锂 - 氧化铜电池及其反应机理

本文研究了Li/CuO电池和Li/CuO电池的一般放电行为,着重探讨了它们的反应机理。X射线衍射分析、ESR分析、XPS分析和循环伏安试验等结果表明,电池反应的实质是锂在正极内进行电化学嵌入反应,并在一定嵌入度后因Cu—O键断裂而析出金属铜。其化学反应式可表达为: xLi+CuO(Cu_2O)→Li_xCuO(Li_xCu_2O)(a) x_1Li+Li_xCuO(Li_xCu_2O)→ Li_(x+x_1)Cu_(1-y)O(Li_(x+x_1)CU_(2-y)O)+yCu (b) 用电化学暂态方法测得嵌入锂离子在正极内部的化学扩散系数约为2×10~(-12)cm~2·s~(-1)(室温),该值与在Li_xWO_3和Li_xTiO_2中的相近,与实际电池的放电速率是一致的。     

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-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。     

含水的凝胶电解质电化学特性及其在锂水电池中的初试

应用交流阻抗谱研究以聚甲基丙烯酸＿聚甲基丙烯酸锂＿甘油(GPE)作为锂水电池正极的体系,根据等效电路计算,发现升高温度和增加水含量均可提高体系的电导率.该体系导电过程类似于聚合物浓溶液,水分能降低聚合物的玻璃化温度,电解过程相当于电解水,分解电压1.50V.使用GPE组装室温全固态锂水电池,测定了该电池在恒负载(5.2kΩ)下放电曲线,发现当以石墨正极作集电极时,该电池能持续放电2h.使放电电压和放电电流下降的因素是:锂与GPE内水分反应生成的膜逐渐增厚,正极反应生成氢气,GPE内水份的扩散速率.     

富锂三元层状正极材料的研究进展

富锂三元层状正极材料(xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(0<x<1,M=Mn,Ni,Co))因其远高于其它正极材料的放电比容量而被视为下一代锂离子电池正极材料的最佳选择之一,是未来锂离子电池研究和发展的重点。 但由于其循环性能差、库伦效率低等缺陷,富锂正极材料迟迟不能实现商业化生产。 本文将介绍近几年国内外富锂三元层状正极材料的最新研究进展,主要包括富锂三元层状正极材料的组成、制备技术、结构和性能研究以及包覆与掺杂等改性方面的研究进展,同时对富锂层状正极材料未来的发展趋势和前景作了展望。     

高性能锂硫电池材料研究进展

锂-硫氧化还原对的比能量为2 600Wh/Kg,几乎是所有的二次电池氧化还原对中最高的,当锂-硫电池放电产物为Li2S时,电池的比容量可达到1 675mAh/g.近年来,人们在提高锂硫电池的循环可逆性和硫的利用率方面开展了大量的研究工作.本文结合本实验室的工作综述了锂硫二次电池的最新研究进展,对电池的正极、黏结剂、电解...     

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...     

锂硫电池硫碳复合正极材料研究现状及展望

二次锂硫电池被视为最具有发展潜力的下一代高能量密度二次电池之一. 但由于正极硫的电导率低（5×10^-30 S·cm^-1）,且在放电过程中产生的中间体多硫化物易溶于有机电解液,致使锂硫电池活性物质利用率降低,溶解后的多硫化物还会迁移到负极,被还原成不溶物Li2S2/Li2S而沉积于负极锂,使电极结构遭受破坏,造成电池容量大幅衰减,循环性能差,从而限制了进一步的开发应用. 研究表明,以碳作为导电骨架的硫碳复合正极材料能在不同程度上解决上述问题,从而有效提高了锂硫电池的放电容量和循环性能. 本文综述了近年来国内外报道的各种锂硫电池正极材料的研究进展,结合作者课题组的研究,重点探讨了硫碳复合正极材料,并对其今后的发展趋势进行了展望.     

电化学嵌锂尖晶石型Li~xFe~3-ωO~4的电子结构

Mossbauer谱学研究了Li│LiClO~4-PC│Fe~3-ωO~4电池放电过程中阳极反应电子在阴极Fe~3-ωO~4中的分布得出,一小部分电子进入氧化铁八面体FeO~6的t2~g非键轨道成为跳变电子,大部分电子则进入较高能量的反键轨道.     

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   

1^H、7^Li、23^Na、133^Cs NMR研究含氮大环醚双内酯和大环胺双内酰胺的配合性能

本文报道1^H、7^Li、23^Na、133^Cs NMR测定N, N'-二羧甲基大环醚双内酯(1-4)和大环胺双内酰胺(5), N-对甲苯磺酰基大环醚双内酯(6, 7), 4'-丹磺酰氨基苯并-18-冠-6(8)与Li^+、Na^+、K^+、Cs^+、Cd^2+和Pb^2+金属离子的配位作用, 并以非线性最小二乘法拟合计算了配合物的形成常数; 同时, 发展了一种用133^Cs NMR测量冠醚和碘离子竞争配合Cs^+的配合物形成常数的新技术。     

锂/铌镁催化剂中碳酸锂的熔点与甲烷氧化偶联反应的活化和失活的关系

研究了铌掺杂的Li/MgO甲烷氧化偶联催化剂的反应性质及铌的助剂作用。铌的引入使得该催化剂上甲烷氧化偶联反应的活化温度降低50℃以上, 使此温度降到了催化剂中碳酸锂的熔点附近。试验观察到部分催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性曲线在碳酸锂的熔点附近有一转折, 这一转折现象的出现与否及程度取决于制备条件。在碳酸锂的熔点附近, 含有铌的催化剂得到活化, 观察到无稀释气体时的反应引燃现象, 即温度增加几度活性便达到最大值。当在比碳酸锂熔点稍高的温度下且不稀释时反应, 含铌催化剂活性很高但很快失活, 在稍低于此熔点下则不失活, 但活性较低。这些试验结果表明, 含铌催化剂的活化与失活均与催化剂中的碳酸锂的相变化有关。试验还观察到了在稍高于碳酸锂的熔点下做寿命试验时, 甲烷氧化偶联反应的振荡现象。     

锂在[Mn~2O~4]中的电化学嵌入反应I.热力学性质

锂嵌入[Mn~2O~4]晶格形成嵌合物Li~xMn~2O~4。通过对不同温度(20~45℃)下的Li/Li~xMn~2O~4电池的库仑滴定曲线[EmF(x)]的测定, 可以求得该嵌入过程的嵌入熵、焓和自由能等热力学函数。在x<1.5时, 表现为很高的偏摩尔自由能, 在x=1/2和x=1时, 嵌入熵和焓表现为不连续性。热力学函数值与Li~xMn~2O~4的晶体结构关联。     

非化学计量比SnO~2~-~x纳米微晶材料的XRD,XPS和ESR研究

采用溶胶凝胶法, 以无水四氯化锡及异丙醇为原料, 制得非化学计量比的SnO~2~-~x纳米微晶材料。透射电镜图片显示700℃焙烧2h得到的粉体的粒度为20nm,由X射线衍射及X射线光电子能谱的分析可知, 300℃焙烧2h得到颗粒边界部分原子无规排布的纳米粉体, 而700℃焙烧2h得到的是晶格趋于完整的纳米微晶,它们都存在氧空位及晶格缺陷, 利用这些结论可以解释SnO~2~-~x纳米微晶材料中出现的顺磁信号。     

NaZr~2(AsO~4)~3的水热合成研究

用水热法合成了NaZr~2(AsO~4)~3, 研究了水热合成诸因素对产物物相的影响。将F^-引入NaZr~2(AsO~4)~3的水热合成中, 降低了晶化温度, 生长出纯的完美的较大单晶。初步探讨了NaZr~2(AsO~4)~4的水热晶化过程。用XRD, IR和Raman光谱对各种条件下得到的产物进行了表征。     

新型锂离子电池阳极材料Li2.7Mg0.3N的研究

以氮化锂和镁金属为原料,制备了Li2.7Mg0.3N样品,利用XRD、原子吸收、库仑滴定等方法研究了锂离子电池阳极材料Li2.7Mg0.3N的组成、结构及电化学性能。样品Li2.7Mg0.3N经成分分析组成为Li2.74Mg0.26N;其结构为四方晶系,晶胞参数a=0.388nm,c=0.547nm;比容量为1695(mA.h)/g,嵌入量x最大可达2.5276,室温时锂离子嵌入Li2.7Mg0.3N的嵌入自由能为-397.51kJ/mol,锂离子在Li2.7Mg0.3N中的化学扩散系数为5.90×10^-^11～7.23×10^-^10cm^2/s,并得到一系列热力学和动力学参数。