当期目录

2015年 第21卷 第3期    刊出日期：2015-06-28

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化学电源及其材料近期研究专辑（客座编辑：复旦大学 夏永姚教授）



石墨烯包覆富锂层状材料的制备及其电化学性能

侯孟炎, 王珂, 董晓丽, 夏永姚

2015, 21(3):  195-200.  doi:10.13208/j.electrochem.141053

摘要 ( 1583 )   PDF (1346KB) ( 1089 )  

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应用共沉淀结合固相烧结合成了富锂层状氧化物（Li-rich layered oxide，LLO）Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂. 对制备的富锂材料用氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）包覆后，再经300 ^oC空气中煅烧，制备了石墨烯（Graphene，Gra）卷绕包覆的复合材料（LLO/Gra）. 使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）及电化学方法表征所得样品. 结果表明，富锂层状氧化物均匀地卷绕在石墨烯中. 与原始富锂材料相比，石墨烯包覆后的复合材料表现出更加优异的电化学性能. 尤其是石墨烯卷绕可以改善富锂材料的导电性，提高材料的放电倍率性能，在2.0至4.8 V电压范围内，0.1C（20 mA·g^-1）电流充放电下，容量达270 mAh·g^-1，1C倍率下复合物的放电容量接近200 mAh·g^-1，比原始LLO材料170 mAh·g^-1提高了15%.



磷酸铁锂表面碳包覆研究进展

张宁, 刘永畅, 陈程成, 朱智强, 陶占良, 陈军

2015, 21(3):  201-210.  doi:10.13208/j.electrochem.141056

摘要 ( 2327 )   PDF (2456KB) ( 2632 )  

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橄榄石结构的LiFePO₄具有电压平台平稳、价格低廉、原料丰富和环境友好等优点，得到了人们的广泛关注. 然而，纯LiFePO₄的离子和电子导电性较差，其大范围应用受限. 研究表明，对LiFePO₄表面进行碳包覆可以有效提升其电化学性能. 结合国内外研究现状，本文综述了不同的碳包覆方法、碳源种类对LiFePO₄电化学性能的影响，以及碳包覆提升LiFePO₄正极材料电化学性能的作用机制.



锂硫电池硫碳复合正极材料研究现状及展望

周兰, 余爱水

2015, 21(3):  211-220.  doi:10.13208/j.electrochem.141050

摘要 ( 1784 )   PDF (1490KB) ( 1594 )  

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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.



通过载体提高燃料电池催化剂的稳定性

谢小红, 魏子栋

2015, 21(3):  221-233.  doi:10.13208/j.electrochem.141052

摘要 ( 1587 )   PDF (5967KB) ( 1673 )  

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Pt/C是目前质子交换膜燃料电池使用最广泛的一种催化剂，制约其实际应用的关键技术之一是稳定性，增强燃料电池催化剂稳定性研究一直是该领域的热点. 本文结合作者课题组的研究工作，综述了通过改进载体材料来提高Pt基催化剂稳定性的一些方法，指出采用更稳定的载体材料以及发展与金属催化剂纳米颗粒有强相互作用的载体材料，是增强催化剂稳定性的努力方向.



基于有机和组合电解液的锂空气电池研究进展

童圣富, 何平, 张雪苹, 赵世勇, 周豪慎

2015, 21(3):  234-252.  doi:10.13208/j.electrochem.141051

摘要 ( 1573 )   PDF (6967KB) ( 1648 )  

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发展纯电动汽车与混合动力汽车是解决能源危机与环境问题的有效途径，这对新能源材料及储能设备提出了更高的要求. 其中以金属锂作为负极、以空气中的氧气作为正极活性物质组成的锂-空气二次电池具有很高的理论比能量，因在纯电动汽车、混合动力汽车方面有很好的应用前景而受到人们的广泛关注. 根据工作环境及介质条件，目前研究最多的锂-空气电池主要包括有机电解液、有机-水组合电解液及全固态电解质三种类型. 由于锂-空气电池的发展历史较短，目前仍处于起步阶段，在电池的正极、负极、电解液（质）及综合性能等方面均存在诸多的困难与挑战. 本文从作者课题组对有机电解液及组合电解液型锂-空气电池方面的研究出发，旨在向读者简单介绍锂-空气电池的发展历史，研究现状及未来努力的方向.



新一代动力锂离子电池磷酸锰锂正极材料的研究现状与展望

秦来芬, 夏永高, 陈立鹏, 胡华胜, 肖锋, 刘兆平

2015, 21(3):  253-267.  doi:10.13208/j.electrochem.141048

摘要 ( 1832 )   PDF (4099KB) ( 1889 )  

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磷酸锰锂（LiMnPO₄）正极材料具有能量密度高、成本低、安全性高和热稳定性好等优点，目前已成为锂电产业界研究的热点，有望成为继磷酸铁锂（LiFePO₄）之后的新一代正极材料. 然而，磷酸锰锂的电子电导率和锂离子扩散率均很低，其电化学性能提高较为困难，至今尚无法制备出满足实际应用的高性能LiMnPO₄正极材料，严重制约了LiMnPO₄材料及其电池的发展. 本文从LiMnPO₄的结构特性出发，对近年来国内外在碳包覆、离子掺杂、纳米化和控制晶体形貌等改性研究、全电池研究、专利情况以及商业化尝试等多方面进行了综述，并对LiMnPO₄的发展进行了展望.



层状碳及层状碳/硫酸铅复合材料的制备与应用

张淑凯, 张浩, 薛维华, 程杰, 张文峰, 曹高萍, 赵海雷, 杨裕生

2015, 21(3):  268-272.  doi:10.13208/j.electrochem.141046

摘要 ( 1402 )   PDF (1513KB) ( 864 )  

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碳酸钾或碳酸钠颗粒作催化剂基底，采用化学气相沉积（CVD）制得类似于石墨烯的层状碳材料，并经原位化学沉积可得层状碳/硫酸铅复合材料. 用X射线衍射（XRD）、热重分析、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析与测试样品. 结果表明，层状碳为无定型碳层，复合材料为无定型碳层与附着其上的细小硫酸铅颗粒的复合. 上述层状碳和复合材料作为负极添加剂应用于铅酸电池中，测试了电池电化学性能. 结果表明，电池大电流放电比容量和循环寿命均明显提高. 通过电化学交流阻抗谱图（EIS）、充放电曲线和负极失效后的SEM照片证实，加入添加剂能够降低反应阻抗、减小极化及有效抑制极板硫酸盐化.



Pt/C改性的质子交换膜在燃料电池中的应用

崔智, 王超, 沈水云, 蒋峰景, 章俊良

2015, 21(3):  273-278.  doi:10.13208/j.electrochem.141055

摘要 ( 1517 )   PDF (1308KB) ( 1345 )  

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氢氧燃料电池的性能与质子交换膜的性能密切相关. 在燃料电池运行过程中，反应生成的水和加湿气体所含水的扩散渗透与膜内质子拖拽共同作用实现膜中水的平衡，影响膜的欧姆电阻，进而影响电池性能. 本文通过掺杂Pt/C对质子膜进行改性，并测试了改性膜的交流阻抗、吸水特性等物理性质和单电池性能及高频阻抗，说明由膜中的Pt/C催化剂原位催化渗透到膜中的氢气和氧气反应生成水，改善了电池低湿度运行时膜的含水率，从而降低膜电阻，提升电池性能.

研究论文



电化学质谱在锂-氧电池研究中的应用

闫新秀, 马力坡, 彭章泉

2015, 21(3):  279-293.  doi:10.13208/j.electrochem.141205

摘要 ( 1718 )   PDF (3853KB) ( 1606 )  

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质谱技术与电化学方法相结合，能原位或在线检测电化学反应的中间产物和最终产物，利于深入研究电极反应机理. 本文结合作者应用电化学质谱研究锂-氧电池反应机理的科研背景，综述了目前该技术在研究锂-氧电池体系中的电解液、电极材料和催化剂的进展情况，此外还介绍了电池体系中的不可逆副反应对电池充放电过程的影响.



ZrO₂掺杂铌基二氧化铅电极制备及其甲基橙降解电催化性能

张力, 董文燕, 杨太来, 梁镇海

2015, 21(3):  294-298.  doi:10.13208/j.electrochem.141028

摘要 ( 1145 )   PDF (1597KB) ( 661 )  

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本文利用电沉积制得ZrO₂掺杂铌基二氧化铅电极，通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）观察表征了Nb/ZrO₂+PbO₂电极表面形貌特征及组成. 用线性伏安曲线、电化学交流阻抗和循环伏安曲线测试了Nb/ZrO₂+PbO₂电极电化学性能，及其甲基橙（MO）的降解电催化效果. 结果表明，ZrO₂掺杂使Nb/PbO₂电极表面更致密、粗糙，结晶尺寸更小，增大了电极比表面积，提高了电极电催化活性. Nb/ZrO₂+PbO₂电极活性层主要由β-PbO₂和少量的α-PbO₂以及部分ZrO₂共沉积而成. 有较高的析氧电位、吸附电容和较低的电荷转移电阻，其甲基橙（MO）降解电催化活性更佳，降解过程受扩散控制.

书刊评介

《锂电池和锂离子电池中的电解质》

章宗穰

2015, 21(3):  299-301.  doi:10.61558/2993-074X.2277

摘要 ( 1049 )   PDF (435KB) ( 1088 )  

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2014年秋，Springer出版社刊印了《Modern Aspects of Electrochemistry》系列丛书的第58卷，书名为《Electrolytes for Lithium and Lithium-Ion Batteries》（锂电池和锂离子电池中的电解质）. 该书由美国军队研究实验室（U.S. Army Research Laboratory）的三位科学家T. Richard Jow, Kang Xu, Oleg Borodin 及日本三菱化学株式会社（Mitsubishi Chemical Corporation）的Makoto Ue 共同担任本卷编辑. 知名电化学家J. O’M. Bockris和B. E. Conway在上世纪50年代初共同主编了《Modern Aspects of Electrochemistry》的第一卷，并由美国学术出版社（Academic Press）于1954年出版. 2006年之后，Bockris和 Conway二位先驱因年事已高而不再参与丛书编辑工作. 目前的丛书主编为R. E. White和C. G. Vayenas. 《锂电池和锂离子电池中的电解质》一书对锂电池和锂离子电池中所使用的电解质的种类、特性及所涉及的研究方法和理论问题进行了详尽的讨论，不仅引述了相关领域的近几年重要文献，还对此进行了有独特见地的评述，颇有参考价值. 近年来所出版的与锂电池及锂离子电池相关的中英文书籍种类繁多，但专门论述电池中所用电解质的书籍却极为少见. 特此向本刊读者推荐和作一简略评介.

近期热点文章

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庄林

2015, 21(3):  302-303. 

摘要 ( 606 )   PDF (242KB) ( 642 )  

相关文章 | 计量指标

征稿简则

征稿简则

2015, 21(3):  304-304. 

摘要 ( 573 )   PDF (180KB) ( 543 )  

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