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2022年 第28卷 第8期    刊出日期：2022-08-28

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第28卷第8期封面和目次

2022, 28(8):  0-0. 

摘要 ( 264 )   PDF (23090KB) ( 193 )  

相关文章 | 计量指标

论文



一步固相法合成锂离子电池高镍层状正极材料

王京玥, 王睿, 王诗琦, 王立帆, 詹纯

2022, 28(8):  2112131.  doi:10.13208/j.electrochem.211213

摘要 ( 1162 )   RichHTML ( 273)   PDF (3811KB) ( 944 )  

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高镍层状正极材料因其比容量高进而满足电动汽车的续航要求,是锂离子电池中占主导地位的正极材料之一。通常,商业化的高镍层状氧化物是由共沉淀前驱体合成的,而在共沉淀过程中需要对温度、 pH、 搅拌速率等条件的精确控制,以确保镍、钴和锰等阳离子的原子级混合。本文采用了简单的一步固相法成功合成了超高镍含量的层状氧化物材料。通过使用与目标产物具有相似层状结构的前驱体氢氧化镍,成功合成了LiNiO₂和LiNi_xCo_yO₂ (x = 0.85, 0.9, 0.95; x + y = 1),其电化学性能可与共沉淀前驱体制备的高镍材料相媲美。通过XRD和XPS测试证实了Co掺杂到LiNiO₂中,并抑制了高镍氧化物中的锂镍混排。掺杂剂Co在提高高镍材料的放电容量、倍率性能和循环性能方面具有明显的优势。一步固相法为未来制备下一代高性能超高镍锂离子正极材料提供了一种简单有效制备方法。



水热法制备锂电池Si@C负极材料的工艺优化研究

陈思, 郑淞生, 郑雷铭, 张叶涵, 王兆林

2022, 28(8):  2112221.  doi:10.13208/j.electrochem.211222

摘要 ( 825 )   RichHTML ( 224)   PDF (1932KB) ( 1119 )  

数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标

水热法是广泛应用于锂离子电池Si@C电极材料的一种制备方法,其反应条件是影响产物最终形貌和性能的重要因素, 采取最佳的反应工艺可以大大提升材料的电化学性能。本研究中, 使用葡萄糖作为碳源, 光伏切割废料硅为硅源, 探究了水热法制备核壳结构Si@C电极材料的最优工艺, 分别研究了温度、 原料浓度、 反应时间和原料比例对产物的形貌、 性能的影响以及相互之间的关系, 并得到最佳反应条件。在该条件下(葡萄糖浓度为0.5 mol·L^-1, 硅与葡萄糖重量比为0.3:1, 反应温度190 ^oC, 反应时间9 h), 得到了包覆完整、 粒径适中的Si@C电极材料(CS190-3), 对以该样品为负极的扣式半电池进行电化学测试, 在655 mA·g^-1的电流密度下, 其首圈放电比容量为3369.5 mAh·g^-1, 经过500次循环剩余容量为1405.0 mAh·g^-1。倍率测试中, 在6550 mA·g^-1的电流密度下,其剩余容量为937.1 mAh·g^-1,当电流密度恢复至655 mA·g^-1时,电池放电比容量仍可恢复至1683.0 mAh·g^-1。



低结晶度AuPt-Ru/CNTs合金异质结作为高效多功能电催化剂

甘团杰, 武建平, 刘石, 区文俊, 凌彬, 康雄武

2022, 28(8):  2201241.  doi:10.13208/j.electrochem.2201241

摘要 ( 733 )   RichHTML ( 62)   PDF (2036KB) ( 561 )  

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催化剂的活性与其结构紧密相关,研究催化剂的构效关系以及可控合成高效电催化剂, 并探究其催化机制, 一直是科学研究的核心。贵金属铂是优异的电解水析氢的催化剂, 同时也是直接醇燃料电池阳极氧化的良好催化剂,而贵金属钌是优异的电解水析氧催化剂。这些与燃料电池及氢能相关的重要反应催化剂,可通过合成Pt、Au及Ru的合金催化剂, 通过应力效应、电子效应及团簇效应, 可有效提高金属催化剂的活性, 并实现多功能电催化性能。本文报道了可控合成低结晶度的AuPt-Ru合金异质结,并通过元素扫描分析及X射线衍射分析确认其结构。该催化剂表现出了非常优异的电催化氧化乙醇活性, 其归一化到Pt的质量活性达到了为21.4 A·mg^-1_Pt, 远远高于对照组样品AuPt及RuAuPt混合相催化剂及文献报道样品。催化剂同样表现出了非常好的乙醇氧化稳定性, 但是其活性的衰减与其Ru组分的流失紧密相关。我们同时通过电化学原位红外光谱,研究了该催化剂乙醇氧化中间产物, 分析了其反应机理。该催化剂同样表现出了优异的碱性电解水析氢及析氧催化活性,其析氢电流10 mA·cm^-2对应的过电位为30 mV, Tafel斜率为45 mV·dec^-1, 优于AuPt及RuPtAu对照组样品。该催化剂优异的电化学性能主要归结于其低结晶度和异质结及其伴随的应力效应及团簇效应。本报道提供了一种可控合成具有异质结结构的金属合金催化剂, 突出了其对实现多功能、 高性能合金电催化剂的重要性。



定量的复合金属锂作为三维泡沫锂电极用于锂电池的研究

李虎东, 贾维尚, 闫新秀, 阳耀月

2022, 28(8):  2202051.  doi:10.13208/j.electrochem.2202051

摘要 ( 716 )   RichHTML ( 230)   PDF (3232KB) ( 886 )  

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金属锂作为电池的负极材料具有极高的比容量和极低的氧化还原电位,能够显著提升电池的能量密度。然而,金属锂负极在实际应用中所面临的主要问题是锂枝晶、界面副反应和电极体积变化大的难题。在本文中,我们提出了一种通过将定量的金属锂与三维骨架进行复合形成三维泡沫锂负极的策略,并利用三维泡沫锂来抑制锂枝晶的生长和缓解电极的体积变化。因此,三维泡沫锂电极有利于金属锂负极的高效利用,并能借助其与平面锂箔相比更高的比表面积和更多的反应位点来提升电池的倍率性能。因此,通过采用三维泡沫锂,对称电池的循环寿命和倍率性能都得到了有效的提升。EIS数据结果表明,三维泡沫锂能够减小对称电池的电荷转移阻抗。而且,将三维泡沫锂作为负极组装的LTO全电池,与锂箔作为负极相比,循环1000周平均放电比容量从65 mAh·g^-1提升至121 mAh·g^-1。



基于Au/rGO/FeOOH的新型电化学传感器一步检测亚硝酸盐

罗大娟, 刘冰倩, 覃蒙颜, 高荣, 苏丽霞, 苏永欢

2022, 28(8):  2110191.  doi:10.13208/j.electrochem.211019

摘要 ( 670 )   RichHTML ( 55)   PDF (1352KB) ( 695 )  

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亚硝酸盐是一种广泛存在的原料,长期食用会对人体健康不利甚至致癌。因此,简单、灵敏的亚硝酸盐检测方法的开发具有非常重要的意义。本文合成了金/还原氧化石墨烯/羟基氧化铁(Au/rGO/FeOOH)复合材料,并通过SEM、 XRD和EDX等测试进行了材料表征。将合成的复合材料滴涂在氧化氟锡(FTO)电极表面,利用它们的协同催化氧化性能,成功构建了一步检测亚硝酸盐(NO₂^-)的新型电化学传感器。在最佳优化实验条件下, 通过差分脉冲伏安法实现NO₂^-的定量检测, 其线性范围为0.001 ~ 5 mmol·L^-1, 检出限为0.8 μmol·L^-1(S/N = 3), 且响应时间小于2 s。同时, 所制备的传感器表现出良好的选择性和重现性, 也能用于实际样品的测定。