电化学（中英文）

臧俊, 钱航, 曾尔曼, 付娟妮, 郑明森, 董全峰

2013, 19(3): 195-198. doi:10.61558/2993-074X.2948

摘要 ( 2655 )

PDF (1905KB) ( 1333 )

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采用PMMA为模板制备碳空心球材料，并以碳空心球材料为导电骨架与硫材料复合制得碳空心球/硫复合材料. SEM和TEM照片显示，硫材料能均匀地填充在碳空心球的孔道和腔体内部. 采用恒电流充放电测试碳空心球/硫复合电极的电化学性能. 结果表明，在100 mA·g^-1、500 mA·g^-1、1 A·g^-1、2 A·g^-1 和5 A·g^-1电流密度下，碳空心球/硫复合电极可逆放电容量分别为1145 mAh·g^-1、824 mAh·g^-1、702 mAh·g^-1、586 mAh·g^-1和395 mAh·g^-1，呈现出较优异的倍率循环寿命.

碱性聚合物电解质燃料电池电极疏水性对性能的影响

谭力盛, 潘婧, 李瑶, 庄林, 陆君涛

2013, 19(3): 199-203. doi:10.61558/2993-074X.2949

摘要 ( 2213 )

PDF (2081KB) ( 1909 )

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本文报道H₂-O₂型碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC）电极疏水性对放电性能的影响. 以季铵化聚砜（QAPS）或自交联型季铵化聚砜（xQAPS）碱性聚电解质（APE）作为隔膜和电极中的电解质（Ionomer）、聚四氟乙烯（PTFE）作为疏水添加剂调控催化层疏水性. 结果表明，阳极催化层疏水性的增强有利于提升电池放电性能，而阴极催化层疏水性适中时电池性能最优. 采用疏水性较强的xQAPS作为电解质并在阳极催化层中添加适量PTFE疏水剂，在60 ^oC和100%相对湿度的条件下，280 mA·cm^-2电流密度时，电池最高功率密度达132 mW·cm^-2.

前驱体对三元正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂性能的影响

胡东阁, 王张志, 刘佳丽, 黄桃, 余爱水

2013, 19(3): 204-209. doi:10.61558/2993-074X.2950

摘要 ( 2751 )

PDF (5902KB) ( 4239 )

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目前，工业产品的三元正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂通常使用间接共沉淀和高温固相烧结相结合的方法. 共沉淀制得的氢氧化镍钴锰前驱体，其形貌和粒径分布等直接影响着三元材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂的性能. 使用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征和观察材料晶体结构和表面形貌，并测试粒径分布、振实密度和电化学性能，考察三种前驱体对制得的三元材料的影响. 研究结果表明，前驱体的粒径分布直接影响材料的物理性能，表面有大量微孔而又致密的球形是较理想的前驱体形貌；焙烧后可得到结晶度高的材料，0.2C全电池放电比容量达到156.4 mAh·g^-1，循环寿命优异，300周期循环其容量基本不衰减，500周期循环后容量保持率高达92%.

新型ITSOFC复合电解质氧化铈-硫酸盐的制备和表征

佟泽, 尹屹梅, 殷洁炜, 马紫峰

2013, 19(3): 210-214. doi:10.61558/2993-074X.2951

摘要 ( 1889 )

PDF (4820KB) ( 1714 )

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制备了一种适用于中温固体氧化物燃料电池的新型两相复合电解质钐掺杂二氧化铈SDC-(Li/Na)₂SO₄. 使用XRD和SEM表征该复合电解质的物相结构和观察电解质片的截面形貌，交流阻抗法测量其400 ^oC ～ 700 ^oC的电导率. 结果表明，SDC-(Li/Na)₂SO₄由结晶相SDC和无定形相(Li/Na)₂SO₄组成. 在中温范围（500 ^oC ~ 700 ^oC）该复合电解质电导率比SDC显著增大并随温度升高呈三段变化：T<500 ^oC，表观离子传导活化能为1.28 eV；500 ^oC ～ 550 ^oC第二相硫酸盐融化，电导率激增；T≥550 ^oC，电导率又缓慢增加，活化能降为0.30 eV，与SDC和文献报道的SDC-(Li/Na)₂CO₃相比，其电导率均显著提高，如550 ^oC时SDC-(Li/Na)₂SO₄的电导率可达0.217 S·cm^-1，分别为SDC和SDC-(Li/Na)₂CO₃的25倍和3.2倍. 硫酸盐的熔融改变了离子在电解质中的传导机制，显著提高了SDC-(Li/Na)₂SO₄复合电解质的中温电导率.

锂离子电池用富锂正极材料的研究进展

张洁, 王久林, 杨军

2013, 19(3): 215-224. doi:10.61558/2993-074X.2952

摘要 ( 2463 )

PDF (8855KB) ( 1893 )

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富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂（0<x <1，M=Mn, Co, Ni）的高比容量（≥250 mAh·g^-1）和低廉的价格已引起人们的广泛兴趣. 但其首次充放电循环的较大不可逆容量损失、较差的倍率性能和循环过程的材料相变等关键问题制约了其发展. 富锂材料结构解析和充放电机理探索一直是研究的热点. 目前，富锂材料是否为固溶体仍有争论，首次充电4.5 V平台的氧流失机理已得到确认. 为了提高富锂材料的电化学性能，可从体相掺杂、表面包覆和结构形貌控制等方面对材料进行改性，其电化学性能有显著提升. 本文综述了富锂材料最新研究进展，归纳了相关制备方法，重点介绍了富锂材料的结构特点、锂嵌脱机理和改性方法，并展望了今后的研究方向.

聚吡咯-过渡金属-氧配合物储锂材料的结构与性能研究

毛亚, 孔庆宇, 郭炳焜, 王兆翔, 陈立泉

2013, 19(3): 225-231. doi:10.61558/2993-074X.2953

摘要 ( 1807 )

PDF (4025KB) ( 1292 )

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目前锂离子电池电极材料主要使用无机材料. 近年来有机物电极材料虽有报道，但这些材料大都比容量低、倍率性能差. 本文介绍一类新型有机金属配合物聚吡咯-过渡金属-氧储锂材料的合成、结构及电化学性能. 结合扩展X-射线吸收精细结构谱分析和密度泛函理论计算，发现这类材料呈现多层结构特征，层内稳定的过渡金属-吡咯N的配位作用及循环过程中层间过渡金属-氧键的可逆断裂和结合使该类材料具有很高的储锂容量和循环稳定性，且聚吡咯导电网络使得该材料具有良好的倍率性能. 这类新材料将有望成为锂离子电池的高比容量负极材料.

Al掺杂尖晶石LiMn₂O₄正极材料的性能

王永龙, 王文阁, 张倩, 王昕, 曹建胜, 叶世海

2013, 19(3): 232-236. doi:10.61558/2993-074X.2954

摘要 ( 2044 )

PDF (2339KB) ( 1188 )

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尖晶石LiMn₂O₄作为锂离子电池正极可大电流放电，且成本低、环境友好. 采用溶胶-凝胶法制备尖晶石LiMn₂O₄及Al掺杂材料. 使用X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）观察材料结构与形貌. 结果表明，复合材料颗粒尺寸300 ~ 500 nm，呈类球形. 电化学恒流充放电测试表明，Al掺杂尖晶石LiMn₂O₄电极的循环性明显提高，Al掺杂5%LiMn₂O₄（by mass，下同）正极在1C倍率充放电100周期循环后的容量保持率为98.2%，1C倍率充电、5C倍率放电下，100周期循环后其容量保持率为99.0%，表现出较优的电化学循环性能.

丙酸乙酯对LiFePO₄锂离子电池低温性能的影响

李小平, 郝连升, 李伟善, 许梦清, 邢丽丹

2013, 19(3): 237-245. doi:10.61558/2993-074X.2955

摘要 ( 2175 )

PDF (1709KB) ( 2522 )

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以丙酸乙酯（EP）作为碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）的共溶剂，研究其对LiFePO₄锂离子电池低温电化学性能的影响. 利用循环伏安曲线、交流阻抗图谱和恒电流充放电曲线等方法测试电池电化学性能. 结果表明，添加一定量EP，可提高碳酸酯电解液的离子电导率，改善电解液与正极LiFePO₄材料和负极石墨材料的相容性，从而提高了LiFePO₄锂离子电池的低温性能. 使用1 mol·L^-1 LiPF₆/(EC:EMC:DMC:EP=1:1:1:3, by mass)电解液的石墨/LiFePO₄锂离子电池在10 ºC（1C）、-10 ºC（0.2C）、-20 ºC（0.2C）、-30 ºC（0.2C）和-40 ºC（0.2C）下的相对放电容量（以25 ºC时的放电容量为基准）分别为82.9%、75.6%、59.0%、46.4%和37.6%.

直接甲醇燃料电池电催化机理及多孔电极传质过程研究

王新东, 王一拓, 刘桂成, 王萌, 田哲

2013, 19(3): 246-255. doi:10.61558/2993-074X.2956

摘要 ( 2659 )

PDF (13102KB) ( 1628 )

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直接甲醇燃料电池以其独特的优势被业界人士视为本世纪最有可能实现商业化的燃料电池. 因此，众多研究院所和公司展开了深入研究，取得了瞩目的成就. 本文分析了膜电极结构的电催化和多孔电极传质过程的机制，并结合制备工艺、有序多层结构以及电池内部传输过程，讨论了近年来膜电极在直接甲醇燃料电池相关的研究进展.

锌铝层状双金属氢氧化物焙烧物对钢筋的缓蚀作用研究

张小娟, 王静静, 董士刚, 林昌健

2013, 19(3): 256-265. doi:10.61558/2993-074X.2957

摘要 ( 2459 )

PDF (5296KB) ( 499 )

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在空气气氛下合成了锌铝层状双金属氢氧化物(Zn-Al LDHs)和焙烧物(Zn-Al CLDHs)，扫描电镜结果表明，所制得的双金属氢氧化物具有明显的层状结构. 文中研究了Zn-Al CLDHs 对钢筋的腐蚀保护效果，Zn-Al CLDHs固体在NaCl 溶液中浸泡处理3 h 后，钢筋的腐蚀速率显著降低. 实验证明，Zn-Al CLDHs 在结构重组过程中可吸收溶液中的Cl^-，同时释放出OH^-，改善腐蚀环境，有效抑制钢筋的腐蚀.

基于聚丙烯酰胺凝胶软印章的电化学纳米加工（英文）

孙文, 樊海涛, 张大霄, 胡冬洁, 周勇亮

2013, 19(3): 262-266. doi:10.61558/2993-074X.2958

摘要 ( 1892 )

PDF (7395KB) ( 1290 )

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电化学刻蚀使用腐蚀性小的电解质溶液，且溶液可使用周期长，是一种环境友好的加工工艺. 本文采用聚丙烯酰胺水凝胶（PAG）作为软印章，辅以优化工艺，将电化学湿印章技术（E-WETS）的加工精度从几十微米提高到了200纳米. 将新配制的聚丙烯酰胺水凝胶浇注在具有纳米结构的软模板表面，固化后脱模并保存于0.2 mol·L^-1 KCl溶液中，在合适电位和压力下，对硅片表面金膜进行电化学湿法刻蚀，分别研究了聚丙烯酰胺水凝胶的聚合条件、电化学加工电位以及水凝胶表面压力对加工结果的影响. 实验表明，在最优条件下可加工出直径为200纳米的特征点阵结构，且该方法具有较好的可靠性和稳定性.

玻碳电极肉桂酸添加剂对锌电沉积的影响

李凯, 陈棽, 刘深娜, 陈碧桑, 林珩, 陈国良, 汪庆祥

2013, 19(3): 267-274. doi:10.61558/2993-074X.2959

摘要 ( 2212 )

PDF (1295KB) ( 1375 )

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用循环伏安法、计时电位法研究了玻碳电极肉桂酸添加剂对锌电沉积机理及成核过程的影响. 研究表明，含肉桂酸基础镀液中还原仍为Zn²⁺ + 2e → Zn，但肉桂酸能促进锌成核，改变锌沉积的动力学过程. 在基础镀液锌成核机理为3D-瞬时成核过程，加肉桂酸后锌的成核机理趋于3D-连续成核过程，其活性位点数增加，成核速率减小.

Gd_0.2Ce_0.8O₂包覆LaNi_0.6Fe_0.4O_3-δ阴极制备及性能

任睿轩, 黄波, 朱新坚, 胡一星, 丁小益, 刘宗尧, 刘烨彬

2013, 19(3): 275-280. doi:10.61558/2993-074X.2960

摘要 ( 2183 )

PDF (2039KB) ( 1188 )

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应用丝网印刷和共烧结制备LaNi_0.6Fe_0.4O_3-δ/Sc_0.1Zr_0.9O_1.95/LaNi_0.6Fe_0.4O_3-δ对称电池. 以硝酸铈和硝酸钆为原料，柠檬酸作燃料，燃烧合成Gd_0.2Ce_0.8O₂(GDC)包覆的LaNi_0.6Fe_0.4O_3-δ(LNF)阴极. 实验表明，在750 ^oC工作温度下，纯LaNi_0.6Fe_0.4O_3-δ阴极的极化电阻为0.70 Ω·cm²，而21.3%(by mass，下同，如无特殊标注均为质量分数)GDC包覆的LNF-GDC复合阴极的极化电阻最小(0.13 Ω·cm²)，同时活化能最小(136.80 kJ·mol^-1)，故其阴极性能最佳. GDC的包覆加速了气体/阴极/电解质三相界面反应区的扩散过程，降低了阴极极化电阻.

锦纶织物表面无Sn²⁺离子敏化活化法化学镀银工艺优化

王博莲, 赵亚萍, 蔡再生

2013, 19(3): 281-288. doi:10.61558/2993-074X.2961

摘要 ( 2239 )

PDF (5277KB) ( 2654 )

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采用交联壳聚糖预处理锦纶织物后化学镀银，通过正交试验确定了化学镀银的工艺条件：硝酸银14 g·L^-1，氢氧化钠6 g·L^-1，氨水130 mL·L^-1，时间50 min. 采用扫描电子显微镜与能量分散谱仪（SEM-EDS），X-射线衍射（XRD）观察，表征和评价织物镀层的表观形貌、结构组成和摩擦性能. 结果表明，织物表面无敏化化学镀银层的晶粒细致、分布均匀，尺寸为28.9 nm，(111）面择优取向较明显，耐摩擦性能好.

近期热点文章

庄林

2013, 19(3): 289-290.

摘要 ( 1227 )

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