CoOOH用作阴极催化剂对非水性锂-氧气电池性能的影响

利用工艺简单,成本低廉的共沉淀法制得CoOOH,并用作非水性锂-氧气电池阴极催化剂。通过恒流充放电、线性伏安扫描（LSV）和电化学阻抗（EIS）测试研究了电极的电化学性能。结果表明：由于CoOOH能够明显提高氧气还原反应（ORR）的催化活性,与未使用CoOOH的电极相比较,使用CoOOH为催化剂的电极首次放电容量高达5 093 mAh·g^-1,提高了1.7倍。电池的充电过电压降低了约460 mV,充电可逆性得到增强,充放电可逆性提高,使得循环性能得到显著改善。     

CoOOH用作阴极催化剂对非水性锂-氧气电池性能的影响

利用工艺简单,成本低廉的共沉淀法制得CoOOH,并用作非水性锂-氧气电池阴极催化剂。通过恒流充放电、线性伏安扫描（LSV）和电化学阻抗（EIS）测试研究了电极的电化学性能。结果表明：由于CoOOH能够明显提高氧气还原反应（ORR）的催化活性,与未使用CoOOH的电极相比较,使用CoOOH为催化剂的电极首次放电容量高达5 093 mAh·g^-1,提高了1.7倍。电池的充电过电压降低了约460 mV,充电可逆性得到增强,充放电可逆性提高,使得循环性能得到显著改善。     

β-NiOOH的制备及充放电性能

电池正负极材料有充放电态之分 ,如 Mn O2 、Zn处于充电态 ,Ni(OH) 2 、MH、Li Co O2 、L i Ni O2等处于放电态 ,将起始荷电态不同的电极组装成电池 ,必然存在充放电态不匹配的问题 ,给电池化成带来困难 [1,2 ] .如 Zn/Ni电池正极改用充电态Ni OOH为原材料 ,则负极就可用充电态 Zn为原材料 ,很显然 Zn作为负极材料优于 Zn O,这就引发了将 Ni(OH) 2 氧化为 Ni OOH的研究 .本文采用改进的化学氧化法由β- Ni(OH ) 2 制备β-Ni OOH粉体 [3,4 ] ,对纯样及其与 Mn O2 混合的掺杂样的充放循环性能和反应机理进行了研究 .所用试剂…     

原位负载Au纳米层在锂空气电池正极中的电催化特性

通过自发交换法使Au与非水性锂空气电池中的泡沫镍集流体发生反应,实现了金纳米层催化剂的原位负载.将其作为非水性锂空气电池正极,研究了不同气氛(纯氧、大气和模拟大气)下电池的电化学性能.结果表明,Au纳米层催化剂对氧还原反应/氧逸出反应起到了双功能催化作用,使得氧气电极在不同气氛下的首次放电容量与电压均显著提升,容量分别提升至9169,1604和1853 m A·h/gcarbon;同时氧气电极在模拟大气下的充电过电位降低,能量效率提高,循环性能得到一定提升.     

基于废旧锂电池回收制备LixMO (x=0.79, 0.30, 0.08; M=Ni/Co/Mn)材料作为锂-氧气电池正极催化剂的电化学性能研究

锂-氧气电池因其超高的理论比容量而受到科研界的广泛关注, 但其存在较为严重的充放电极化和较差的循环稳定性等问题, 从而极大地限制其商业化进程. 因此设计出有效的正极催化剂是解决锂-氧气电池面临的这些棘手问题的必要手段. 通过对不同充电状态的废旧锂电池正极进行回收制得三种不同锂含量的多元金属氧化物Li_xMO (x=0.79, 0.30, 0.08; M=Ni/Co/Mn), 并分别用作锂-氧气电池正极催化剂. 系统研究了Li_xMO材料中锂含量及晶体结构对其电化学性能的影响. 电化学测试结果表明, 与Li_0.79MO和Li_0.08MO催化剂相比, 基于Li_0.30MO为正极催化剂的锂-氧气电池在电流密度100 mA•g^–1和限定容量800 mAh•g^–1的条件下具有较高的放电比容量(14655.9 mAh•g^–1)、较低的充电电压(3.83 V)和较高的能量转换效率(72.2%). 而且该电池体系在充放电循环140圈后充电终止电压仍低于4.3 V. 最终认为制得的Li_0.30MO材料具有优异的催化性能归因于其稳定的层状-岩盐相复合结构以及结构中富含的氧化镍相和氧空位之间的协同作用. 这些优点能够促进放电产物的可逆形成与分解, 从而提高锂-氧气电池循环性能.     

锂空气电池空气电极LiCoO2电催化性能研究

自设计建立锂空气电池实验装置,研究以掺入LiCoO2作为电催化剂的空气正极的电化学性能及其放电前后催化剂结构的变化.循环伏安、XRD及充放电测试等表明,LiCoO2能够很大程度地改善空气电极的放电性能.尤其是在放电前,将掺有LiCoO2的空气正极充电至4.1 V,此时LiCoO2的Co元素呈现较高的价态（Co3＋/Co...     

热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响

开发低成本、高效的空气电极催化剂是发展锂空气电池的关键课题之一. 采用邻菲咯啉(phen)为配体制备Co(phen)₂配合物,负载于BP2000 碳载体上,并分别在600、700、800 和900 ℃的温度下进行热处理,制备得到碳支撑的Co-N催化剂(Co-N/C). 对催化剂的氧还原反应/析氧反应(ORR/OER)活性进行了表征,并且与典型的CoTMPP/C催化剂进行了比较. 同时研究了煅烧温度对Co-N/C催化剂的组成和结构的影响. 电化学测试结果表明,热处理温度为700-800 ℃时催化剂具有较好的电化学性能. Co-N/C催化剂具有电化学性能优良与低成本的特点,是一种良好的锂氧气电池催化剂.     

热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响(英文)

开发低成本、高效的空气电极催化剂是发展锂空气电池的关键课题之一.采用邻菲咯啉(phen)为配体制备Co(phen)2配合物,负载于BP2000碳载体上,并分别在600、700、800和900°C的温度下进行热处理,制备得到碳支撑的Co-N催化剂(Co-N/C).对催化剂的氧还原反应/析氧反应(ORR/OER)活性进行了表征,并且与典型的CoTMPP/C催化剂进行了比较.同时研究了煅烧温度对Co-N/C催化剂的组成和结构的影响.电化学测试结果表明,热处理温度为700-800°C时催化剂具有较好的电化学性能.Co-N/C催化剂具有电化学性能优良与低成本的特点,是一种良好的锂氧气电池催化剂.     

Co取代Ni(OH)2纳米粉体的制备、表征及电化学性能研究

本文利用固相反应制备了不同取代量的Co取代Ni(OH)2纳米样品。X射线衍射、透射电镜测试结果表明所得样品均为β-Ni（OH）2，粒子呈球形，粒径大小在40nm左右。TG－DTA热分析结果表明，温度高于200℃时，Ni(OH)2开始不可逆的分解为NiO。循环充放电、循环伏安及Tafel极化等电化学测试结果表明适量Co的掺入，降低了电极内阻，提高了电极反应的可逆性，抑制了析氧过程的发生，提高了电极的充电效率，并使其放电容量与循环寿命得到了明显改善。     

SmO对氢镍电池镍电极性能的影响

通过对模拟电池进行恒流充放电、交流阻抗等测试和析气实验,研究了在亚镍中掺杂氧化钐SmO对镍电极电化学性能的影响。结果表明,掺杂氧化钐SmO的质量分数在1.0%时,镍电极的电化学阻抗变小,提高了镍电极电化学活性、高温性能与充电效率,能够有效抑制充电过程中氧的产生,在室温条件下以0.2C充放电时,掺杂SmO镍电极的放电比容量为138.04 mAh.g-1,比空白镍电极提高了23.01%;50℃下1C充放电时,放电比容量为90.313 mAh.g-1,较未添加氧化钐提高8.69%。     

非水溶剂锂-空气电池中的氧气电极反应

基于锂-氧气反应的锂-空气电池在所有的锂电池体系中具有最大的理论容量和能量密度,认识锂-空气电池中的氧气电极反应对锂-空气电池的研发具有指导意义.本文以金电极/乙腈电解液为模型体系,介绍了锂-空气电池在放电和充电过程中的氧气电极反应机理.电池放电时,氧气还原成超氧自由基,超氧自由基与锂离子结合生成不稳定的超氧化锂;通过歧化反应,超氧化锂生成放电反应最终产物过氧化锂.电池充电时,过氧化锂通过一步两电子直接氧化生成氧气,不经过超氧化锂中间态.在阐述氧气电极反应机理的同时,还对研究氧气反应的各种电化学方法作了介绍.     

氢溴储能电池结构的优化和运行条件对电池性能的影响

研究了氢溴电池的电池结构、正极氢溴酸和溴电解质浓度、负极的氢气压力、质子交换膜厚度对氢溴电池的性能和电池效率的影响。对氢溴电池结构进行改进,单电池实现了200 mA·cm^-2电流密度恒流充放电,电池库伦效率100%。溴电极电化学反应受浓差极化控制,提高氢溴酸浓度,电池充电性能提高,同时,溴在氢溴酸的溶解度增大,电池放电性能也提高,氢溴酸浓度由0.5 mol·L^-1提高至1 mol·L^-1,电流密度200 mA·cm^-2,电池的能量效率和电压效率提高27.9%。氢溴电池充电过程,降低电池负极氢出压力,有利于提高充电性能,但膜透酸严重,放电过程中最佳的氢出压力是维持氢在碳纸憎水催化层的单层吸附,充放电过程氢出压力均为40.0 kPa,电池的能量效率80.2%。膜厚度与膜电阻极化和膜透酸密切相关,充电过程,膜由50.0 μm降至15.0 μm,膜透酸严重,负极电化学活性比表面积下降,电池充电性能降低。膜厚度对放电性能的影响还与电流密度有关,电流密度较低时,膜透酸造成负极电化学比表面积下降居主导地位,50.0 μm Nafion膜放电性能更高;电流密度超过200 mA·cm^-2时,膜电阻极化居主导电位,15.0 μm Nafion膜性能更高。采用20.0 μm质子交换膜,在200 mA·cm^-2电流密度循环充放电五次,电池的能量效率和电压效率达到85.3%,库伦效率100%。     

钴的添加形式对氢氧化镍电极性能的影响

研究了钴元素分别以Co ,CoO ,Co +CoO三种形式作为添加剂并分别以与Ni(OH) 2 用机械混合的方式添加到电极活性物质中时对镍电极性能的影响 ,用循环伏安法和电化学交流阻抗法对实验结果进行分析 .结果表明 :对于机械混合的添加方式 ,Co ,CoO和Co +CoO三种形式的钴添加剂均可在一定程度上改善镍电极的性能 .其中 ,当钴以CoO的形式添加时镍电极的性能最好 .这是因为三种形式的添加剂均在一定程度上改善了活性物质Ni(OH) 2 的结构、增强了电极中质子的传输能力 ,从而提高了镍电极反应的可逆性 ,强化了镍电极的析氧极化 ,并提高了镍电极的充电效率 ,其中CoO的作用效果最明显 .     

纳米氧化铜掺杂对储氢合金电极性能的影响

采用纳米氧化铜作为添加剂制备储氢合金电极, 考察了氧化铜对储氢合金电池储备容量的调节作用, 分析了掺杂后电极及电池质量的变化, 研究了掺杂合金电极的电化学性能, 并用SEM、EIS、CV等方法分析了反应的电化学机理. CV、SEM结果表明, 氧化铜在首次充电过程中被还原成低价态沉积在合金颗粒表面, 由于氧化铜比容量远大于合金, 可以通过掺杂氧化铜调节合金的储备容量. 电化学测试结果表明, 掺杂合金电极具有更好的高倍率充放电能力和循环性能. EIS分析结果表明, 掺杂合金电极导电性增强, 电化学活性提高.     

锂离子电池负极复合材料Al-Co_3O_4的合成及其电化学性能(英文)

采用流变相反应与热处理相结合的方法合成了锂离子电池用Al-Co3O4负极复合材料;利用充放电循环试验测定了复合材料的电化学性能;利用X射线衍射仪、扫描电镜及粒度分布仪分析了复合材料的微结构,考察了Co3O4含量、热处理温度及循环电压范围对复合材料电化学性能的影响;同时探讨了Co3O4纳米微粒在复合材料充放电过程中的作用机理.结果表明,在Al-Co3O4复合材料中,铝基体表面被Co3O4纳米颗粒所包覆;不同组成的复合材料电极的充放电循环性能均优于纯铝电极.     

AlN-Fe纳米复合薄膜:一种新型锂离子电池负极材料

采用脉冲激光沉积技术(PLD)制备了不同比例的Al N-Fe纳米复合薄膜(Al N和Fe摩尔比为3:1;2:1;1:1;1:2),首次研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学行为。发现当Al N和Fe的比例为2:1时,复合薄膜具有最佳的电化学性能。在500 m A·g~(-1)电流密度下,Al N-Fe(2:1)经过100次循环充放电后容量仍能保持510 m Ah·g~(-1)。对其电化学反应机理研究发现,在放电过程中,Al N-Fe纳米复合薄膜中的Al N发生分解,Al N-Fe生成Li Al合金和Li_3N。纳米Fe颗粒的引入有效提高Al N的电化学活性;在充电过程中,部分Li_3N与Fe纳米颗粒反应生成了Fe_3N,其余部分Li_3N重新生成Al N。随后的充放电过程由Fe_3N、Al N和Al三者与Li的可逆反应共同参与,保证了Al N-Fe纳米复合薄膜优异的电化学性能。该研究为设计开发新型锂离子电池电极材料提供了一种新的思路。     

微包覆钴贮氢合金电极电化学性能的研究

以化学镀钴方法微包覆处理贮氢合金,用交流阻抗、循环伏安以及模拟电池充放电实验研究了该贮氢合金电极的电化学性能.结果表明,贮氢合金经包覆钴后,即可减小电极表面的电化学反应阻抗,提高其催化活性,并降低充放电过程的极化,从而增大了电极的放电容量和充电效率.相关的电极过程为扩散控制.     

锂-氧气电池:正极催化剂的最新进展与挑战（英文）

非质子锂-氧气电池具有高理论能量密度,在过去几年里受到了广泛关注。然而,动力学缓慢的氧还原反应(ORR)/氧析出反应(OER)和放电产物Li₂O₂导电性差导致锂-氧气电池过电位大,放电容量有限,循环寿命短。开发有效的锂-氧气电池正极催化剂可以调控放电与充电过程中Li₂O₂的形成和可逆分解,减小放电/充电极化。尽管提升ORR/OER动力学的正极催化剂已经取得了一系列重要进展,但是对正极在放电和充电中Li₂O₂生成和分解过程的理解依然是不足的。这篇综述聚焦于锂-氧气电池正极催化剂的最新进展,总结了催化剂与Li₂O₂生成/分解的作用关系,本文首先指出了锂-氧气电池正极面临的科学问题,包括动力学缓慢的ORR/OER过程和导电性差的反应产物Li₂O₂钝化电极,并提出了锂-氧气电池正极设计准则。通过对最近报道的正极催化剂进行分类讨论,明晰调控催化剂活性位点策略,理解在正极反应过程中...     

Al掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的性能

尖晶石LiMn2O4作为锂离子电池正极可大电流放电,且成本低、环境友好.采用溶胶-凝胶法制备尖晶石LiMn2O4及Al掺杂材料.使用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察材料结构与形貌.结果表明,复合材料颗粒尺寸300-500 nm,呈类球形.电化学恒流充放电测试表明,Al掺杂尖晶石LiMn2O4电极的循环性明显提高,Al掺杂5%LiMn2O4(by mass,下同)正极在1C倍率充放电100周期循环后的容量保持率为98.2%,1C倍率充电、5C倍率放电下,100周期循环后其容量保持率为99.0%,表现出较优的电化学循环性能.     

全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注,作为VRFB的核心材料,电极的活化一直都是研究的热点。碳素类材料,如碳毡和石墨毡,以其低成本和高性能被广泛用作钒电池电极。通过活化处理增加碳素类电极表面的含氧、含氮官能团或引入各种催化剂可以显著提高V(Ⅴ)/V(Ⅳ)和V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对氧化还原反应的电化学活性和可逆性,进而提高VRFB的总体性能,最终促进VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB碳素类电极的氧化活化法、掺杂活化法和碳纳米催化剂活化法等几种常用活化方法的研究进展,并对VRFB碳素类电极的进一步研究和应用前景进行了展望。