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2013年, 第44卷, 第19期 刊出日期:2013-10-15
  

  • 全选
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    工艺 技术
  • 冯婷;汤宏伟;常照荣
    . 2013, 44(19): 1-0.
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    本文以铁粉为铁源,采用硫酸循环辅助法制备锂离子电池正极材料 LiFePO4的前驱体FePO4。实验结果表明:采用过量硫酸可以促使铁粉与磷酸的完全反应,并且可以在反应体系中循环使用,整个反应体系没有任何废液产生。XRD和SEM分析表明,首次合成的FePO4与循环30次后得到的FePO4其结构,形貌和大小相同。采用不同循环次数合成的FePO4与计量比的LiOH和适量蔗糖混合,在5% H2~95% N2 气氛中在350℃烧结5h,700℃烧结15h,得到的目标产物LiFePO4/C一致性好,电性能优异:0.2C、0.5C、1C和5C放电容量分别为155.1 、144.0 、134.4 和101.7 mAh g-1,并且具有优异的倍率和循环性能。
  • 冉奋
    . 2013, 44(19): 2-0.
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    在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用二氧化锰电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明:制备的二氧化锰为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,二氧化锰的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且二氧化锰辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5 mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448 F/g;随着反应时间的增加,二氧化锰电极的比容量先增长再降低。
  • 刘姝泓
    . 2013, 44(19): 3-0.
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    采用双极脉冲磁控溅射法制备氮掺杂碳膜并作为对电极应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中。研究了氮掺杂对碳膜的结构与性能的影响。用X射线光电子能谱(XPS)对氮掺杂碳膜进行薄膜表面元素分析,用四探针测试仪对氮掺杂碳膜的方块电阻进行测试,用扫描电镜对氮掺杂碳膜表面形貌进行分析。组装电池,用太阳光模拟器测试电池的光电转化率。研究结果表明,经过氮掺杂的碳膜,表面形貌致密,当氮气的体积分数为30%时,薄膜中氮元素含量为15.21%,薄膜的方块电阻为9.4/□,电池的光电转化率为1.16%。
  • 研究 开发
  • 蔡烽;左翔
    . 2013, 44(19): 4-0.
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    摘 要:以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGM)和十六烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(HPEGM)为单体,三(甲氧基聚乙二醇)-铝酯(MPEG-Al酯)为增塑剂,锂盐为高氯酸锂(LiClO4),采用自由基溶液聚合法制备了聚合物电解质P(MPEGM-HPEGM)/MPEG-Al。用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)和交流阻抗等方法对聚合物及电解质的结构与性能进行了研究。测试结果表明:MPEGM和HPEGM共聚生成P(MPEGM-co-HPEGM);聚合物中聚氧化乙烯(PEO)链段的运动能力得到提高,有利于离子传输;聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和电化学稳定性;以MPEG7-Al为增塑剂,当m(MPEGM):m(HPEGM):m(MPEG7-Al)=4:1:5, n(Li+):n(EO)=1:20时,30℃下,聚合物电解质的离子电导率最高达到0.43×10-3 S.cm-1;离子迁移数达到0.3;电化学窗口为4.8V。
  • 玉富达;黄妙良;邱照远;李兆磊;林艺冰;范乐庆;吴季怀
    . 2013, 44(19): 5-0.
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    以2-巯基吡啶(PySH)为氧化还原活性介质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶胶-凝胶法制备了PVA-H2SO4-PySH凝胶电解质,研究了PySH添加量对凝胶电解质离子电导率的影响,并组装了活性炭电极超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱和自放电等测试对超级电容器电化学性能进行了表征。结果表明,PySH的引入提高了凝胶电解质的离子电导率,同时也改善了超级电容器的电化学性能,在相同电流密度下,超级电容器电极比电容由137 F?g?1提高为394 F?g?1,能量密度由3.6 Wh×kg–1 提高到12.4 Wh×kg–1,经过3000次充放电循环后比电容保持率为89%。
  • 卢云;元杰;胡永达;杨春
    . 2013, 44(19): 6-0.
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    分别采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法制备无定型水合二氧化钌和氧化铜粉末,进而制备了不同含量的二氧化钌/氧化铜复合电极,用扫描电镜对复合电极的形貌进行表征,并对复合电极进行循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等电化学性能测试,结果表明:二氧化钌/氧化铜复合有助于获得较细颗粒和改善氧化钌的阻抗特性。当氧化铜的含量为30wt%时,在38%的H2SO4溶液中,扫描速度为5mV/s时,复合电极的比电容为513F/g,内阻为0.361Ω,且在经过400次充放电后,比容量仍保持91.4%,可作为较理想的超级电容器电极材料。
  • 汤宏伟;张蕾;司艳丽;常照荣
    . 2013, 44(19): 7-0.
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    采用溶胶凝胶法制备得到NaxCo2O4(x=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0)样品,并首次将其应用于超级电容器电极材料;经XRD、SEM和电性能研究得出,制备出的NaxCo2O4晶体均为层状结构, x=1.6时样品电容性能最好,在6mol/LNaOH电解液中,0.25~0.7V电压范围内,以50mA/g的电流密度进行恒流充放电,比电容高达413F/g。
  • 李敏;侯贤华;王洁;张苗;胡社军;刘祥
    . 2013, 44(19): 8-0.
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    本文通过喷雾干燥和高温热解法,成功制备了不同有机碳源包覆的硅碳核壳复合负极材料。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的组成和形貌;用恒电流充放电(CC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)表征了硅碳核壳复合材料的电化学性能,测试结果表明柠檬酸、酚醛树脂和葡萄糖作为有机碳源包覆硅碳复合材料的电化学性能相对于传统石墨材料都有了明显改善,而葡萄糖为有机碳源制备的硅碳核壳复合材料具有最高的首次效率和容量保持率。
  • 李军
    . 2013, 44(19): 9-0.
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    以Ni(CH3COO)2?4H2O和Mn(CH3COO)2?4H2O为原料,分别在400℃、500℃分解3h、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh?g-1,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34 mAh?g-1,循环30次后放电比容量为112.09 mAh?g-1。
  • 王弯;王婷;朱丁;陈云贵
    . 2013, 44(19): 10-0.
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    摘要:采用分段高温氧化固相法合成了掺杂La3+、F-的锂离子电池正极材料LiLaxMn2-xFxO4-x(x=0、0.01、0.02、0.05)。结果发现:在≤1C时,掺杂与否对其放电容量影响不大;在2-10C时,掺杂可明显改善倍率性能;在15C时,掺杂量也显示出重要影响,未掺杂的LiMn2O4的高倍率放电能力仅为4%,而掺杂x=0.02的达到56%。XRD物相、CV循环伏安和EIS电化学阻抗分析支撑了倍率性能的实验结果,当不出现第二相时,随掺杂量增加,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化逐渐减小,反应可逆性逐渐增大,但当x=0.05出现第二相时,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化又开始增大。
  • 李新禄;钟奇能
    . 2013, 44(19): 11-0.
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    本文以氢氧化锂和钛酸四丁酯为原料,采用水热法制备出花状纳米片簇Li4Ti5O12粉体,研究了不同原料配比对产物晶体结构的影响。采用XRD、SEM对Li4Ti5O12的晶体结构和形貌进行了分析,结果表明所得的产物是由Li4Ti5O12纳米片层组成的花状微球,所得晶体为尖晶石型结构。恒电流充放电实验表明:Li4Ti5O12在充放电倍率为0.1 C、1C、2C下首次放电比容量分别为160mAh/g、141mAh/g、128mAh/g。
  • 工艺 技术
  • 赵鹏飞;罗勇悦;何东宁;彭政;杨其
    . 2013, 44(19): 12-0.
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    利用乳液模板-静电自组装法,以甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵(DMC)接枝改性的聚苯乙烯阳离子微球(PS+)为基体模板、石墨烯为导电介质,利用氧化石墨烯(GO)与PS+间强烈的静电相互作用直接在水中共组装,通过水合肼原位还原(In-situ reduction)成功制备了纳米石墨烯片(GNs)填充的聚苯乙烯(PS)导电复合材料。复合材料断口扫描电镜(SEM)和电性能结果表明, 静电自组装有利于形成较为完善的石墨烯导电网络,故GNs/PS复合材料具有极低的导电逾渗值(0.09vol.%)和较高的饱和导电率(25.2 S/m)。结合表面Zeta电位、复合物微观形貌的表征,对组装机理和微观结构-导电性能关系进行了讨论。此外,热重热分析(TGA)结果表明,石墨烯的加入有效地改善了材料的热稳定性。
  • 综述 进展
  • 王海燕;孙旦
    . 2013, 44(19): 13-0.
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    负极材料是目前制约水系锂离子电池的关键因素。钒酸盐材料因为较高的比容量和合适的脱嵌锂电位被广泛用于水系锂离子电池的负极。本文结合我们课题组的研究结果,对钒酸盐材料在水系锂离子电池领域的研究现状进行了综述,重点对相关材料的晶体结构,电化学性能和容量衰减机制进行了分析,提出了进一步改善水系锂离子电池电化学性能的措施。
  • 研究 开发
  • 赵磊;冉奋;张宣宣;朱永鑫;孔令斌;康龙
    . 2013, 44(19): 14-0.
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    摘要:本文以管状二氧化锰(MnO2)为氧化剂和模板剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI)纳米管。采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等测试手段对其结构和电化学性能进行了测试。研究了不同苯胺单体(ANI)的用量对PANI结构和电化学性能的影响,以及不同电解液对PANI电极材料电化学性能的影响。结果表明:制备的聚苯胺为内径90 nm,外径350 nm左右,长2 μm左右的纳米管;在MnO2与苯胺(ANI)的质量比([MnO2]/[ANI])为9/25时,合成的PANI管状结构比较丰富,在1 M H2SO4电解液中比电容达到473 F/g。
  • 钟新仙;冯崎鹏;王红强;黄有国;王芳平;王志洪;卢胜彬
    . 2013, 44(19): 15-0.
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    摘 要: 以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过乳液聚合法室温条件下制备了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、曲拉通(T-X100)掺杂的聚苯胺(PANI-SDBS、PANI-SDS、PANI-T-X100)。并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及X-射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以掺杂PANI为活性物质制备电极,1.0 mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术分别测试了掺杂PANI电化学性能。结果表明,以PANI-SDBS、PANI-T-X100为电极材料的超级电容器在5 mA/cm2放电电流下的比电容为393 F/g、339 F/g,均高于未掺杂PANI的比电容(228 F/g),1000次循环后的比电容仍高于未掺杂PANI。其中PANI-SDBS纤维纳米材料具有较高的比容量和良好的循环性能。
  • 汪禹汛;王智;唐笑;刘芳芳
    . 2013, 44(19): 16-0.
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    摘 要: 本文研究了TiO2表面染料的吸附状态不同时,染料敏化太阳能电池(DSC)的光电转换性能,并采用电化学交流阻抗技术(EIS)考察了不同染料吸附状态下DSC中的电子界面复合效应。结果表明,在非饱和吸附染料状态下,通过调整TiO2薄膜表面染料分子吸附量,可以降低界面电荷复合效应,使电子在TiO2薄膜中的传输过程中寿命增加,从而提高DSC的填充因子。
  • 任丽
    . 2013, 44(19): 17-0.
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    以葡萄糖酸亚铁为碳源和部分铁源,采用固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料。利用XRD和SEM对所得样品进行了结构与形貌表征。以LiFePO4/C作锂二次电池正极组装电池,用电化学工作站和充放电测试系统对样品进行电化学性能测试。当碳包覆量为4.75%,650℃烧结10h时所制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C、0.2C和1C倍率下最高放电比容量分别为161.6mAh/g、147.2mAh/g和123.3mAh/g。1C倍率下经50次循环材料的放电比容量无衰减。实验结果表明由于葡萄糖酸根和铁离子之间较强的化学键,阻止了葡萄糖酸根热解过程中在材料内部的不均匀扩散,其热解后在材料颗粒表面形成均匀导电碳层,并在颗粒之间形成丝状无定形碳,有效抑制了晶粒的生长,提高了活性物质利用率,形成了完整的导电网络,增强了材料的综合电化学性能。
  • 韩建桥;王芬;朱建锋;郭晓波
    . 2013, 44(19): 18-0.
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    以硬脂酸、氧化镧、硝酸镍和硝酸铁为原料,采用硬脂酸凝胶法合成了纯相LaNi0.6Fe0.4O3粉体。为避免制备过程中产生杂相,实验采用了直接煅烧法,即先将炉内温度升至煅烧温度保持恒温,然后将凝胶置于炉内焙烧。在650℃下成功合成了LaNi0.6Fe0.4O3粉体。用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对其热处理过程进行分析,并用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行表征。结果表明,合成的LaNi0.6Fe0.4O3粉体纯度高、分散性好、粒径小于1μm,且工艺过程简单,具有较好应用前景。
  • 朱平;霍晓涛;韩高义;熊继军
    . 2013, 44(19): 19-0.
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    MEMS微电容具有高比容量、高储能密度和抗高过载等特点,在微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。本设计制作了一种三维结构的聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容。该微电容由三维结构集流体、功能薄膜、凝胶电解质和BCB封装构成,其三维结构集流体是基于RIE刻蚀等微加工工艺加工实现的,而功能薄膜是通过电化学沉积工艺在集流体表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯制备而成的,具有阻抗低、容量高、循环性能好的优点。电极的结构表征表明,聚吡咯中充分掺杂了氧化石墨烯,功能材料微观结构规整。器件电化学测试结果表明:放电电流为3mA时,MEMS微电容具有30μF的电容值,比容量达到7mF/cm2,在4000次充放电循环后,器件比容量仍保持在90%,电容量无明显衰减,具有稳定的电容性能和良好的循环性能。
  • 杨广林
    . 2013, 44(19): 20-0.
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    用铜模喷铸法制备了非晶Mg65-xNi21Pr14Agx合金,采用球磨方法细化了合金颗粒。系统研究了不同Ag含量对非晶合金电极充放电行为、放电容量、循环稳定性、高倍率放电等性能的影响规律。结果表明,Ag元素的添加改善了合金电极充/放电性能,随着Ag含量的增加,非晶合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈现先增大后减小的规律,其高倍率放电性能也有所提高,适量Ag的添加可明显改善非晶Mg-Ni-Pr系合金的放电性能。
  • 袁美蓉
    . 2013, 44(19): 21-0.
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    以石墨粉为原料,通过简便的氧化还原法制备了石墨烯。将石墨烯极片在有机电解液体系中组装成超级电容器。利用XRD、SEM对制备的石墨烯电极进行物相和形貌分析。采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对所制备超级电容器的电容性能进行了研究。结果表明:石墨烯电极超级电容器比天然石墨制备的超级电容器的比电容有了明显的提高;在电流密度为200 mA/g,电压区间为1.25-2.5 V下循环888次后比电容保持在45.5 F/g,容量保持率在85.5%,表明石墨烯材料制备的电容器具有较好的充放电循环性能。
  • 同艳维;高家诚
    . 2013, 44(19): 22-0.
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    本文研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox(x=0,2,4,6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。
  • 李冬梅;梁小平;刘建
    . 2013, 44(19): 23-0.
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    本文采用溶胶凝胶法,以聚丙烯酸为络合剂制备纳米尺寸的锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。考察了聚丙烯酸与阳离子配比和烧结温度对产物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构与电化学性能的影响。结果表明:烧结温度700 °C可制备出晶体发育完整、粒径80nm、分布均匀的α-NaFeO2层状结构的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。当聚丙烯酸与金属阳离子摩尔比值为0.75,首次放电比容量达到169.2 mAhg-1,30次循环后容量保持率为89.3%。
  • 宋海申;赖延清;李劼;刘业翔;张治安
    . 2013, 44(19): 24-0.
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    分别以LiPF6、LiBOB和LiPF6/LiBOB混合盐为电解质,研究了不同电解液对LiFePO4/石墨动力电池高温循环性能的影响。结果表明:LiBOB盐抑制了正极溶铁行为,并提高了正极高温循环充放电效率;由于LiBOB基电解液对正极的保护及在负极表面良好的成膜作用,使得LiFePO4/石墨高温循环性能得到明显改善,但是增大了电池阻抗。LiPF6/LiBOB混合盐可以发挥LiBOB盐的优点增加正极稳定性、在石墨表面形成致密的SEI膜并能够有效改善电池高温循环性能,同时避免了单纯使用LiBOB盐时阻抗较高的缺陷。使用LiPF6/LiBOB混合盐,利用LiPF6盐低阻抗特性及LiBOB盐对正、负电极的保护作用,可以有效提高电池电化学性能。
  • 李琴;王金玲;李春;张国光
    . 2013, 44(19): 25-0.
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    固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料得失电子能力和氧扩散性能影响其催化性能。本文对NiO体积含量分别为20%和40%的NiO/La2Mo2O9复合材料(N/L28和N/L46)的介电行为以及得失电子能力进行了研究。N/L28和N/L46样品的介电温度谱中按照损耗峰出现的温度从低到高的顺序依次发现与NiO相和La2Mo2O9相氧短程扩散有关的损耗峰,833K处观察到的介电损耗的突变与αLa2Mo2O9-βLa2Mo2O9相变有关。N/L46样品在500K-813K范围内的一个宽化的损耗峰可用一个具有弛豫性质的峰和两个非弛豫性质的峰进行拟合。表面势测量结果表明,样品失去电子所需能量由大到小的顺序为La2Mo2O9> N/L28> N/L46>NiO
  • 工艺 技术
  • 田晓;云国宏;尚涛;王鸿钰;海 山
    . 2013, 44(19): 26-0.
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    采用二步熔炼法制备了Mm(NiCoMnAl)5/5wt% Mg2Ni复合储氢合金, 并对其在不同温度(1023,1123和1223K)下进行退火热处理10小时。用X射线衍射(XRD)、扫描显微镜(SEM)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和电化学性能的影响。结果表明: 铸态Mm(NiCoMnAl)5/5wt% Mg2Ni复合合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相组成, 而退火态合金由LaNi5相和(La,Mg)Ni3新相组成。合金的最大放电容量和高倍率放电性能随退火温度的升高呈现出先增强后减弱的变化规律, 其中退火温度为1023K时, 合金电极的上述性能均达到最佳。合金的容量保持率随退火温度的升高而单调地增大, 60次充放电循环后容量保持率从铸态合金的86.6%增大到退火合金(1223K)的92.4%。
  • 杨泰;张羊换;陈莉翠;王海涛;任慧平;赵栋梁
    . 2013, 44(19): 27-0.
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    采用真空感应熔炼制备了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six (x=0, 0.1)电极合金,并将铸态合金进行真空退火处理,退火温度为900、950、1000和1050℃,保温时间为8小时。用XRD分析了铸态及退火态合金的相结构,测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能。结果表明,铸态及退火态合金均具有多相结构,包括两个主相(La, Mg)2Ni7和LaNi5以及一个残余相LaNi3。退火处理未改变合金的相组成,但使两个主相的含量发生明显改变。合金主相的晶格常数及晶胞体积随退火温度的增加而增加。铸态及退火态合金均具有良好的活化性能,第一次循环即可达到最大放电容量。退火处理明显改善了合金的电化学循环稳定性,合金的放电容量随退火温度的升高先增加后减小。合金的高倍率放电性能(HRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)以及氢扩散系数(D)的测试表明,合金的电化学动力学随退火温度的升高先上升后降低。
  • 杨旸
    . 2013, 44(19): 28-0.
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    摘要:六水氯化镁作为镁源,制备了粒径范围11-26nm的氧化镁,以纳米氧化镁为模板,将聚丙烯酰胺高温炭化,酸溶去模板,制备出高含氮量的多孔炭材料,并对材料进行XRD、SEM、孔径表征和电化学性能测试。结果显示,炭材料以层状为主,平均孔径为4.72nm,比表面积达1873 m2·g-1;在1mol/L H2SO4电解液中,放电电流密度为1A·g-1时,电极材料的质量比电容达176F/g。
  • 樊剑章;米红宇;崔青霞;石伟;周佳盼
    . 2013, 44(19): 29-0.
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    以聚吡咯衍生的碳纳米管作为载体,通过原位沉淀-焙烧相结合,合成了新型的氧化镍/聚吡咯衍生碳纳米管(NiO/P-CNT)复合材料。采用粉末X-射线衍射、热重、能谱、扫描电镜、透射电镜、循环伏安以及恒流充放电测试对样品进行表征和分析。结果表明:须状氧化镍均匀的负载在聚吡咯衍生的碳管表面,构成了具有三维网络结构的复合物。基于这种特殊结构的优势,该复合物在电流密度为2 A g-1下的比电容为382 F g-1,NiO在复合物中电容贡献为441 F g-1,而NiO的比电容为351 F g-1。经过400圈充放电后,复合物的比电容保持在90%以上,而NiO的容量保持率为82.6%。因此,该复合电极材料较NiO具有更高的比电容和更好的循环特性。
  • 李霞;赵栋梁;张羊换;许剑轶;胡锋;张胤
    . 2013, 44(19): 30-0.
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    利用机械合金化法制备了La2Mg17+200wt.%Ni复合储氢合金,并对不同球磨时间时合金的微观结构和电化学性能进行研究。结果发现,在球磨过程中Ni粉诱导了La-Mg-Ni非晶/纳米晶结构的形成。XRD和HRTEM结果共同表征了球磨80h时,合金中有Ni金属的存在,且XRD衍射峰强度较低,宽化严重,SAD为宽化的多环,表明形成非晶结构。电化学及其反应动力学测试结果发现,不同球磨时间的电化学反应的动力学控制机理是不同的。球磨60h和80h后合金中不仅存在La-Mg-Ni非晶相,同时也有催化剂金属Ni,使合金的表面电荷转移反应电阻较小,氢在合金体相内的扩散系数D和极限电流密度IL均最大,最终导致80h的放电容量为最大值948.3mAh/g。然而,当合金的球磨时间为100h和120h时,合金粉化到纳米级,100h的电荷转移反应电阻Rct最大,合金表面电化学反应缓慢,且合金体相内的极限电流密度和氢扩散系数均最小,属于合金电解液表面间的电荷转移和氢向体相内扩散联合控制的过程,必然导致其放电比容量较小。
  • 研究 开发
  • 肖海河;刘洪波;何月德;简志敏;匡加才
    . 2013, 44(19): 31-0.
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    摘 要:针对微晶石墨振实密度低和首次库仑效率低的缺点,采用真空浸渍-炭化工艺对微晶石墨进行沥青炭包覆改性,利用XRD、Raman光谱和SEM等分析了炭包覆前后微晶石墨的结构和表面形貌,利用比表面测试仪测试了样品的BET比表面积,利用振实密度仪测定振实密度,并通过恒电流充放电和循环伏安等测试了样品的电化学性能。结果表明,炭包覆后微晶石墨的石墨化度略有降低,拉曼R值由0.63增大至0.85;颗粒表面更光滑平整,BET比表面积降低0.9m2/g,振实密度从0.95 g/cm3提高至1.08 g/cm3;不可逆容量损失从121 mAh/g减小到44 mAh/g,可逆容量从300mAh/g提高到320 mAh/g,首次库仑效率从71.2%提高到87.4%,而且循环性能得到明显改善。
  • 工艺 技术
  • 杨越;徐盛明;翁雅青;黄国勇;李林艳
    . 2013, 44(19): 32-0.
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    以氨水作为络合剂,采用氢氧化物共沉淀法合成了球形富锂锰基正极材料xLi2MnO3?(1-x)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2(x=0.2、0.4、0.6),并对合成的不同组分样品材料的化学成分、结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:样品材料的化学组分与其理论含量相同,随着x的增大,材料的粒度变小,在电压范围为2.5~4.6V条件下进行充放电性能测试时,材料的首次充放电容量随着x值减小而增加,且当x=0.2时,材料在不同倍率条件下具有最大的放电容量。
  • 研究 开发
  • 张羊换;任慧平;杨泰;尚宏伟;翟亭亭;赵栋梁
    . 2013, 44(19): 33-0.
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    为了改善La-Mg-Ni系A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,在合金中添加少量Si。采用真空感应熔炼制备了La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six (x=0-0.2)电极合金,并将部分合金在真空条件下,温度为900、950、1000和1050℃下进行了退火处理。用XRD、SEM分析了铸态及退火态合金的微观结构,测试了铸态及快淬态合金的电化学循环稳定性。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括两个主相(La, Mg)2Ni7和LaNi5及一个残余相LaNi3。添加Si使LaNi5相增加而(La, Mg)2Ni7相减少。合金的电化学循环稳定性随Si含量的增加而增加,当Si含量x从0增加到0.2时,铸态合金100次充放循环后的容量保持率(S100)从64.2%增加到73.1%,而950℃退火态合金的S100值从80.3%增加到93.7%。