂比例对镍电极的高温性能在不同的充放电倍率下有不同程度的影响，3．5％是最好的掺杂比例，掺杂对高温小电流充电效率的改善作用要大于高温大电流充电。     

单斜层状LiMnO2的球磨-离子交换法合成及其电化学性能研究

通过球磨促进固相反应法合成出了具有单斜层状结构的前驱物NaMnO₂，随后通过离子交换得到了单斜层状LiMnO₂。XRD测试结果显示产物为单相。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测结果显示LiMnO₂的粒子尺寸为300～500 nm，HRTEM分析显示干扰条纹的间距为0.485 nm，基本对应于m-LiMnO₂的(001)晶面间距。红外吸收光谱(IR)和X射线光电子能谱(XPS)被用来测量m-LiMnO₂中Mn-O键的伸缩和弯曲振动吸收和Mn元素的价态。合成的m-LiMnO₂在电化学充放电循环初期表现了较好的电化学性能，但其循环寿命仍需要进一步改善。     

钕的氢氧化物和氧化物纳米线的制备及表征

以金属钕为起始原料，采用简单的碱性溶液下水热法制备出氢氧化钕纳米线。所得到的水热产物采用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等进行了结构与形态表征。研究发现，水热处理的温度、碱液浓度和碱的种类等对水热产物的形貌、长径比和结晶状态有较大影响，提高水热温度和增加碱液浓度有利于氢氧化钕纳米线的生长。在相同水热反应温度(180 ℃)、水热时间(45 h)和碱浓度下，5 mol·L^-1 NaOH溶液体系制备的氢氧化钕纳米线具有较高纯度和较长的长径比，其直径为20～40 nm，长度为2～10 μm。该氢氧化钕纳米线在空气气氛下500 ℃烧结后形成具有体心立方结构的C型Nd₂O₃，该Nd₂O₃仍具有一维纳米线形貌。升高焙烧温度时产物的形貌和相结构都发生了明显变化。     

高铁酸钾的合成与电化学性能研究

本文主要研究了锂离子电池正极材料高铁酸锂的合成，表征和电化学性能，用次氯酸锂与硝酸铁于碱性介质中反应得到高铁酸钾粗品。重结晶后成纯度大于97％的产品，用XRD和FTIR等方面对高铁酸钾进行表征和分析，初步研究了K2FeO4/Li电池的充放电性能。