锂在非层状硫化物中的电化学嵌入反应I:锂在硫化铅中的嵌入过程

通过库伦滴定、三角波电位扫描和X射线衍射物相分析,研究了Li/PbS电池的阴极反应机理.发现在该电池放电的第一个阶段(放电深度小于1.5),阴极上发生的是锂嵌入硫化铅晶格的反应,并且锂嵌入后硫化铅的主晶格结构基本未变,锂进入了晶体的立方体间隙中心位置.测得锂嵌入硫化铅生成LiPbS的嵌入自由能为-300.48kJ.mol^-^1(25℃),锂在LiyPbS(0相似文献   

锂在非层状硫化物中的电化学嵌入反应 Ⅰ.锂在硫化铅中的嵌入过程

通过库仑滴定、三角波电位扫描和X射线衍射物相分析,研究了Li/PbS电池的阴极反应机理.发现在该电池放电的第一个阶段(放电深度小于1.5),阴极上发生的是锂嵌入硫化铅晶格的反应,并且锂嵌入后硫化铅的主晶格结构基本未变,锂进入了晶体的立方体间隙中心位置.测得锂嵌入硫化铅生成LiPbS的嵌入自由能为-300.48kJ·mol~(-1)(25℃),锂在Li_yPbS(0相似文献   

在Li/TiO2电池中的嵌入反应

本文研究了Li/TiO₂电池中的嵌入反应.X射线衍射分析表明,不仅锂嵌入二氧化钛,并出现新相LiTiO₂.对嵌入反应的热力学函数通过库仑滴定进行了研究和讨论,提出嵌入过程分两个步骤:(1)xLi+TiO₂→Li_αTiO₂(2)LiαTi₂→xLiTiO₂+(1-x)TiO₂.     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应Ⅲ.锂在聚萘中的电化学嵌入反应

研究了锂在导电高聚物--聚萘中的嵌入反应.聚萘样品经650℃处理,作为锂电池的正极,组装成Li/(C10H6)n电池.X射线衍射分析、ESR实验、X射线光电子能谱分析等一系列实验证实上述电池的正极反应是锂在聚萘中的电化学嵌入反应.通过XRS实验对嵌入聚萘的锂进行了价态分析,认为嵌进去的锂是以原子态及离子态两种状态存在,其结合能分别为55.7eV和57.4eV.采用电化学暂态测量技术研究了锂在导电高聚物--聚萘中的扩散,计算了锂在嵌合物中的离子电导率及淌度.用Hebb-Wagner直流极化法测量了嵌合物的电子电导.     

Li/CDMO电池及其放电机理研究

研究了Li/CDMO电池的放电反应机理、XRD、XPS等实验结果表明, 电池反应是锂在正极内的电化学嵌入反应。用恒电流间隙滴定法(GITT)测得锂在正极中的扩散速率为10^-9cm^2.s^-1量级, 与锂在层状化合物中的扩散速率相当, 结合Li/CDMO电池的热力学行为, Li/CDMO电池的放电反应历程是锂首先客居于层状结构的Li~2MnO~3中, 然后再通过热弛豫进入γ-β-MnO~2的晶格。     

锂-硫化铜电池及其阴极行为的研究

本文研究了Li/CuS电池的一般放电行为,着重探讨了阴极放电反应,根据电池温度系数,X射线衍射试验,电池电动势与放电深度等试验数据,认为电池的阴极反应是锂在正极上进行电化学嵌入反应,从硫化铜阴极的循环伏安试来看,Li/CuS电池有可能成为二次电池.     

锂在高有序热解石墨(HOPG)电极中的扩散系数

用循环伏安、交流阻抗和电位阶跃法研究了平板高有序热解石墨(HOPG)电极在1mol/LLiPF₆和体积比为1∶1的EC/DMC溶液中的电化学行为.结果表明,石墨的嵌锂反应仅发生在边界面上.随着嵌锂量的增加,表面SEI膜的电阻和嵌入反应的极化电阻减小.用交流阻抗谱和电位阶跃方法测定的锂在高有序热解石墨中的扩散系数一致,并随充电程度的增加而显著减小.在电极电位(vs.Li/Li⁺) 0.2～0.05V区间,扩散系数由10^-11cm²/s下降到10^-12cm²/s.     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应3: 锂在聚萘中的电 化学嵌入反应

研究了锂在导电高聚物---聚萘中的嵌入反应。聚萘样品经650℃处理,作为锂电池的正极,组装成Li/(C~1~0H~6)~n电池。X射线衍射分析、ESR实验、X射线光电子能谱分析等一系列实验证实上述电池的正板反应是锂在聚萘中的电化学嵌入反应。通过XPS实验对嵌入聚萘的锂进行了价态分析,认为嵌进去的锂是以原子态及离子态两种状态存在,其结合能分别为55.7eV和57.4eV。采用电化学暂态测量技术研究了锂在导电高聚物---聚萘中的扩散,计算了锂在嵌合物中的离子电导率及淌度。用Hebb-Wagner直流极化法测量了嵌合物的电子电导。     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应3: 锂在聚萘中的电 化学嵌入反应

研究了锂在导电高聚物---聚萘中的嵌入反应。聚萘样品经650℃处理,作为锂电池的正极,组装成Li/(C~1~0H~6)~n电池。X射线衍射分析、ESR实验、X射线光电子能谱分析等一系列实验证实上述电池的正板反应是锂在聚萘中的电化学嵌入反应。通过XPS实验对嵌入聚萘的锂进行了价态分析,认为嵌进去的锂是以原子态及离子态两种状态存在,其结合能分别为55.7eV和57.4eV。采用电化学暂态测量技术研究了锂在导电高聚物---聚萘中的扩散,计算了锂在嵌合物中的离子电导率及淌度。用Hebb-Wagner直流极化法测量了嵌合物的电子电导。     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应 Ⅰ.锂在聚吡咯中嵌入过程的电子能谱研究

通过电子能谱(AES和ESCA)研究了锂-聚吡咯电池的放电反应,认为该电池的放电是锂在聚砒咯中的嵌入过程.嵌入的锂主要是以Li~+存在,其1s电子的结合能为56.0eV.Li~+在嵌合物中的扩散系数D为10~(-12)—10~(-13)cm~2·s~(-1)数量级.     

光电化学方法研究嵌入反应

自从七十年代Steele和Armand等提出用嵌入材料作为电池的活性物质以来,新型的高能锂电池有了很大的发展.这类电池反应的特点是伴随电子转移的同时还有锂离子进入阴极主体晶格中,故称为嵌入反应.然而,从研究嵌入反应的方法来看,除了电位扫描等经典的电化学技术以外,用的是X射线衍射、X射线光电子能谱等非现场的表面测试技术,分析放电后阴极中有锂存在,证明这类反应机理是锂离子的嵌入反应.迄今为止,尚未见到在放电过程中现场检测锂离子嵌入的方法的报导.鉴于嵌入反应电池的阴极材料大多数是金     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应I.锂在聚吡咯中嵌入过程的电子能谱研究

通过电子能谱(AES 和ESCA)研究了锂-聚吡咯电池的放电反应,认为该电池的放电是锂在聚吡咯的嵌入过程,嵌入的锂主要是以Li[+]存在,其1s电子的结合能为56.0eV.Li[+]在嵌合物中的扩散系数D为10[-12]一10[-13]cm[2].s[-1]数量级。     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应Ⅱ:锂在聚吡咯中嵌入反应的量子化学研究

本文用量子化学CNDO/2方案计算,取文献中吡咯骨架原子的结构参数,再优化锂嵌入聚吡咯的几何参数.结果表明不管是Li+离子还是中性Li原子,嵌入单个吡咯上还是嵌入两个吡咯之间,它与吡咯环四个碳原子平面的距离都为0.210到0.216nm.且锂与碳原子键合,形成多中心键,锂嵌入聚吡咯后,固有的Ca=Cs双键的键级和键能明显减弱.这与前一报中发现IR谱的1560cm-1吸收峰消失相一致.锂正离子嵌入聚吡咯后,使吡咯的前沿π*空轨道的能量由正变为负值,而成为电子接受体(正极).遍及全部聚吡咯的π*LUMO和HOMO使得聚吡咯呈现导电性能.     

自组装铝/氧化铜和铝/氧化铁及其性能评估

本文分别采用模板法制备氧化铜纳米花,水热法制备氧化铁纳米环,并自组装制备了铝/氧化铜和铝/氧化铁2种铝热剂。自组装增大了异相材料之间的接触,分别使得铝/氧化铜的反应放热量和压力由523 J.g-1、1 858 kPa增加至1 069 J.g-1、4 389kPa;铝/氧化铁的反应放热量和压力由1 448 J.g-1、749 kPa增加至2 039 J.g-1、2 280 kPa。两种铝热剂的放热量和压力差别较大,且铝/氧化铜的静电感度高于大多数含能材料,铝/氧化铁的撞击感度特别低,显示出不同的应用特点。     

锂嵌入型化合物-氢气电池

可充电氢气电池作为一种新兴的电池体系在大规模能源储存领域显示出富有前景的电化学性能. 锂嵌入型化合物作为一大类的锂离子电池正极材料能够很好地用作可充电氢气电池的正极. 本文开发了 2种新型锂嵌入型化合物-氢气电池. 通过使用钴酸锂与磷酸铁锂2种正极材料分别与氢气负极在硫酸锂 水系电解液中进行匹配, 得到了钴酸锂-氢气电池与磷酸铁锂-氢气电池. 钴酸锂-氢气电池展现出约1.27 V 的放电电位, 约97 mA·h·g^-1的比容量及10C的高倍率; 磷酸铁锂-氢气电池展现出约0.66 V的放电电位, 约125 mA·h·g^-1的比容量以及10C的高倍率. 虽然, 钴酸锂-氢气电池和磷酸铁锂-氢气电池因为使用了未经优化的、 不稳定的锂嵌入型化合物正极材料而导致全电池容量衰减, 但这2种电池经过氢气负极的再循环利用均表现出优异的恢复能力. 本文结果证明了氢气电池的化学稳定性及其在未来长寿命电池中具有的大规模能源储存潜力.     

InSb的Li替位形成能的从头计算

采用基于平面波展开的第一原理赝势法计算了锑化铟在锂替位到铟位置时的各种情况下的形成能与电子结构,讨论了锂替位的体积变化,电荷分布、能带结构及电子态密度等性质.结果表明,对于闪锌矿结构的InSb,锂的各种替位形成能大致在每个锂原子-2.2eV左右.该结果表明,不可能在嵌入初期Li插入到间隙位置之前发生替位反应,与实验结果一致.     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应III. 锂嵌入聚噻吩的量子化学计算†

采用Gaussian软件和HF方法, 通过从头计算(ab initio)法选取4-31G基组计算锂离子嵌入聚噻吩过程中结构与结合能的变化关系. 发现噻吩聚合时主要生成三或四聚合物. 聚合物在Li原子(或Li^＋离子)嵌入后, 聚噻吩间距离明显变小, 同时发生电荷转移, 形成稳定嵌合物; 并使噻吩环的C-α—C-β键级变小. 同时, 研究了锂离子(或原子)嵌入后体系的HOMO, LUMO能级. 聚噻吩在嵌入锂离子时LUMO轨道能级变为负值, 成为电池反应得电子的正极. 而金属Li₂ 释放Li^＋后的Li^－的HOMO能级为＋0.7427 eV, 则成为给电子的负极. 由此, 可以完成由锂/聚噻吩在高氯酸锂电解质中组成的放电过程, 并提出嵌合键级概念用来表征锂在聚噻吩间的结合程度.     

锂在共轭双键高分子中的电化学嵌入反应III. 锂嵌入聚噻吩的量子化学计算†

采用Gaussian软件和HF方法, 通过从头计算(ab initio)法选取4-31G基组计算锂离子嵌入聚噻吩过程中结构与结合能的变化关系. 发现噻吩聚合时主要生成三或四聚合物. 聚合物在Li原子(或Li^＋离子)嵌入后, 聚噻吩间距离明显变小, 同时发生电荷转移, 形成稳定嵌合物; 并使噻吩环的C-α—C-β键级变小. 同时, 研究了锂离子(或原子)嵌入后体系的HOMO, LUMO能级. 聚噻吩在嵌入锂离子时LUMO轨道能级变为负值, 成为电池反应得电子的正极. 而金属Li₂ 释放Li^＋后的Li^－的HOMO能级为＋0.7427 eV, 则成为给电子的负极. 由此, 可以完成由锂/聚噻吩在高氯酸锂电解质中组成的放电过程, 并提出嵌合键级概念用来表征锂在聚噻吩间的结合程度.     

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.     

高氯酸根阴离子在HOPG中嵌入行为的EC-STM研究

运用电化学扫描隧道显微镜（EC-STM）和循环伏安（CV）技术对高氯酸根阴离子ClO₄^-在高序热解石墨（HOPG）中的电化学嵌入行为进行了研究. 通过观察嵌入前后石墨台阶处高度的变化,比较了不同高度的台阶对嵌入的影响,讨论了ClO₄^-离子嵌入石墨的可行性、可逆性和嵌入速率. 研究表明,3层以上的台阶位才有可能观察到由四阶和三阶嵌入引起的台阶高度变化,4 ~ 8个原子层高度的石墨台阶可以实现ClO₄^-在台阶处较为可逆的四阶嵌入,但1 ~ 2层台阶处无法观察到嵌入引起的台阶高度变化,嵌入反应通常会伴随台阶的剥离和脱落现象. 四阶的嵌入反应较三阶可逆,二阶和一阶时,嵌入所需反应电势较高,此时氧化反应较为剧烈,嵌入反应被掩盖,很难观察到台阶高度的变化,更多的形貌变化是台面和台阶处不可逆的损坏如剥落、断层、黑坑等.