锌离子在水相介南Zn／V2O5二次电池中的迁移性能研究

利用间歇性恒电流测定法和Ｘ－Ｒａｙ衍射法，研究水相介质的Ｚｎ／Ｖ２Ｏ５二次电池中的锌离子在正材料中的迁移性能及其放电机理；讨论锌离子正极材料中发生迁移时的某些动力学参数与放电深度的关系，实验结果表明，该电池的正极放电反应为锌离子在ＺｎｘＶ２Ｏ５中的嵌入过程。     

锌离子在水相介质Zn/V_2O_5二次电池中的迁移性能研究

利用间歇性恒电流测定法和Ｘ Ｒａｙ衍射法,研究水相介质的Ｚｎ／Ｖ２Ｏ５二次电池中的锌离子在正极材料中的迁移性能及其放电机理;讨论锌离子在正极材料中发生迁移时的某些动力学参数与放电深度的关系．实验结果表明,该电池的正极放电反应为锌离子在ＺｎｘＶ２Ｏ５中的嵌入过程．     

水系锌离子电池钒基氧化物正极材料研究进展

近年来,钒基氧化物因为种类众多、理论比容量高和倍率性能优异等优点,被认为是一类具有潜在应用价值的水系锌离子电池正极材料。本文综述了V2O5、VO2等钒基氧化物材料的结构特点及其作为水系锌离子电池正极材料的最近研究进展。重点概述了当前钒基氧化物在锌离子电池中所面临的关键问题以及应对策略;最后,对钒基氧化物储锌材料的发展方向进行了展望。     

钒氧化物电极材料晶格呼吸现象原位探测及其反应机制研究

作为锂离子电池正极材料,层状钒氧化物具有优异的物理特性和良好的储锂性能,因此被广泛研究与应用于工业生产与日常生活的各个方面.然而,在脱嵌锂的过程中,V₂O₅凝胶等层状钒氧化物的层状结构存在“晶格呼吸”现象.这种现象导致了电极材料的钝化,并进一步导致电池容量快速衰减.采用了原位X射线衍射（XRD）来研究一种层状钒氧化物（VO_x）在充放电过程中的“晶格呼吸”现象,揭示了其独特的相变过程.在充放电过程中,原位XRD对应的二维衍射图显示出三个不同的阶段,分别对应三个固溶反应.放电过程中,三个阶段的衍射峰都向高角度偏移,表明在锂离子嵌入过程中,VO_x的层间距存在持续收缩过程.（001）层间距大小随充放电过程的变化图进一步证明了这三个过程的不连续性.这些发现揭示了这类材料在电极反应过程中的晶体结构变化规律以及造成其容量衰减的原因.     

几种稀土盐对NH4Cl溶液中锌电极腐蚀的影响

几种稀土盐对ＮＨ４Ｃｌ溶液中锌电极腐蚀的影响＊张校刚王田芳夏熙＊＊（新疆大学化学系电化学研究室乌鲁木齐８３００４６）关键词无汞Ｚｎ／ＭｎＯ２干电池锌阳极稀土缓蚀剂中图分类号Ｏ６４６．５４锌广泛地用作一次和二次电池的阳极材料。但是锌锰电池在搁置期间存在...     

一种新型的碳复合钼掺杂的钒氧化物纳米线钠离子电池正极材料

近年来,由于锂资源逐渐紧缺而导致其成本增加,锂离子电池发展受到了限制. 作为一个有潜力的替代者,有着相似电化学机制且成本较低的钠离子电池则发展迅速. 但由于钠离子与锂离子相较有着更大半径,在钠离子脱嵌过程中,对大多数电极材料的晶体结构破坏严重. 因此,开发新型电极材料对钠离子电池的进一步发展尤为重要. 其中,层状钒氧化物作为正极材料被广泛研究. 在这项工作中,作者基于钒氧化物,引入钼元素并与碳复合,首次设计合成了一种新型的碳复合钼掺杂的钒氧化物纳米线电极材料,并获得了优良的电化学性能（在50 mA•g^-1的电流密度下,最高放电比容量达135.9 mAh•g^-1,并在循环75次后仍有82.6mAh•g^-1的可逆容量,容量保持率高达71.8%;在1000mA•g^-1的高电流密度下循环并回到50mA•g^-1后,可逆放电比容量仍能回复至111.5mAh•g^-1）. 本工作的研究结果证明,这种具有超大层间距的新型碳复合钼掺杂的钒氧化物纳米线是一种非常有潜力的储钠材料,并且我们的工作为钠离子电池的进一步发展提供了一定的理论基础.     

层状钒青铜纳米片的制备及其锂离子电池阳极材料性能

室温下, 在水溶液中将铵根离子和水分子插入到商用V₂O₅纳米颗粒的层间, 制得了层状的钒青 铜[(NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O]纳米片. 该纳米片的尺寸为2~10 μm, 厚度为50~250 nm. 与商用V₂O₅纳米颗粒相比, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片用作锂离子电池(LIBs)的阳极材料时, 其性能得到较大提升, 包括大的可逆放电容量 (0.1 A/g时为1148 mA·h/g)、 出色的循环性能(循环70圈后在0.1 A/g时具有1002 mA·h/g的高容量)和高倍率性能(在0.1 A/g时具有1070 mA·h/g的可逆性能). 研究结果表明, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片可以作为锂离子电池优良的阳极材料, 也有望应用于其它(如钠离子电池和锌离子电池等)可再充电电池.     

锡基复合氧化物的高能球磨法制备及其电化学性能

随着锂离子电池的发展,人们越来越多地要求可充锂离子电池电极材料具有更高的容量.许多研究小组正致力于寻找和开发能够取代现有碳材料(理论最大比容量为372 mAh·g-1)的新型负极材料[1].锡氧化物基材料由于其高的储锂容量和低的锂离子脱嵌平台电压倍受人们关注,有望作为新一代锂离子电池负极材料[2～5].通过在线X-射线研究,Courtney等[4,5]提出了这类材料作为锂离子电池负极材料的两步反应机理:在首次放电过程中,锡氧化物被不可逆地还原成金属锡,同时生成氧化锂;随后,金属锡与锂发生可逆的合金化与去合金化反应,用反应式表示如下:     

非水介质中Zn—MnO2的可充性研究

报道了以尖晶石型二氧化猛为正极，１ｍｏｌ／Ｌ＾－１Ｚｎ（ＣｌＯ４）２的碳酸丙烯酯为电解液构成Ｚｎ－ＭｎＯ２二次电池体系的充放电性质和反应机理分析。结果表明，这一体系的充放电过程表现为Ｚｎ在λ－ＭｎＯ２中的电化学嵌入和脱嵌反应。     

水系锌离子电池用钒基正极材料的研究进展

水系锌离子电池(aqueous zinc-ion batteries,AZIBs)具有高安全性、低生产成本、锌资源丰富和环境友好等优点,被认为是未来大规模储能系统中极具发展前景的储能装置。目前,AZIBs的研究关键之一在于开发具有稳定结构和高容量的锌离子可脱嵌正极材料。钒基化合物用作AZIBs正极时,表现出可逆容量高和结构丰富可变等特点,受到了广泛的关注和研究。然而,钒基化合物的储锌机理较复杂,不同材料通常表现出各异的电化学性能和储能机理。在本综述中,我们全面地阐述了钒基化合物的储能机制,并探讨了钒基材料在水系锌离子电池中的应用和发展近况,以及它们的性能优化策略。在此基础上,也进一步地展望了水系锌离子电池及其钒基正极材料的发展方向。     

Zn/V2O5水相二次电池的交流阻抗研究

The dependence of charge transfer resistances of electrodes in the aqueous Zn/V 2O 5 secondary battery on the Zn 2+ amount intercalated was studied by means of AC impedance experiments. The results showed that the electrode reaction on cathode was controlled by the diffusion of Zn 2+ at the beginning of the discharge process. With the increase of Zn 2+ amount intercalated into the cathode, the reaction became a kinetic controlled process, i.e.a process controlled by intercalation of Zn 2+ in V 2O 5.     

水相锌二次电池正极材料V2O5/C的电化学性能研究

采用溶胶－凝胶法合成了一种V₂O₅/C复合材料.扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析表明,这是一种外层V₂O₅胶体包覆内层乙炔分子的多孔复合材料.以V₂O₅/C作正极,锌片为负极,Zn(ClO₄)₂溶液为电解质组成水相锌二次电池,采用循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法研究发现:V₂O₅:C质量比为1:1时电极具有最好的电化学性能,电池开路电压达1.64 V; Zn^2＋能分别在1.01 V和1.26 V处分步嵌入V₂O₅/C结构中A、B两种位置,其嵌入电流密度峰值最高可达70 mA•g^－1,并且具有较好的循环充放电性能;在一定放电深度下,V₂O₅/C电极反应速率受Zn^2＋的扩散过程控制.     

正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的低温燃烧合成

以LiNO3、Ni(NO3)2.6H2O、50%Mn(NO3)2溶液、Cr(NO3)3.9H2O和尿素为原料,采用低温燃烧法合成了LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2,研究了回火温度、回火时间、锂过量和掺铬量对正极材料电化学性能的影响。结果表明,采用低温燃烧法合成LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的优化条件为:回火温度850℃、回火时间16h、锂过量15%,适宜掺铬量x=0.02。在优化条件下合成的正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能,以0.1C速率在2.5～4.6V之间充放电,首次放电容量为179.9mAh/g,第50次循环放电容量仍保有171.0mAh/g,容量保持率达到95.1%。     

Graphdiyne Hybrid Nanowall Arrays for High-capacity Aqueous Rechargeable Zinc Ion Battery

Development of aqueous rechargeable zinc ion battery is an important direction towards grid energy storage sought in various applications.At present,the efficient utilization of aqueous rechargeable zinc ion batteries has been seriously affected due to the defects nature of the cathode materials,such as poor capacity,limited rate performance,and limited cycle stability.Therefore,the search for high-performance cathode materials is a main challenge in this field.Herein,we in-situ prepared graphdiyne-wrapped K0.25·MnO2(K0.25·MnO2@GDY)hybrid nanowall arrays as the cathode of aqueous rechargeable zinc ion battery.The hybridnanowall arrays have obviously alleviated the pulverization and sluggish kinetic process of MnO2 cathode materials and shown high specific capacity(520 mA·h/g at a current density of 55 mA/g),which is near-full two-electron capacity.The high specific capacity was resulted from more than one Zn2+(de)intercalation process occurring per formula unit,in which we observed a structural evolution that partially stemmed from ion exchange between the intercalated K+and Zn2+ions during the discharge process.The present investigation not only provides a new material for the aqueous rechargeable Zn ion batteries,also contributes a novel route for the development of next generation aqueous rechargeable Zn ion batteries with high capacity.     

S/In_2O_3纳米材料的制备及其在锂硫电池正极材料中的应用

以硝酸铟和蔗糖为原料,依次经水热反应和550℃碳化制得In_2O_3纳米材料(nano-In_2O_3);将硫渗入nanoIn_2O_3得S/In_2O_3,其结构和微观形貌经SEM,TEM和XRD表征。将S/In_2O_3,导电炭黑和聚偏氟乙烯按质量比8∶1∶1制成正极材料(1);将1涂覆于铝箔上,锂片作参比电极,1 mol·L~(-1)LiPF_6的DMF/DOL(V/V=1/1)溶液为电解液,组装成锂硫半电池。采用循环伏安法和恒电流充放电法研究了S/In_2O_3的电化学性能。结果表明:在1.95 V和2.3 V处有两个还原峰,2.5 V处有一个氧化峰。电流密度为335 m A·g~(-1),首次放电比容量为1 357m Ah·g~(-1),库伦效率为82.75%。经80次充放电后,放电比容量为537 m Ah·g~(-1)。     

NixCo1-xS2的水热法制备及热电池放电性能

以氯化镍、 硫酸钴、 硫代硫酸钠为反应物, 通过水热法合成系列Ni_xCo_1-xS₂(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0)粉体材料; 采用X射线衍射光谱仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 激光粒度分布仪和差热分析仪(DTA)等对材料进行表征; 采用粉末压片工艺将材料与锂硅合金和LiCl-KCl(MgO)熔盐电解质装配成单体电池, 考察了Ni_xCo_1-xS₂正极材料中镍、 钴的含量对其放电性能的影响. 结果表明, 当x=0.3时, Ni_xCo_1-xS₂正极材料在100 mA/cm²恒流放电时, 单体电池放电电压可以达到1.899 V, 截止电压为1.5 V时比容量为276.5 mA·h/g, 放电过程中单体电池内阻较低, 放电性能最好.     

Photo-excited Oxygen Reduction and Oxygen Evolution Reactions Enable a High-Performance Zn–Air Battery

The storage of solar energy in battery systems is pivotal for a sustainable society, which faces many challenges. Herein, a Zn–air battery is constructed with two cathodes of poly(1,4-di(2-thienyl))benzene (PDTB) and TiO₂ grown on carbon papers to sandwich a Zn anode. The PDTB cathode is illuminated in a discharging process, in which photoelectrons are excited into the conduction band of PDTB to promote oxygen reduction reaction (ORR) and raise the output voltage. In a reverse process, holes in the valence band of the illuminated TiO₂ cathode are driven for the oxygen evolution reaction (OER) by an applied voltage. A record-high discharge voltage of 1.90 V and an unprecedented low charge voltage of 0.59 V are achieved in the photo-involved Zn–air battery, regardless of the equilibrium voltage. This work offers an innovative pathway for photo-energy utilization in rechargeable batteries.     

无机层状复合氢氧化物中顺铂-DNA模型分子的选择性插入

药物分子的选择性包裹和控制释放是药物研究领域中具有挑战性的研究方向。本文研究表明:顺铂-DNA模型分子cis-[Pt(NH₃)₂(5′-GMP)₂](5′-GMP 5′-单磷酸鸟苷)可插入无机层状复合氢氧化物[Zn_0.68Al_0.32(OH)₂](NO₃)_0.32·mH₂O。但另一种层状复合氢氧化物[LiAl₂(OH)₆]Cl·H₂O由于其阳离子层中正电荷密度较高、阳离子层与层间阴离子之间静电作用较强,因而顺铂-DNA模型分子不能通过离子交换方式插入其层间。光谱数据证实插入层间的顺铂-DNA模型分子结构不变。这可能为铂-DNA分子的传递提供新的方法。     

Photo‐excited Oxygen Reduction and Oxygen Evolution Reactions Enable a High‐Performance Zn–Air Battery

The storage of solar energy in battery systems is pivotal for a sustainable society, which faces many challenges. Herein, a Zn–air battery is constructed with two cathodes of poly(1,4‐di(2‐thienyl))benzene (PDTB) and TiO₂ grown on carbon papers to sandwich a Zn anode. The PDTB cathode is illuminated in a discharging process, in which photoelectrons are excited into the conduction band of PDTB to promote oxygen reduction reaction (ORR) and raise the output voltage. In a reverse process, holes in the valence band of the illuminated TiO₂ cathode are driven for the oxygen evolution reaction (OER) by an applied voltage. A record‐high discharge voltage of 1.90 V and an unprecedented low charge voltage of 0.59 V are achieved in the photo‐involved Zn–air battery, regardless of the equilibrium voltage. This work offers an innovative pathway for photo‐energy utilization in rechargeable batteries.