LiF-Ni纳米复合薄膜的电化学性能研究
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究郎雷鸣【摘要】该文主要采用简单的溶剂热和水热法通过控制不同条件如硫源和表面活性剂合成了多种形貌的硫化镍纳米材料，在使用L-胱氨酸，硫代乙酰胺作为硫源以及PEG2000作为表面活性剂时，分别获得了规整的硫化镍实心球，海胆状硫化镍空心微球以及由纳米粒子组成的空心球，分别测定了三者的电化学性能，结果表明海胆状硫化镍空心微球的循环性能较好，循环30次以后放电容量保持在200mAhg^-1左右．%Nickel sulfide nanomaterials with different morphologies were synthesized by solvothermal and hydrothermal methods under different reaction conditions, such as different surfactants and sulfur sources. Regular NiS microspheres, urchin-like mierospheres and hollow spheres were obtained by using L-cystine and TAA as sulfur sources and PEG2000 as surfactant respectively. Electrochemical performance of the samples was analyzed as a cathode of lithium-ion batteries. The results indicated that the cyclic performance of urchin-like NiS hollow micro- spheres was better than that of NiS microspheres and hollow spheres. The discharge capacity of 200 mA h g- ^-1 still remained after 30 cycles.【期刊名称】《南京晓庄学院学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】硫化镍;可控合成;电化学【作者】郎雷鸣【作者单位】南京晓庄学院生物化工与环境工程学院,江苏南京211171【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言低维结构的纳米材料由于具有独特的物理、化学和光电性能一直以来就受到学者们的关注.随着纳米材料的快速发展，已经成功合成出不同形貌的低维结构的纳米材料［1-6］，这些材料在催化、药物传输、光学材料和电池材料等领域表现出极大的潜在应用价值［7-9］.不同形貌和结构的材料在性能方面有很大的差异，进而表现出不同的实际应用价值，为了合成性能更为优越的纳米材料，实现对形貌和结构的可控合成是材料合成的关键，因此，材料的不同形貌和结构对其性能的影响一直是科研工作者关注的焦点.在众多的材料中，金属硫化物由于具有特殊的光学、磁学以及催化性质而成为研究的热点.硫化镍除了具有在临界温度时，高温相NiS由顺磁性的导体转变为反铁磁性的半导体这种特殊的性质外，它还在太阳能电池、加氢脱硫催化反应，以及光电导材料和锂电池电极材料等方面都有着广泛的应用［10］，因而备受关注.目前，多种形貌的NiS纳米材料被相继合成出来，如纳米晶、纳米棒、三角状纳米棱柱、薄膜、空心球以及通过自组装方法获得的由纳米针或纳米片组成的三维花状或海胆状NiS微球［11-16］.但以L-胱氨酸为硫源合成很规整的硫化镍纳米材料还未见报导，此外，系统研究各种因素对硫化镍形貌的影响以及对不同形貌硫化镍纳米材料电化学性能的研究都较为少见.本文主要采用简单的溶剂热法以L-胱氨酸为硫源成功合成了形貌规整的NiS微球，并研究了不同硫源、表面活性剂以及配体对硫化镍形貌的影响，以形貌较好的海胆状NiS空心微球，NiS实心微球和由纳米粒子组成的空心球为电极材料，对其进行了锂离子充放电性能测试，海胆状NiS微球显示出了较好的充放电性能和循环性能.1 实验部分1.1 硫化镍纳米材料的制备准确称取氯化镍和硫源各2 mmol，在磁力搅拌下溶于20 ml乙二醇中，待固体全部溶解后，加入2.0 ml乙二胺，搅拌片刻后将澄清透明溶液转移到高压釜中，将高压釜放入烘箱190℃加热反应24小时得尺寸均一的硫化镍纳米材料.自然冷却到室温，取出反应釜，在1000转/分的转速下离心分离产品并用无水乙醇洗涤产品3—4次.真空干燥后备用.在相同的实验方法下使用不同硫源和表面活性剂合成不同形貌的硫化镍微纳米材料.1.2 锂离子电池电极材料的制备和电化学性能测试将活性物质按NiS∶碳黑∶聚四氟乙烯(PTFE)=8∶1∶1(质量比)的比例均匀混合后，涂在宽度为8mm的铜箔表面，在100℃下真空干燥至少8 h，即可得工作电极.采用金属锂作为对电极，1 mol·L-1 LiPF6的碳酸乙烯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液(EC∶DMC∶DEC=1∶1∶1)作为电解液，在氩气保护的手套箱(Labconco glovebox)中进行电池组装，构筑锂离子电池进行充放电容量和循环性能测试.电化学性能测试时采用的是两电极体系，在充放电测试系统(Land CT2001)上进行充放电实验和循环性能测试，相应的充放电电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0～0.1 V.图1 硫化镍微球的a-b)SEM图片，c)XRD和d)EDS谱图2 结果与讨论2.1 硫化镍微球SEM、XRD、EDS分析图1是以L-胱氨酸为硫源合成的NiS微球的扫描电镜图片、XRD以及EDS谱图，图1a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS都为形貌规整的球形结构，大小均一，图1b是放大的SEM图片，可以清楚地看到NiS微球尺寸非常均一，平均直径为2—3 μm，从图中NiS微球某些破损处可以看到，所制备的产品有形成空心结构的趋势.物质的相结构通过XRD来进行表征.图1c是制备的硫化镍XRD 图，从图中可以看出所制备的产品为纯六方相(α)的 NiS，XRD 图谱中在2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°处分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.图1d是NiS的EDS谱图，图中显示产物中只含有硫和镍两种元素，两个小的杂峰来源于基底的碳和氧，镍和硫的原子个数比接近于1∶1，与硫化镍化学式中元素个数比相吻合.2.2 不同硫源、表面活性剂对硫化镍形貌的影响为了比较不同硫源对硫化镍纳米材料形貌的影响，我们使用硫代乙酰胺、硫代氨基脲、硫脲、硫代硫酸钠以及硫化钠替代L-胱氨酸，当使用硫代乙酰胺为硫源时，合成的产品全为大小比较均一的由针状纳米棒组成的海胆状球形结构，图2是海胆状NiS微球的扫描电镜图片和XRD谱图，图2a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS微球大小非常均一，图2b是放大的SEM照片，可以清楚地看到NiS微球表面是由针状纳米棒组装而成的海胆状结构，平均直径为6 μm左右，将单个微球进行放大，针状纳米棒和空心结构清晰可见，纳米棒的直径为40 nm左右(图2c).图2d是制备的硫化镍XRD图，从图中可以看出硫化镍产物中存在两种相结构，斜方六面体相(β)的NiS和六方相(α)NiS，前者的2θ 角为18.5°、30.4°、32.8°、35.8°、40.6°、48.9°分别对应(110)、(101)、(300)、(021)、(211)、(131)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 12-0041)相一致.后者的2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.这与使用L-胱氨酸为硫源制备产品的XRD图有很大区别，说明硫源的不同对产品的相结构有很大的影响.图2 海胆状硫化镍空心球的a-c)SEM图片以及d)XRD谱图将硫源换为硫脲后，获得很多由较粗的纳米棒组成的花状结构(图3a)，但大小不一，有部分其他不规整的形貌出现.当使用硫代氨基脲后，得到的则是杂乱无章、大小不一的粒子以及少量由针状纳米棒组成的海胆状结构(图3b)，但都欠规整.使用硫代硫酸钠作为硫源时，得到的硫化镍则为长短不一、粗细不等的短棒(图3c)，短棒平均直径在3微米左右，而使用硫化钠合成的产品都为杂乱无章的粒子(图3d)，由此可见，硫源对硫化镍纳米材料的形貌有着极其重要影响.图3 使用不同硫源合成的NiS纳米材料的SEM图片:a)硫脲，b)硫代氨基脲，c)硫代硫酸钠，d)硫化钠表面活性剂在材料合成中常用来控制产品的形貌，不同表面活性剂的使用可以获得形貌相差很大的硫化镍产品，在使用L-胱氨酸作为硫源，水作为溶剂，用PVP和PEG2000作为表面活性剂时，得到了如图4两种形貌的硫化镍纳米材料，图4a是使用PVP作为表面活性剂合成产品的TEM图片，从图中可以看出制备的硫化镍为大小比较均一的球形粒子，平均尺寸在50 nm左右，而使用PEG2000合成的产品则为由许多小粒子组成的空心球结构(图4b)，空心球球壁很薄，直径为100 nm左右.通过以上实验说明在相同条件下，使用不同的表面活性剂会得到形貌截然不同的产品，因此可以通过控制表面活性剂的种类来控制产品的形貌.2.3 电化学性能测试锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，由于具有突出的优点而有着广泛的应用.目前，锂离子电池的电极材料也发展非常迅猛，有许多不同物质的或新的结构的电极材料被研制出来，但以金属硫化物为电极材料的研究并不多见，而NiS由于其具有较高的理论容量在锂离子电池中也有着潜在的应用价值.图4 a)NiS纳米粒子和b)NiS空心球的TEM图片因此，我们分别以海胆状硫化镍空心微球(图2)、纳米粒子组成的硫化镍空心球(图4b)和硫化镍微球(图1)为工作电极，金属Li作为对电极，构筑了Li离子电池，测试了三者的锂离子充放电性能.图5a为海胆状硫化镍空心微球的循环性能图，图中显示首次放电容量超过900 mA h g-1，高于文献所报道的NiS电极材料的理论放电容量［17］，但电池充放电容量衰减较快，循环四次以后容量衰减到350 mA h g-1左右，随着循环次数的增加逐渐趋于稳定，当循环到30次以后放电容量依然能保持在200 mA h g-1左右.而用硫化镍微球作为电极首次放电容量只有不到500 mA h g-1，循环30次以后稳定在150 mA h g-1左右(图5b)，低于海胆状硫化镍空心微球，但相对比较稳定，衰减率不高.虽然NiS空心球首次放电容量也达到800 mA h g-1左右，但电池容量衰减也较快，循环30次以后容量只有不到80 mA h g-1(图5c)，循环性能要明显差于前两者.性能出现以上差异主要是由于海胆状NiS空心微球具有空心的内腔和分级结构的壳，有较大的界面面积和方便的扩散通道，有利于电化学充放电过程的进行，因而循环性能较好，而NiS空心球球壁由许多小粒子组成，球壁较薄，结构比较疏松，循环过程中结构易遭破坏而导致充放电容量的显著衰减.NiS微球充放电容量不高主要是由于其实心结构阻碍了锂离子的嵌入与释放，但其结构相对比较稳定，所以放电容量衰减较慢.由此可见，材料的形貌对锂离子充放电性能有显著的影响，结构稳定、界面面积大的材料可获得更高的充放电容量和更好的循环性能.3 小结图5 a)海胆状NiS空心微球、b)NiS微球和c)NiS空心球的循环性能图(电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0-0.1 V)本文主要通过简单的溶剂热法和水热法制备了多种形貌的硫化镍纳米材料，通过控制不同的硫源成功合成了海胆状空心微球、大小均一的实心微球以及纳米棒等形貌的硫化镍，使用不同的表面活性剂获得了球形粒子和空心球，实现了硫化镍纳米材料形貌的可控合成.分别对海胆状空心微球等三种形貌硫化镍进行了电化学性能测试，结果表明海胆状硫化镍空心微球首次放电容量和循环性能都要好于实心微球和由纳米粒子组成的空心球，循环30次以后放电容量保持在200 mAhg-1左右，显示了较好的循环性能，但放电容量相对还较低，如何通过改进实验条件获得形貌新颖，结构稳定，性能优越的纳米材料将是本课题进一步努力的方向.参考文献:【相关文献】［1］Zhu G，Xu Z.Controllable Growth of Semiconductor Heterostructures Mediated by Bifunctional Ag2S Nanocrystals as Catalyst or Source-Host［J］.J.Am.Chem.Soc.，2011，133(1):148.［2］Hu J，Bando Y，Zhan J，et al.Fabrication of Silica-Shielded Ga-ZnS Metal-Semiconductor Nanowire Heterojunctions［J］.Adv.Mater.，2005，17(16):1964.［3］Liu B，Zeng H C.Fabrication of ZnO“Dandelions”via a Modifi ed Kirkendall Process ［J］.J.Am.Chem.Soc.，2004，126(51):16744.［4］Zhou J，Ding Y，Deng S Z，et al.Three-Dimensional Tungsten Oxide Nanowire Networks［J］.Adv.Mater.，2005，17(17):2107.［5］Xu L，Ding Y-S，Chen C-H，et al.3D Flowerlike α-Nickel Hydroxide with Enhanced Electrochemical Activity Synthesized by Microwave-Assisted Hydrothermal Method ［J］.Chem.Mater.，2008，20(1):308.［6］Cheng Y，Wang Y S，Jia C，et al.J.Phys.Chem.B，MnS Hierarchical Hollow Spheres with Novel Shell Structure［J］.2006，110(48):24399.［7］Cao A M，Hu J S，Liang H P，et al.Self-Assembled VanadiumPentoxide(V2O5)Hollow Microspheres from Nanorods and Their Application in Lithium-Ion Batteries［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(28):4391.［8］Hu J，Ren L，Guo Y，et al.Mass Production and High Photocatalytic Activity of ZnS Nanoporous Nanoparticles［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(8):1269.［9］Lou X W，Deng D，Lee J Y，et al.Self-Supported Formation of NeedlelikeCo3O4Nanotubes and Their Application as Lithium-Ion Battery 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J.Chem.，2003，27(9):1331.［16］Wu Z，Pan C，Li T，Yang G，et al.Formation of Uniform Flowerlike Patterns of NiS by Macrocycle Polyamine Assisted Solution-Phase Route ［J］.Crystal Growth.Des.，2007，7(12):2454.［17］Han S C，Kim K W，Ahn H J，et al.Charge-discharge mechanism of mechanically alloyed NiS used as a cathode in rechargeable lithium batteries［J］.J.Alloys Compd.，2003，361(1-2):247.。
新型纳米材料在电化学分析中的应用
新型纳米材料在电化学分析中的应用随着科技的不断进步和发展，新型纳米材料的研发应用范围越来越广泛。
其中，在电化学分析领域，新型纳米材料也得到了广泛应用。
本文将介绍新型纳米材料在电化学分析中的应用。
1. 引言电化学分析是一种基于电化学原理进行分析的方法，其原理基于化学反应在电场作用下的转化过程。
因此，电化学分析在生命科学、环境科学以及材料科学等领域都得到了广泛应用。
使用传统的电化学材料进行电化学分析，在一定程度上存在以下问题：①灵敏度会受到电化学材料表面积的限制；②传统的电化学材料不具有良好的选择性；③最终需要对电化学材料进行高成本的表征和处理。
而新型纳米材料可以在很大程度上克服这些问题，并成为电化学分析的近年来重要研究来源。
下面将介绍新型纳米材料在电化学分析中的应用。
2. 纳米电极纳米电极是利用微表面处理技术，将小至几纳米的纳米材料封装在微电极表面而形成的电极。
纳米电极与传统电极相比，具有非性能、高灵敏度、高分辨率等优点，可以被广泛应用于电化学分析领域。
纳米电极通常由纳米线、纳米管、纳米粒子等构成，而其中最常见的是纳米线。
纳米线的制备方式有多种，包括离子束雕刻、化学气相沉积和溶液-液体界面剪切等方法。
纳米电极不仅广泛应用于电化学催化反应的研究，还可以用于神经信号的检测以及体内实时生物传感器的技术研究。
3. 纳米催化剂纳米催化剂也是新型纳米材料在电化学分析中的一种应用。
纳米催化剂其实就是纳米颗粒，其与其他催化剂相比有更好的电化学性能和更高的催化效率。
纳米催化剂能够直接或间接地通过改变催化反应的活性位点或微观环境来提高催化效率。
例如，在电化学分析反应中，纳米催化剂可以在电极表面上实现高选择性和高灵敏度的催化反应，从而实现更高精度的电化学分析。
4. 纳米电解池纳米电解池是一种人工制备的微结构电化学材料，其由微小的电极区域和液体微环境组成。
由于其微小尺寸和表面化学特性，纳米电解池可以被用于电化学光谱学和电化学传感器。
《2024年Ni(OH)2及其复合材料电化学性能的研究》范文
《Ni（OH）2及其复合材料电化学性能的研究》篇一一、引言近年来，随着科技的不断发展，新能源材料的探索与研究已经成为世界科研的热点之一。
而镍基复合材料作为一种新兴的电池材料，尤其受到电化学界的关注。
Ni（OH）2作为镍基复合材料的重要一员，其电化学性能的研究对于提高电池性能、延长电池寿命具有重要意义。
本文旨在探讨Ni（OH）2及其复合材料的电化学性能，为相关研究提供理论依据。
二、Ni（OH）2的基本性质Ni（OH）2是一种典型的镍基氢氧化物，具有高理论容量、环境友好、成本低廉等优点。
在电化学反应中，Ni（OH）2可以通过法拉第反应实现电能与化学能的相互转化，是电池中重要的正极材料之一。
三、Ni（OH）2的电化学性能（一）电化学反应机理Ni（OH）2的电化学反应过程是一个可逆的过程，涉及氢离子和电子的交换。
在充电过程中，Ni（OH）2中的OH-失去电子并被氧化成O2和H2O；而在放电过程中，则是H2O被还原成OH-和电子与Ni（OH）2结合的过程。
这一反应过程提供了可逆的充放电过程，为电池提供能量。
（二）充放电性能Ni（OH）2具有较高的理论容量和充放电容量。
但在实际使用中，其容量往往因材料的纯度、晶体结构等因素受到限制。
通过改进合成方法和制备工艺，可以提高其充放电性能和循环稳定性。
四、Ni（OH）2复合材料的电化学性能（一）复合材料制备方法为了提高Ni（OH）2的电化学性能，研究人员常常采用将其与其他材料进行复合的方法。
例如，与碳材料、金属氧化物等材料进行复合，可以显著提高其导电性、结构稳定性和电化学活性。
这些复合材料的制备方法包括溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法等。
（二）复合材料的电化学性能通过与其他材料的复合，Ni（OH）2的电化学性能得到了显著提升。
复合材料具有更高的比容量、更好的循环稳定性和更高的充放电速率。
此外，复合材料还具有优异的倍率性能和低温性能，使其在电动汽车、移动设备等领域具有广泛的应用前景。
Ni_AC电催化剂在中性溶液中的析氢电催化性能[1]
![Ni_AC电催化剂在中性溶液中的析氢电催化性能[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7b251c7a1711cc7931b71633.png)
（ａ） Ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ； （ｂ） Ｎｉ／ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｃａｔａｌｙｓｔ 图 ２ Ｎｉ／ＡＣ 电催化剂的 ＸＲＤ 图 Ｆｉｇ．２ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｉ／ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｃａｔａｌｙｓｔ
图 ３ 镍电极和 Ｎｉ／ＡＣ 膜电极塔菲尔曲线 Ｆｉｇ．３ Ｔａｆｅｌ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｉ ａｎｄ Ｎｉ／ＡＣ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ
α ０．９７９ ０．６８５
ｂ／Ｖ ０．１４８ ０．１４６
Ｒｅｇｉｏｎ Ⅰ β
０．３９６ ０．４０４
ｉ０ ／ （μＡ·ｃｍ－２） ０．２６９ ２０．３３４
Ｒｅｇｉｏｎ Ⅱ
α
ｂ／Ｖ
β
１．５３５
０．４６８
０．１２６
镍电极的 Ｔａｆｅｌ 曲线在整个研究的高过电位区 都是一条直线，其斜率为 １４８ ｍＶ，根据一般的 ＨＥＲ 机理［９，１０］，如果电子转移步骤是速度控制步骤，Ｔａｆｅｌ 斜率 ｂ 值为 １２０ ｍＶ 左右，若速度控制步骤为电化 学脱附步骤，Ｔａｆｅｌ 斜率 ｂ 值为 ４０ ｍＶ 左右，因此，镍 电极在中性 ＮａＣｌ 溶液中的 ＨＥＲ 的速度控制步骤 为电子转移步骤。从图 ３ 可以明显的看出，Ｎｉ／ＡＣ 膜 电极的 Ｔａｆｅｌ 曲线分两段，Ⅰ段：０．３１８ Ｖ≤η≤０．４５６ Ｖ，Ⅱ段：０．１２０ Ｖ≤η≤０．２８８ Ｖ；Ⅰ段的 Ｔａｆｅｌ 斜率 ｂ 值为 ０．１４６ Ｖ，与镍电极的 Ｔａｆｅｌ 斜率 ０．１４８ Ｖ 相近， 所以与镍电极一样其速度控制步骤为电子转移步 骤。Ⅱ段的 Ｔａｆｅｌ 斜率 ｂ 值为 ０．４６８ Ｖ，与 ＨＥＲ 的速 度控制步骤为电子转移步骤的 ｂ 值 ０．１２０ Ｖ 和电化 学脱附步骤的 ０．０４ Ｖ 都相差较大，其具体的机理目 前还不清楚。 ２．３ Ｎｉ／ＡＣ 膜电极的电化学交流阻抗（ＥＩＳ ）分析
LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用
LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用胡雪晨;夏求应;岳钒;何欣怡;梅正浩;王金石;夏晖;黄晓东【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2024(40)2【摘要】全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。
负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。
现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。
为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。
在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。
此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。
研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。
【总页数】7页(P89-95)【作者】胡雪晨;夏求应;岳钒;何欣怡;梅正浩;王金石;夏晖;黄晓东【作者单位】东南大学集成电路学院;南京理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】O646【相关文献】1.全固态薄膜锂离子电池负极和电解质材料的研究进展2.全固态薄膜锂离子电池负极和电解质材料的研究进展3.高端耐用全固态锂电池Sn-Ni合金负极薄膜材料制备及其电化学性能研究4.水利水电工程中堤坝渗漏原因以及防渗加固技术探讨5.硅碳复合薄膜作为锂离子电池负极材料的电化学性能及储锂机理因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Ni-MOF衍生NiS_(2)@CNTs电极材料构建及其电化学性能
Ni-MOF衍生NiS_(2)@CNTs电极材料构建及其电化学性能王双;赵佳辉;王淼;曲伟强;王建成;米杰;裴晋平;冯宇【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2024(30)2【摘要】改善过渡金属硫化物导电性和循环稳定性是提升超级电容器性能的关键。
以二氰二胺和升华硫分别为碳源和硫源,将Ni-MOF前驱体进行碳化和硫化后构筑了二硫化镍纳米颗粒与碳纳米管的复合材料(NiS_(2)@CNTs)。
分析表明,碳化样品与升华硫的比例为1∶6时,制得的NiS2@CNTs复合材料具有较大的比表面积,且其中的NiS2纳米颗粒和碳纳米管呈现高分散性,可为电化学储能过程提供丰富的反应活性位点、快速的离子扩散和较强的电子传输效率。
电化学性能测试表明,NiS_(2)@CNTs电极在0.5 A/g时的比电容可达568.0 F/g。
以NiS_(2)@CNTs和活性炭(AC)分别为正负极组装NiS_(2)@CNTs//AC器件,其最大输出能量密度和功率密度达15.6和3207.0 W/kg,经过5000次充放电循环后的电容保持率和库伦效率分别为98.1%和99.7%,表明该电极材料有望实现长期循环利用且具有良好的实际应用前景。
【总页数】12页(P197-208)【作者】王双;赵佳辉;王淼;曲伟强;王建成;米杰;裴晋平;冯宇【作者单位】太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室;太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室;山西省安装集团股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ53;TK114【相关文献】1.AC/MnO2/CNTs三元电极材料的制备及其电化学性能研究2.泡沫镍表面原位生长Ni-MOF电极材料用于电化学储能3.Co3O4/CNTs复合电极材料的水热法合成及电化学性能Ts/SBS/PANI复合电极材料的制备与电化学性能研究5.金属有机框架衍生的Co_(3)O_(4)电极材料及其电化学性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氢氧化镍复合纳米材料的制备和电化学性能研究
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｆｏｕｒ ｐａｒｔｓ，ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： １．Ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ，Ｆｉｒｓｔ ｏｆ ａｌｌ，ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｌａＳｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．
４．静止法．制备花状的氢氧化镍／金复合纳米薄膜。本法只是简单的将甲苯稀 释的三乙胺（微量）滴在含有硝酸镍和金纳米的混合溶液的表面，短时间后，待甲 苯挥发完，就会在气／液界面发现氢氧化镍／金的复合薄膜，本法制备的薄膜，同 样是接触气体的一面较为光滑，在接触液体的一面可以看到颗粒花状的微观形 貌。分别用膜的两面制备半胱氨酸、多巴胺、抗坏血酸以及葡萄糖的传感器进行 循环伏安特性比较，发现复合薄膜的两面在这些传感器中性能相差不大，但是在 碱性的电介质中，膜接触液体的一面存在较大的电容。
ｓｅｎｓｏｒｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｆｅｗ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ， ｏｎｅ ｓｉｄｅ ｏｆｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎ ｃｏｎｔａｃｔ、柝ｔｈ ｌｉｑｕｉｄ ｅｍｅｒｇｅｄ ａ ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ．
正极材料Li2MnO3的制备及电化学性能研究
本科毕业设计(论文) GRADUATION DESIGN(THESIS)题目：正极材料Li2MnO3的制备及电化学性能研究学生姓名：张嘉懿指导教师：袁明亮教授学院：资源加工与生物工程学院专业班级：无机非金属材料工程1301班本科生院制2017年6月正极材料Li 2MnO 3的制备及电化学性能研究摘要富锂层状氧化物材料，xLi 2MnO 3，LiMO 2(M =Mn 、Ni 、Fe 、Cr 、Co 等)，由锂作为正极材料，近年来锂离子电池备受关注。
然而，还有许多问题尚不清楚(结构和反应机理的直到现在还不清楚)，面对着众多的科学挑战(低初始库仑效率，倍率性能较差)这些材料必须克服这些，才能实现锂离子电池商品化的利用。
这种观点侧重于这些锂丰富的层状正极材料。
目前的研究结果的挑战和前景，具体体现在，平均/局部结构、反应机理和电化学性能的研究。
本实验以MnO 2为原料锰源，采用碳酸锂，采用固相法分别在600、700和800℃温下焙烧得到Li 2MnO 3正极材料，并研究温度对Li 2MnO 3正极材料晶体缺陷结构和相变对电化学容量的影响，并进行物相、形貌、粒度、化学成分等分析。
考察经酸处理的Li 2MnO 3样品的物相、形貌、粒度等表征，使用X 射线衍射(XRD)和电子衍射(SAED)进行晶体结构分析，采用扫描电镜(SEM)观察了材料形貌，并对材料充放电性能、交流阻抗和循环伏安特性进行研究。
关键词：锂离子电池Li 2MnO 3正极材料X 射线衍射(XRD)电子衍射(SAED)P reparation And Electrochemical Properties Of CathodeMaterial Li2MnO3ABSTRACTLithium-based oxide material,xLi2MnO3(1,X),LiMO2(M=Mn,Ni,Fe,Cr,Co,etc.), lithium as a cathode material has attracted much attention in recent years,lithium-ion battery. However,there are many problems that are not yet clear(the structure and reaction mechanism until now is unclear),and numerous scientific challenges(low initial Coulomb efficiency,poor magnification performance).These materials must overcome the use of commercially available lithium-ion batteries The This view focuses on the challenges and prospects of these lithium-rich layered cathode materials with current research results.In particular,the reaction mechanism and electrochemical properties of the average/local structure are studied.In this experiment,MnO2as raw materials with different manganese source,lithium source(lithium carbonate,lithium acetate),using solid phase method in600,700and800 DEG C temperature roasting Li2MnO3cathode material,and study the lithium source and effect of temperature on the Li2MnO3cathode material crystal defect structure and phase transformation on the electrochemical capacity,and carries on the analysis the phase, morphology,particle size and chemical composition etc..The study by acid treated Li2MnO3 samples the phase,morphology,particle size characterization,using X ray diffraction(XRD) and electron diffraction(SAED)crystal structure analysis,scanning electron microscopy (SEM)and transmission electron microscopy(TEM)morphology was observed and studied material,AC impedance and charge discharge performance cyclic voltammetry.Key words：Lithium ion battery Li2MnO3cathode material X ray diffraction(XRD) SAED目录第1章绪论 (1)1.1项目概况 (1)1.2锂离子电池简介 (2)1.2.1锂离子电池的发展简史 (2)1.2.2锂锰氧化物正极材料 (4)1.2.3研究进展 (5)1.3锂离子电池的工作原理 (7)1.4选题意义和研究内容 (9)第2章实验部分 (11)2.1原材料及准备 (11)2.1.1实验仪器 (11)2.1.2实验试剂 (11)2.2实验表征 (11)2.2.1X射线粉末衍射分析(XRD) (11)2.2.2扫描电子显微镜分析(SEM) (11)2.2.3电化学性能研究 (11)2.3实验设计 (12)2.4样品制备 (12)2.4.1样品Li2MnO3的制备 (13)2.4.2焙烧 (13)2.4.3扣式电池的组装 (13)2.5测试性能 (14)第3章实验结果及分析3.1X射线粉末衍射分析(XRD) (15)3.2电镜分析 (16)3.3电化学性能分析 (16)第4章结论 (18)结束语 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1项目概况随着全球变暖、化石能源耗竭、环境污染等问题的困扰，可持续能源逐渐成为世界范围内的热点问题。
复合阴极Ag／LiF／Al对P3HT：PCBM太阳能电池性能的影响
子 体 共 振 能 随 ＬＦ层 厚 度 增 加 ， 耗 散 到 铝 膜 上 的共 振 能 量 ｉ 其
同厚度 ＩＦ层后 的复合薄 膜的消 光光谱 。ＩＦ厚 度增加 ，银 ｜ 』
复合 阴极 Ａｇ Ｌ Ｆ Ａ 对 Ｐ ＨＴ： Ｃ Ｍ 太 阳能 电池 性 能 的影 响 ／ ｉ／ Ｉ ３ ＰＢ
周建 萍 ，陈晓红 ， 徐
１ ．上海电力学院电力 与 自动化工程学院 ， 海 上 ２０ ９ ０００
征。
２ 华东师范大学物理系和纳光 电集成与先进装备教育部工程研究 中心 ， 。 上海 ３ 北京交通大学发 光与光信息技术教育部重点实验室， ． 北京 １ ０ ４ ００４
５０ ０ ６ ０ ０ Ｗ ａ ｅｅ ｇ ｈ ｎ ｖ ｌｎ ｔ／ ｍ ７０ ０
浓度为 ２ ｇ・ 的溶液 。Ｐ ＨＴ ： Ｃ Ｍ 混合 溶液被旋 ０ｒ ｍＬ ｎ ３ ＰＢ
涂到 Ｐ Ｄ Ｔ： Ｓ Ｅ Ｏ Ｐ Ｓ层上形成 １０ｎ／厚的 薄膜 ， 后在 １０ ３ Ｆ ｌ 然 ２ ℃下退 火 １ ｉ。最后 ， 真空镀膜机 中蒸镀 上银 、ＬＦ和 ５ｒ ｎ ａ 在 ｉ Ａ， ｌ 真空腔体基体气压为 ５ ０ ｏｒ Ｐ Ｃ电池 面积 为 ０ １ ×１ ～ Ｔ ｒ。 Ｓ ． ｃ２ ３ ｒ 。Ｐ ＨＴ： Ｃ Ｍ 混合 薄膜 的制 备过 程 以及 电池测 试 过 ｎ ＰＢ 程都在空气 中进行 。在大气气氛和 ＡＭ１ ５ ０ ． Ｇ １０ｍＷ ・ ｍ ｃ 模 拟太 阳光 下测试 聚合物太 阳能 电池的 电流 电压特性 曲线 。
ＬＦ ／ ８ １ ａ ｄＡｇ ／ ｉ４ Ａ１ （ ） ｅｅｔｅ ｕ ｅｓ ｅ ｏｅａ ｅ— ｉ１Ａ１ （ ） ｎ ４ ＬＦ ／ ８ ２ ｗｈ ｒ ｈ ｍｂ ｒ ｎ ｔ ｖｒ ｎ ｄ
PEO基Li+-g-C3N4复合固态电解质的制备及其电化学性能
摘要利用g-C3N4表面丰富的官能团进行锂化，得到锂化氮化碳(L-g-C3N4)材料，并以双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)为锂盐，聚环氧乙烯(PEO)为聚合物基体，采用流延-热压法制备Li+-g-C3N4复合固态电解质。
借助透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、线性循环伏安(LSV)、直流极化曲线、交流阻抗谱以及充放电测试等手段对复合固态电解质进行表征和测试。
对比分析相同质量分数g-C3N4复合固态电解质与L-g-C3N4复合固态电解质的电化学性能，同时对不同L-g-C3N4含量的复合固态电解质的电化学性能进行研究。
结果表明，添加质量分数为10% L-g-C3N4的复合固态电解质在60 ℃时的离子电导率为3.95×10-4S/cm，锂离子迁移数为0.639，电化学窗口为4.5 V以上。
以复合固态电解质组装Li/LiFePO4全固态电池，在60 ℃以0.5 C充放电，电池的首次放电比容量为163.76 mAh/g，循环80次后容量仍有160.10 mAh/g，容量保持率为97.8 %。
关键词锂离子电池；PEO基固态电解质；离子电导率；氮化碳现有商业锂离子电池主要使用液体电解质，容易发生泄漏、燃烧等安全问题。
有效解决方案之一是采用固态电解质锂离子电池。
固态电解质主要可以分为三类：无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质。
复合固态电解质有力学性能和柔韧性良好，且离子电导率高、能量密度高、循环性能和安全性能较好等优点。
其中PEO基聚合物被认为是最有前景的也是研究较广泛的。
在室温下，PEO 的结晶度比较高，在结晶过程中聚合物的动力学速度减慢，导致离子电导率低，无法满足使用要求，因此，需要抑制PEO的结晶度，增加PEO的非晶相。
添加增塑剂或填料等策略可以提高PEO基电解质的离子导电性，其中对混合无机填料和聚合物有机基质的研究较多。
Nb掺杂改性LiNiO2正极材料的制备及电化学性能研究
材料研究与应用 2024，18（2）：207‐214Materials Research and ApplicationEmail ：clyjyyy@http ：//mra.ijournals.cn Nb 掺杂改性LiNiO 2正极材料的制备及电化学性能研究孟祥聪,刘丽英*（广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006）摘要： 高镍层状氧化物LiNiO 2具有高理论比容量和相对低廉价格，被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。
当LiNiO 2正极材料应用于锂离子电池时，其循环稳定性无法满足要求，需经改性后才能得以应用。
采用固相法合成了Nb 掺杂的层状LiNi 1−x Nb x O 2（x =0.005、0.01、0.015）正极材料，利用X 射线衍射、扫描电子显微镜和X 射线能谱等测试手段，分析了Nb 掺杂量（摩尔百分比）对其晶体结构、微观形貌及元素分布的影响，并通过恒电流间歇滴定和交流阻抗测试研究了其电化学性能。
结果表明，随着Nb 元素掺杂量的提高，LiNi 1−x Nb x O 2材料的晶格晶面间距逐渐扩大，一次颗粒尺寸逐渐减小。
在LiNiO 2材料中引入Nb 5+离子，提高了LiNi 1−x Nb x O 2材料的锂离子扩散系数，并通过稳定晶体结构，抑制了Nb 掺杂材料在充放电过程中的相变，有利于其电化学性能的提升。
当Nb 掺杂量为1%时，LiNi 1−x Nb x O 2材料表现出较好的倍率性能，在10 C 大电流密度下的放电比容量高达134.1 mAh∙g −1；随着Nb 掺杂量的增加，LiNi 1−x Nb x O 2材料循环稳定性同步提升，当Nb 掺杂量为1.5%时，LiNi 1−x Nb x O 2材料经150次循环后的容量保持率为73.3%，远高于未掺杂LiNiO 2样品的36.2%。
表明，Nb 掺杂可改善LiNiO 2正极材料的晶体结构和电化学性能，为其在下一代锂离子动力电池的应用提供了理论依据。
一种氟化锂-一氧化镍纳米复合物及其制备方法[发明专利]
![一种氟化锂-一氧化镍纳米复合物及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1f26b1f10b4e767f5bcfce56.png)
专利名称：一种氟化锂-一氧化镍纳米复合物及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：崔艳华,魏开远,赵宇,崔益秀,张小强,胡守亮,倪爽,王超,唐兵华
申请号：CN201711421377.4
申请日：20171225
公开号：CN108172789A
公开日：
20180615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种氟化锂‑一氧化镍纳米复合物及其制备方法，该复合物包括氟化锂和一氧化镍，其中氟化锂和一氧化镍摩尔比为1:1～1:4，通过将氟化锂与一氧化镍纳材料研磨按比例混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，激光器产生的脉冲激光波经透镜聚焦后入射至所述靶上，在氩气气氛中沉积得到氟化锂‑一氧化镍纳纳米复合物薄膜。
该薄膜制成的电极具有良好的充放电循环可逆性，首次比容量为170‑250mAh/g，可逆比容量为200mAh/g，电极经50次循环后容量仍有
180mAh/g。
本发明提供的材料化学稳定性好、比容量高、制备方法简单，适用于锂离子电池。
申请人：中国工程物理研究院电子工程研究所
地址：621900 四川省绵阳市游仙区绵山路64号
国籍：CN
代理机构：北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：夏艳
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纳米Ni(OH)_2的制备及电化学性质测试的综合性实验设计
ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｏ—Ｎｉ （ ＯＨ） ２
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｏ ｘ ｉ ａ ｎ ，Ｚ Ｈ Ａ ０ Ｘ ｉ ａ ｏ ｊ ｕ ｎ ，ＨＥ Ｇ ｕ ｏ ｘ ｕ ，ＷＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｎ ｇ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｎ ｉ （ Ｏ Ｈ） ２ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈ ｏ ｍ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ — ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｘ—ｒ ａ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ （ ＸＲ Ｄ） ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ （ Ｆ Ｅ Ｓ Ｅ Ｍ） ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ． Ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｎ ｉ （ Ｏ Ｈ） ２ ｎ ａ ｎ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｗ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｃ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｍ ｍ ｅ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ
锰的溶解。LiMn2O4中Mn3...
关键词：锂离子电池；大容量；软包装材料；关键工艺；电化学性能
II
硕士学论文
Abstract
With the advent of the energy crisis and the environmental crisis, the whole world has an urgent need for renewable clean energy, as well as the electric vehicles industry. Lithium ion battery currently has got international attention as the new clean energy, which has high operating voltage, high specific energy, light weight, long cycle life, no memory effect, low self-discharge and pollution-free, etc. and has already been applied to all aspects of people's lives, especially widely used in digital products and electric vehicles. However, lithium ion battery also has some disadvantages, such as: low capacity and poor consistent performance, which will seriously affect the application of lithium battery, therefore, preparation of high capacity and good consistent performance of lithium ion battery will be a new challenge of the lithium ion battery industry.
脉冲激光沉积CuF2薄膜的电化学性能
脉冲激光沉积CuF2薄膜的电化学性能张华;周永宁;吴晓京;傅正文【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2008(024)007【摘要】采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了纳米结构的CuF2薄膜,其充放电性能显示该薄膜具有540mAh·g-1可逆容量,对应于每个CuF2可与2.0个Li 发生反应.其循环伏安特性显示在2.2和2.8 V(νs Li/Li+)处出现了一对新的氧化还原峰.充放电后薄膜的组成与结构通过非原位高分辨电子显微和选区电子衍射来表征.结果揭示了纳米结构CuF2薄膜的电化学反应机理,LiF在过渡金属Cu的驱动下可以发生可逆的分解和形成.【总页数】5页(P1287-1291)【作者】张华;周永宁;吴晓京;傅正文【作者单位】复旦大学化学系激光化学研究所,上海市分子催化和功能材料重点实验室;复旦大学材料科学系,上海,200433;复旦大学化学系激光化学研究所,上海市分子催化和功能材料重点实验室;复旦大学材料科学系,上海,200433;复旦大学材料科学系,上海,200433;复旦大学化学系激光化学研究所,上海市分子催化和功能材料重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O646.2【相关文献】1.脉冲激光沉积非晶态Ni-V2O5 复合薄膜及其电化学性能研究 [J], 储艳秋;黄峰;秦启宗2.脉冲激光沉积MnF_2薄膜的电化学性能 [J], 崔艳华;薛明喆;胡可;李达;汪小琳;苏伟;刘效疆;孟凡明;傅正文3.脉冲激光沉积CrP薄膜及其电化学性能 [J], 吴济今;孙正;傅正文4.脉冲激光沉积GeO2薄膜的电化学性能 [J], 周永宁;张华;吴长亮;吴晓京;傅正文5.脉冲激光沉积LiFePO4阴极薄膜材料及其电化学性能 [J], 薛明喆;傅正文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锂离子电池用PVDF基纳米复合隔膜的研究进展
性骨架,提升机械强度和耐热性能;无机组分还能增强隔膜
吸收、保存电解液的能力,延长电池的循环寿命 [9-10] 。 这一
研究方向已成为目前制备高性能锂离子电池隔膜的趋势。
本文作者介绍通过添加无机纳米颗粒改性 PVDF 基复
合隔膜的主要制备工艺,综述此类复合隔膜的研究现状,并
纳米 SiO2 是目前广泛研究的无机纳米材料之一,化学
向平行排列的片晶结构,再经过拉伸晶体分离,形成狭缝状
混合,然后采用静电纺丝法制备 PVDF / SiO2 复合隔膜。 复合
式可分为干法单向拉伸和干法双向拉伸。 熔融拉伸法因为
用 Celgard 2400 膜(120 ℃ 收缩约 20%)相比,热收缩性能有了
微孔,最后通过热定型,固定孔结构 [12] 。 干法工艺按拉伸方
电池较理想的隔膜材料。 采用此类材料隔膜的电池,热稳定
性、倍率性能及循环稳定性都较使用烯烃类隔膜的高,但单
组分隔膜仍不能完全满足高性能锂离子电池的应用要求。
89
良,但存在制备过程繁琐、涂层容易堵塞孔隙等问题。
2 PVDF 基纳米复合隔膜
目前,锂离子电池隔膜改性用的无机颗粒主要有 SiO2 、
TiO2 和 Al 2 O3 。 添加无机纳米颗粒主要是通过改善聚合物复
合材料的机械强度、离子电导率和耐高温性,来提高电池的
性能。
为此,人们提出了许多解决方案,如在纯 PVDF 或纯 PVDF-
2. 1 PVDF / SiO2 复合隔膜
点 [7-8] 。 无机纳米颗粒可在隔膜的三维结构中形成特定的刚
性质稳定、对环境友好,与湿法制膜用溶剂的相容性好,还有
HFP 中加入无机纳米材料,使隔膜兼具有机与无机材料的特
第 51 卷 第 1 期
化学反应的表面催化和界面电化学
促进经济社会发展，保护生态环境
展望未来研究方向
新材料设计
开发具有特殊表面性质的 催化剂 设计高效、稳定且可再生 的电极材料
反应机理解析
揭示关键反应步骤和中间 体的形成路径 探索影响反应速率和选择 性的因素
应用拓展
将界面电化学和表面催化 应用于新型能源转化技术 探索在环境保护和资源利 用中的广泛应用
感谢观看
THANKS
界面电化学与表面催化研究的发展趋势
交叉研究
结合界面电化学 和表面催化的研
究
应用推动
将研究成果转化 为实际应用
理论模拟
借助计算方法解 析反应机理
多学科合作
整合实验、理论 和工程等多个领
域的研究
界面电化学与表面催化在可持 续发展中的作用
01 环境保护
减少污染物排放，提高资源利用效率
02 能源转化
开发清洁能源，实现可持续能源生产
量
表面催化在环境 保护中的挑战与
机遇
虽然表面催化在环境 保护领域面临着技术 和市场挑战，但也为 环境保护带来了技术 创新和可持续发展的 机遇。我们需要不断 探索和完善表面催化 技术，以更有效地保 护环境，创造清洁美 丽的生活环境。
● 05
第五章 表面催化与能源转化
表面催化在新能 源开发中的应用
表面催化作为能源转化领域的重要技术，扮演着 关键角色。面对挑战，我们需要不断探索创新， 抓住机遇，推动能源产业的可持续发展。
● 06
第六章 总结与展望
界面电化学和表 面催化的重要性
界面电化学和表面催 化在化学反应的催化 和转化中扮演着至关 重要的角色。通过调 控界面和表面的性质， 可以有效提高化学反 应的速率和选择性， 促进反应的进行。未 来的研究将进一步探 索界面电化学和表面 催化的深层机制和应 用，为新型催化剂设 计和化学反应控制提
基于PVDF复合压电薄膜的柔性纳米发电机的设计及性能研究
基于PVDF复合压电薄膜的柔性纳米发电机的设计及性能研究基于PVDF复合压电薄膜的柔性纳米发电机的设计及性能研究摘要：本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为基础材料，制备了一种柔性纳米发电机，并对其设计和性能进行了研究。
通过控制PVDF复合薄膜的结构和尺寸，使其具备高效的压电性能。
通过实验验证，发现该柔性纳米发电机在外力作用下能够产生稳定的电能输出。
此外，还探讨了不同材料参数对发电性能的影响，并对其适用性进行了评估。
本文的研究结果表明，基于PVDF复合压电薄膜的柔性纳米发电机具有广阔的应用前景。
关键词：PVDF，压电薄膜，柔性纳米发电机，设计，性能 1. 引言能源危机和环境问题是当前社会面临的两大挑战。
随着科技的不断发展，人们对清洁能源和可再生能源的需求越来越高。
因此，开发高效、可靠的纳米发电器件成为了研究的热点。
柔性纳米发电机是一种能够通过外力转变为电能的微型机械装置，具有体积小、重量轻、可曲率、可穿戴等特点，不仅能够满足人们对能源的需求，还有着广泛的应用前景。
2. 实验材料和方法本实验采用了聚偏氟乙烯（PVDF）作为基础材料，并添加了适量的纳米填料。
制备过程中，我们先将PVDF溶解在某种溶剂中，然后加入纳米填料进行混合。
接着，将混合液倾倒在预先准备的模具中，并在恒温条件下进行干燥，最后得到纳米发电机样品。
3. 结果和讨论通过SEM观察，我们发现PVDF复合薄膜具有较好的结构稳定性和致密性。
随着纳米填料含量的增加，薄膜的压电性能得到了提高。
同时，我们进行了一系列实验以验证纳米发电机的发电性能。
结果显示，在外力作用下，纳米发电机能够产生稳定的电压输出，并具有较高的转换效率。
4. 影响因素分析为了进一步提高纳米发电机的性能，我们还研究了不同材料参数对其发电性能的影响。
实验结果表明，纳米填料的种类、粒径和含量是影响发电性能的关键因素。
适当选择纳米填料可以提高纳米发电机的转换效率和输出电压。
5. 应用前景展望柔性纳米发电机具有广阔的应用前景。
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物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)September Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2006,22(9)：1111~1115LiF⁃Ni纳米复合薄膜的电化学性能研究周永宁吴长亮张华吴晓京傅正文* (复旦大学化学系激光化学研究所,复旦大学材料科学系,上海市分子催化和功能材料重点实验室,上海200433)摘要采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了LiF⁃Ni纳米复合薄膜,用充放电和循环伏安实验测量了该薄膜的电化学性能.首次充电容量为107mAh·g-1,它对应第一次释放锂的过程.在充放电循环过程中,锂的嵌入、脱出通过非原位高分辨电子显微和选区电子衍射得到证实.这一结果为LiF可以由过渡金属Ni驱动分解提供了直接的实验证据.关键词：LiF⁃Ni,纳米复合薄膜,脉冲激光沉积,电化学反应中图分类号：O646.2The Electrochemical Properties of LiF⁃Ni Nanocomposite Thin Film ZHOU,Yong⁃Ning WU,Chang⁃Liang ZHANG,Hua WU,Xiao⁃Jing FU,Zheng⁃Wen* (Department of Chemistry and Laser Chemistry Institute,Department of Materials Science,Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysts and Innovative Materials,Fudan University,Shanghai200433,P.R.China)Abstract Nanocomposite of LiF⁃Ni with a highly heterogeneous mixture was fabricated using pulsed laser deposition(PLD)method,and it exhibited remarkable electrochemical activity.The electrochemical reaction of LiF⁃Ni nanocomposite thin⁃film electrode with Li was firstly investigated by the discharge/charge and cyclic voltammetry.The initial charge capacity of the LiF⁃Ni/Li cell was found to be107mAh·g-1.The process of releasing Li from the as⁃deposited LiF⁃Ni nanocomposite thin films was confirmed by ex⁃situ high⁃resolution transmission electron microscopy and by the selected area electron diffraction measurements.These results provided a direct experimental evidence to support the electrochemical decomposition of LiF driven by the transition metal Ni in the potential range from1.0V to4.0V.LiF⁃Ni nanocomposite electrodes could be a novel candidate that could be used as an appropriate for Li storagematerial.Keywords：LiF⁃Ni,Nanocomposite thin film,Pulsed laser deposition,Electrochemical reaction随着能源存储需求在世界范围内不断扩大,为高能量密度锂离子电池寻找和设计更优良的材料,以代替目前使用的含碳负极材料受到普遍关注.特别是新型锂脱嵌材料和锂合金混合物尤其被重视.在这些材料中,具有电化学活性的锂离子由混合物的可逆反应驱动产生,例如过渡金属氧化物、氮化物、氟化物等[1⁃10].研究结果表明,具有高电化学可逆性的3d金属氧化物和锂在室温下产生了一个有趣的现象,即Li2O的可逆形成和分解可以由纳米级的过渡金属驱动[1].与氧化物相似,纳米级的过渡金属氟化物作为电极材料在0.01V到4.5V之间也被发现具有可逆反应[3].事实上,早期报道显示LiF和Li2O 不具有良好的电化学活性[9].先前的研究表明[1⁃3],过渡金属M(M=Fe,Co,Ni等)与LiF或Li2O必须在原子或纳米量级混合才可以发生反应.这种苛刻的条件使得要制备这种反应体系相当困难,金属必须高度分散在LiF或Li2O中.Tarascon等[1⁃2]和Maier等[9]分别尝试通过机械研磨将LiF和Li2O与Ti、Co金[Article]Received：March3,2006；Revised：April26,2006.*Correspondent,E⁃mail：zhengwen@；Tel：021⁃65642522.国家自然科学基金(20203006)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico⁃Chimica Sinica1111Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao),2006Vol.22属粉末混合以使其在电化学反应中分解,但仅获得了很低的Li释放容量.普遍认为,LiF和过渡金属都不是活泼的电化学材料,让它们之间建立良好可逆的电化学反应似乎是没有道理的.所以直到现在,在室温条件下,LiF或Li2O由过渡金属驱动分解没有受到关注.虽然通过电化学方法将Li嵌入过渡金属氟化物或氧化物看起来是制备LiF⁃M或Li2O⁃M 体系的一种有效途径,但是无法控制LiF和金属M 在LiF⁃M体系中的物理化学形态.我们只能够认为LiF与过渡金属M具有可以发生电化学反应的特性.纳米级颗粒组成的过渡金属M和LiF作为储锂电极的研究至今还未有报道.LiF和过渡金属M 都具有较高的化学稳定性,这是金属锂所不具备的.所以使用LiF⁃M纳米混合物作为一种储锂材料具有其特殊的优势.在这里,我们报道了一种新的储能材料———使用纳米级颗粒组成的金属Ni和LiF混合物作为储锂电极,它具有较高的电化学活性.LiF⁃Ni 纳米混合物的电化学行为也为LiF可以在过渡金属Ni的驱动下分解提供了直接的证据.1实验LiF⁃Ni纳米混合薄膜是通过脉冲激光沉积法制备在不锈钢基片上.实验装置如前文所述[11].波长355 nm的激光束由Nd∶YAG(GCR⁃150,Spectra Physics)产生的1064nm基频经三倍频后获得,重复频率10 Hz,脉宽5ns,能量密度约为2J·cm-2.激光与靶表面成45°角入射.基片与靶的距离为4cm.腔内通入氩气,沉积过程中用一个电子真空阀控制压强为10 Pa.混合靶是用LiF粉末(99%,Aldrich)和高纯镍粉(99.99%)以摩尔比为2∶1的比例混合压制而成的直径为13cm的小圆片.沉积时的衬底温度为室温.为了防止纳米金属镍在空气中被氧化以及LiF⁃Ni纳米混合物溶解到液态电解液中,我们通过磁控溅射法在沉积好的LiF⁃Ni纳米薄膜表面包覆一层锂磷氮氧(Lipon)固态电解质作为阻挡层,其厚度小于1μm,离子传导率达到1×10-6S·cm-2.薄膜的质量用全自动电子天平(Sartorius,BP⁃211D)测量.高分辨透射电子显微(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)是在Phillips CM200⁃FEG TEM进行的,加速电压为160kV.电化学性能测量采用双电极系统(循环伏安测试采用三电极系统),测试时将沉积的LiF⁃Ni纳米混合物薄膜作为工作电极,用高纯金属锂片分别作为对电极和参比电极.电解液为1mol·L-1LiPF6/(碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC))(EC和DMC体积比为l∶1)(LB⁃301,张家港市国泰华荣化工新材料有限公司),电池的装配在干燥的充满氩气的手套箱中操作,电池的恒电流充放电测试是于室温下在Land电池测试系统(CT2001A,武汉金诺电子有限公司)上进行的.充放电条件：电压范围1.0~4.0V(vs Li/Li+),电流密度28μA·cm-2.采用电化学工作站(CHI660A,上海辰华仪器有限公司)进行循环伏安的测试,电压范围1.0~ 4.0V,扫描速率0.5mV·s-1.2结果与讨论图1是LiF⁃Ni纳米混合物薄膜作为锂离子电池电极的充放电曲线.从图中可以看到该薄膜电极具有充放电行为.在第一次充电过程中,从2.0V到3.0V处有一个充电平台.这个充电平台是对应于Li的释放过程.可归因于LiF的分解以及金属Ni 被氧化.第一次充电容量估计为107mAh·g-1.首次放电容量为613mAh·g-1.第二次充放电具有较高的可逆性,充电容量为362mAh·g-1,放电容量为313mAh·g-1.随后的充放电曲线与第二次相似,每次循环的容量衰减小于0.5%,展示了良好的稳定性.而用同样方法制备的纯LiF或Ni薄膜都没有这样的电化学反应曲线.这个结果表明,LiF⁃Ni纳米混合物薄膜作为Li电池的电极具有电化学活性,而且显示了可观的容量及良好的循环性能.图2是LiF⁃Ni薄膜电极在1.0V到4.0V之间的循环伏安特性图,扫描速率为0.5mV·s-1.可以看图1LiF⁃Ni薄膜的充放电曲线Fig.1The charge and discharge profiles of LiF⁃Ni thinfilms1112No.9傅正文等：LiF ⁃Ni 纳米复合薄膜的电化学性能研究到,在首次充电过程中,2.0V 左右处有一个并不很明显的氧化峰,这是LiF 在Ni 作用下的分解峰.在首次放电过程中,可以看到在1.2V 处有一个很强的还原峰.在第二次充放电过程中,氧化峰位置移动到2.2V 左右,而还原峰位置移动到1.6V 左右.这个结果与充放电曲线图可以很好地吻合.问题的关键在于LiF ⁃Ni 纳米混合物薄膜在充电过程中是如何释放出Li 的.我们通过非原位高分辨电子显微(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)证实了薄膜在充电过程中Li 的释放.在实验过程中,为了避免薄膜接触到氧气和水分,每个实验阶段的操作都必须非常小心.充放电以后的薄膜电极都是在充满Ar 气的手套箱中拆装下来,并用碳酸二甲酯(DMC)冲洗掉残余的电解液.LiF ⁃Ni 纳米混合物的形成由高分辨TEM 图像得到了证实.图3a 是沉积薄膜的高分辨图像.可以看到有许多纳米尺度的晶态颗粒,颗粒中有清晰的晶格条纹.图3b 是典型区域的选区电子衍射(SAED)图,可以看到一些由许多离散的点组成的多晶环,表明沉积的LiF ⁃Ni 薄膜是纳米化的多晶薄膜.选区电子衍射中的多晶环分别可以归属到LiF 、Ni 和NiF 2的不同晶面,见表1.这说明沉积的薄膜由纳米级的LiF 、金属Ni 和NiF 2组成.在薄膜的制备过程中,由于锂元素较轻以及较高的气体压强,部分锂会从激光烧蚀产生的等离子体中逃逸出来,这时,As ⁃deposited aThis work dLiF ⁃Fm 3m This work Ni ⁃P 63/mmc This work 1.425 1.424(220) 1.089 1.084(004) 2.5981.619a =4.04±0.01a =4.03a =2.69a =2.65a =4.60±0.03NiF 2⁃P 42/mnm 2.570(101)1.644(220)a =4.65First charging to 4.0V bThis work NiF 2P 42/mnm 2.347 2.325(200)1.765 1.724(211)1.605 1.644(220)c =4.36c =4.34c =3.11±0.01c =3.081.356 1.385(301)a =4.62±0.05a =4.65c =3.06±0.05c =3.08First discharging to 1.0V c This work 1.9941.165a =2.66±0.05c =4.32±0.04Ni ⁃P 63/mmc 2.033(101)1.110(201)a =2.65c =4.34a)d ⁃spacings of as ⁃deposited film,b)d ⁃spacings of the film first charging to 4.0V,c)d ⁃spacings of first discharging to 1.0V,d)d ⁃spacings derived from SAED analysis表1晶面间距d (0.1nm)的实验值与标准值的比较Table 1The comparison between experimental values and JCPDS standards of d ⁃spacings (0.1nm)图3初始LiF ⁃Ni 薄膜的高分辨电子显微像(a)和选区电子衍射图(b)Fig.3Ex ⁃situ high ⁃resolution TEM image (a)andSAED (b)of as ⁃deposited LiF ⁃Ni thin film图2LiF ⁃Ni 薄膜的循环伏安曲线Fig.2The first three CV profiles of LiF ⁃Ni thinfilmsV /V (vs Li/Li +)1113Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22经激光烧蚀的Ni 金属就会与激发态的F 原子或F 离子反应生成少量的过渡金属卤化物.同样,充电到4.0V 时薄膜的组成和结构也通过TEM 高分辨图像(图4a)和选区电子衍射(图4b)来分析.从TEM 高分辨图像可以观察到许多不规则的Moire 条纹,显示出充电后的薄膜中存在着大量取向有差异的晶粒.但晶格条纹并不是很明显,说明充电后薄膜的晶态结构并不是很好.其电子衍射花样与刚沉积薄膜的电子衍射花样也有很大的不同.由表1可知,这些衍射环都对应于NiF 2的晶面,该NiF 2的空间群为P 42/mnm .而在所有区域都没有发现LiF 和金属Ni 的衍射图像.这个结果充分说明了纳米LiF 和Ni 发生了电化学反应生成NiF 2,同时释放出Li.放电到1.0V 的薄膜的高分辨图像和电子衍射图如图5a 、5b 所示.在高分辨图像中可以看到非常清晰的二维的晶格条纹,说明放电后的薄膜具有很好的晶态结构.从电子衍射图中可以看到清晰而规则的单晶点.根据表1,这些单晶点对应于Ni 金属的晶面,空间群为P 63/mmc .而在该电子衍射图中并没有发现LiF 的衍射花样,这可能是由于反应生成的LiF 高度分散在金属Ni 中,它们的尺寸可能小于1nm 而不能够被选区电子衍射探测到.正如先前关于过渡金属氟化物电化学反应的报道中提到的[3],在放电过程中CoF 2将与Li 反应分解生成金属Co.根据图1及表1的结果,在第一次循环以后,LiF 没有被观察到,可能高度分散在Ni 金属的晶格中.显然,它们的结构与化学组成形式不同于沉积薄膜,这导致随后的充放电循环曲线具有与首次不同的充放电平台.结合图2的循环伏安曲线,2.2V 和1.6V 处的一对氧化还原峰可对应于LiF 的可逆性分解和形成的过程.CoF 2薄膜电极的电化学行为已经被报道过[3],但其可逆容量仅为250mAh ·g -1,循环性能也比较差,这可能是由于CoF 2的电化学活性比较弱,LiF 和Co 的可逆反应中存在CoF 的分解与形成,而不是CoF 2.与这些先前的研究结果比较,LiF 鄄Ni 纳米混合薄膜具有较大的容量和良好的循环性能.电子图5LiF ⁃Ni 薄膜放电到1.0V 时的高分辨电子显微像(a)和选区电子衍射图(b)Fig.5Ex ⁃situ high ⁃resolution TEM image (a)and SAED (b)of LiF ⁃Ni thin film discharging to 1.0V图4LiF ⁃Ni 薄膜充电到4.0V 时的高分辨电子显微像(a)和选区电子衍射图(b)Fig.4Ex ⁃situ high ⁃resolution TEM image (a)and SAED (b)of LiF ⁃Ni thin film charging to 4.0V1114No.9傅正文等：LiF⁃Ni纳米复合薄膜的电化学性能研究衍射数据证实了纳米LiF和Ni可以发生电化学反应生成NiF2.我们推测正是由于这种混合薄膜的颗粒在纳米量级,使得LiF和金属Ni的电化学活性得到很大提高,从而在外电场的驱动下发生了反应,并具有良好的电化学性能.3结论研究了一种LiF⁃Ni纳米混合物的电化学活性和它与锂的反应动力学特性.该研究结果为LiF可以由过渡金属驱动分解提供了直接的实验证据.利用脉冲激光沉积法控制LiF⁃Ni这种异类混合薄膜在纳米量级的组成和结构,使得它具有活泼的电化学性质,从而表现出良好的电化学性能.这为锂离子电池储锂领域的拓展提供了新的契机.References1Poizot,P.;Laruelle,S.;Grugeon,S.;Dupont,L.;Tarascon,J.M.Nature,2000,407:4962Denis,S.;Baudrin,E.;Orsini,F.;Ouvrard,G.;Touboul,M.;Tarascon,J.M.J.Power Sources,1999,81:793Fu,Z.W.;Li,C.L.;Liu,W.Y.;Ma,J.;Wang,Y.;Qin,Q.Z.J.Electrochem.Soc.,2005,152:E504Wang,Y.;Liu,W.Y.;Fu,Z.W.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2006,22(1):65[王颖,刘文元,傅正文.物理化学学报(Wuli HuaxueXuebao),2006,22(1):65]5Badway,F.;Pereira,N.;Cosandey,F.;Amatucci,G.G.J.Electrochem.Soc.,2003,150:A12096Badway,F.;Pereira,N.;Cosandey,F.;Amatucci,G.G.J.Electrochem.Soc.,2003,150:A13187Obrovac,M.N.;Dunlap,R.A.;Sanderson,R.J.;Dahn,J.R.J.Electrochem.Soc.,2001,148:A5768Obrovac,M.N.;Dahn,J.R.Electrochem.Solid⁃State Lett.,2002, 5(4):A709Li,H.;Richter,G.;Maier,J.Adv.Mater.(Weinheim,Ger.),2003, 15:73610Leroux,F.;Ouvrard,G.R.;Power,W.P.;Nazar,L.F.Electrochem.Solid⁃State Lett.,1998,1:52311Xue,M.Z.;Fu,Z.W.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2005,21(7):707 [薛明。