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纳米MnO锂离子电池负极材料的制备与性能

物理化学学报 2013年第2期29卷 293-297页

作者：丁朋徐友龙孙孝飞西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 西安交通大学国际电介质研究中心西安710049 武汉军械士官学校电源教研室武汉430075

以高锰酸钾和抗坏血酸合成的MnC_2O_4·2H_2O为前驱体,通过固相烧结制备了纳米MnO材料.分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒电流充放电技术考察了其晶相结构、颗粒形貌和电化学性能.分析结果表明,该纳米MnO具有面心立方的... 详细信息

以高锰酸钾和抗坏血酸合成的MnC_2O_4·2H_2O为前驱体,通过固相烧结制备了纳米MnO材料.分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒电流充放电技术考察了其晶相结构、颗粒形貌和电化学性能.分析结果表明,该纳米MnO具有面心立方的岩盐结构,结晶度良好.其颗粒是由粒径为50-100 nm的一次颗粒结合而成的二次颗粒,大小约为400-600 nm.当充放电电流密度为46.3 mA·g^(-1)时,纳米MnO的首次库仑效率可达68.9%,可逆比容量为679.7mAh·g^(-1).在141.1 mA·g^(-1)的电流密度下循环50圈后,比容量由584.5mAh·g^(-1)降至581.5 mAh·g^(-1),容量保持率高达99.5%,表现出优异的循环性能.此外,当电流密度增加到494.7 mA·g^(-1)(-2C)时,其比容量依然可达290 mAh·g^(-1),表现出较好的倍率性能和快速充放电能力.因此,纳米MnO具有比容量高、循环稳定、倍率性能好和安全环保等优点,是一种非常有前景的锂离子电池负极材料.

关键词：一氧化锰纳米材料转化反应锂离子电池负极材料

微米橄榄石型LiFePO_4的水热合成优化(英文)

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物理化学学报 2012年第12期28卷 2885-2892页

作者：孙孝飞徐友龙刘养浩李璐西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 西安交通大学国际电介质研究中心西安710049 西安交通大学化学系西安710061

为深入研究大颗粒磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池正极材料的性能衰退机理并据此改善其体积能量密度和功率密度,进而切实推进该材料在电动汽车、混合动力汽车和电站储能等领域的高效广泛应用,本文通过优化水热合成条件制备了粒径为2μm的... 详细信息

为深入研究大颗粒磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池正极材料的性能衰退机理并据此改善其体积能量密度和功率密度,进而切实推进该材料在电动汽车、混合动力汽车和电站储能等领域的高效广泛应用,本文通过优化水热合成条件制备了粒径为2μm的均匀微米LiFePO4颗粒粉末.在未经任何改性(包覆或掺杂)的情况下,该材料表现出本征大颗粒LiFePO4典型的充放电和循环性能,可作为后续研究的代表样品进一步考察大颗粒材料相对纳米材料性能衰退的机制和根本原因,最终通过有的放矢地改性手段获得高密度、高能量和高功率的LiFePO4正极材料.实验结果表明,增加反应物浓度、水热温度和保温时间以及降低溶液pH值均有利于LiFePO4颗粒的长大.通过比较不同粒径的LiFePO4的电化学性能确证了其随颗粒尺寸的增大而衰退.当颗粒大小由0.7μm增加到16.5μm时,LiFePO4在0.1C倍率下的放电比容量由152mAh·g-1下降至80mAh·g-1.同时,1C倍率下的循环测试结果表明,颗粒尺寸越大,LiFePO4的容量衰减愈严重.

关键词：磷酸铁锂水热合成微米颗粒性能衰退正极材料锂离子电池

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智能楼宇群的能量管理策略研究

智能楼宇群的能量管理策略研究

作者：孙孝飞哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

主动配电网已成为未来配电系统的发展趋势,分布式能源融入与用电侧(能量)管理是其最为重要的两种支撑手段。因为楼宇负荷在用电侧占有较大的比重,所以楼宇(群)的能量管理是配电网用电侧(能量)管理的主要实施对象之一。楼宇根据其用途又... 详细信息

主动配电网已成为未来配电系统的发展趋势,分布式能源融入与用电侧(能量)管理是其最为重要的两种支撑手段。因为楼宇负荷在用电侧占有较大的比重,所以楼宇(群)的能量管理是配电网用电侧(能量)管理的主要实施对象之一。楼宇根据其用途又分为多种类型,其中,居民楼宇(群)以其所占比重大、负荷复杂多样的特点,成为楼宇能量管理的研究热点。本文以居民楼宇(群)为研究对象,以使其更好地适应服务于配电网用电侧(能量)管理,并兼顾不损害居民楼宇用户的利益为准则,进行居民楼宇(群)单用户和居民楼宇之间的配电网用电侧能量管理研究。首先,考虑到居民楼宇或用户可能会自主安装分布式发电电源(常见为铺设光伏板、并配备储能),这会对其用电侧能量管理产生影响。为了能适应这种情况,以楼宇经济为指标,介绍了光伏与储能容量的优化设置方法,建立了较为科学的含PV和电池储能的居民楼宇研究环境。然后,针对单栋楼宇,通过建立可反映用户用电满意度和耐受度的居民用电舒适度指标,构建了基于多代理的用户舒适度控制模型。通过该模型,实现楼宇一定程度的电力使用智能化,即在保证用户用电舒适度的前提下,可合理地调配具体与舒适度有关的制动器的用电量,来实现在保证楼宇舒适度的前提下尽量减少能耗。最后,介绍了基于博弈思想的多栋智能楼宇的多用户侧负荷管理策略。为了实现配电网和楼宇(用户侧)的双赢,电网通过智能电价指导安装了智能能量控制器的楼宇进行理性的用电行为博弈,各楼宇根据博弈结果调配各自的负荷,以提高楼宇群整体(节省楼宇群整体的用电费)以及每个用户的经济收益;电网则通过楼宇群的博弈结果,能收获到更加平缓的用电侧负荷用电特性(减少峰谷),从而减少削峰填谷所带来的经济投入。

关键词：博弈论智能楼宇能量管理舒适度粒子群算法

多次聚合法制备多孔聚吡咯厚膜及其电化学容量性能

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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物理化学学报 2007年第6期23卷 877-882页

作者：王杰徐友龙孙孝飞肖芳毛胜春西安交通大学电信学院西安710049

为了得到高面积比容量的聚吡咯(PPy)膜超级电容器电极材料,用多次聚合法合成了PPy厚膜,聚合电量分别为8、10和12mAh·cm-2,掺杂离子分别为氯离子和对甲基苯磺酸根离子(TOS-).PPy膜的电化学性能采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学... 详细信息

为了得到高面积比容量的聚吡咯(PPy)膜超级电容器电极材料,用多次聚合法合成了PPy厚膜,聚合电量分别为8、10和12mAh·cm-2,掺杂离子分别为氯离子和对甲基苯磺酸根离子(TOS-).PPy膜的电化学性能采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法测试.研究表明,多次聚合法可以制备表面平整且内部均匀多孔的PPy厚膜.在聚合电量为12mAh·cm-2时,用Cl-、TOS-两种离子掺杂的PPy厚膜的面积比容量高达5F·cm-2,并表现出理想的电化学容量性能.同时PPy-Cl厚膜的质量比容量达到330F·g-1,PPy-TOS厚膜的质量比容量略低(191F·g-1),但具有更快的充放电速率.与一次聚合法合成的PPy薄膜相比,多次聚合法合成的PPy厚膜的质量比容量没有降低.通过场发射扫描电镜(SEM)观察了一次聚合法和多次聚合法制备的PPy厚膜的截面形貌,并讨论了多次聚合法的合成机理.

关键词：聚吡咯超级电容器容量形貌多孔

三元掺杂改性锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3

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物理化学学报 2015年第8期31卷 1513-1520页

作者：孙孝飞徐友龙郑晓玉孟祥飞丁朋任航李龙西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 西安交通大学国际电介质研究中心西安710049 武汉军械士官学校电源教研室武汉430075

以柠檬酸为螯合剂和还原剂,NH4VO3为钒源,通过溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3及其三元掺杂体系Li2.85Na0.15V1.9Al0.1(PO4)2.9F0.1.分别采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量损失谱(EELS)、拉曼(Ram... 详细信息

以柠檬酸为螯合剂和还原剂,NH4VO3为钒源,通过溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3及其三元掺杂体系Li2.85Na0.15V1.9Al0.1(PO4)2.9F0.1.分别采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量损失谱(EELS)、拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗谱(EIS)等技术对材料的微观结构、颗粒形貌和电化学性能进行分析.结果表明:在残余碳包覆的基础上,Na、Al、F三元掺杂有利于稳定Li3V2(PO4)3的晶体结构,进一步减少颗粒团聚和提升材料导电特性,促进第三个锂离子的脱出和嵌入,从而显著改善Li3V2(PO4)3的实用电化学性能.未经掺杂的Li3V2(PO4)3原粉在1/9C、1C和6C倍率下的可逆比容量分别为141、119和98 m Ah g–1,而三元掺杂改性材料在1/9C、1C、8C和14C倍率下的比容量分别为172、139、119和115 m Ah g–1.在1C倍率下循环300圈后,掺杂体系的比容量依然高达118 m Ah g–1,比原粉高出32.6%.值得注意的是,这种三元掺杂还使Li3V2(PO4)3的多平台放电曲线近似转变为一条斜线,显示出可能不同的储锂机制.

关键词：磷酸钒锂掺杂溶胶-凝胶正极材料锂离子电池能量存储

锌掺杂提高LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的电化学稳定性(英文)

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物理化学学报 2012年第8期28卷 1899-1905页

作者：李节宾徐友龙杜显锋孙孝飞熊礼龙西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室国际电介质研究中心西安710049 陕西应用物理化学研究所西安710061

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2(x=0, 0.02, 0.05)正极材料. 循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V, 电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn 掺杂使电极的阻抗从 266 ... 详细信息

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2(x=0, 0.02, 0.05)正极材料. 循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V, 电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn 掺杂使电极的阻抗从 266 Ω减小到 102 Ω. Li+嵌入扩散系数从1.20×10-11cm2·s-1增大到 2.54×10-11cm2·s-1. Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以0.3C充放电在较高的截止电压(4.6 V)下比其他两种材料的电化学循环性能更稳定, 其第二周的放电比容量为176.2 mAh·g-1, 室温下循环 100 周后容量几乎没衰减; 高温(55℃)下充放电循环100周, 其放电比容量平均每周仅衰减0.20%, 远小于其他两种正极材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2平均每周衰减0.54%; Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Zn0.05O2平均每周衰减0.38%). Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以3C充放电时其放电比容量可达142 mAh·g-1, 高于其他两种正极材料. 电化学稳定性的提高归因于 Zn 掺杂后减小了电极的极化和阻抗, 增大了锂离子扩散系数.

关键词： LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 高截止电压:Zn掺杂:正极材料:锂离子电池

氧化体系对LiFePO_4化学脱锂的影响(英文)

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无机化学学报 2014年第6期30卷 1403-1412页

作者：孙孝飞徐友龙陈国岗李彤贾蓂瑞李璐西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室国际电介质研究中心西安710049

化学脱锂被广泛用于研究锂离子电池活性材料脱锂前后结构与性能的相互关系。本文通过改进的固相烧结法制备了粒径约12.61μm的超大颗粒LiFePO4粉末,分别在乙腈和水溶液体系中采用NO2BF4和K2S2O8作为氧化剂对其进行化学脱锂,探讨了两种... 详细信息

化学脱锂被广泛用于研究锂离子电池活性材料脱锂前后结构与性能的相互关系。本文通过改进的固相烧结法制备了粒径约12.61μm的超大颗粒LiFePO4粉末,分别在乙腈和水溶液体系中采用NO2BF4和K2S2O8作为氧化剂对其进行化学脱锂,探讨了两种氧化体系所得到的FePO4在晶体结构、颗粒形貌和电化学性能等方面的差异。实验结果表明,溶剂亦高度参与了脱锂反应,特别是K2S2O8氧化得到的FePO4中存在大量O-H基团,除未被烘干的H2O外,说明LixFePO4(0≤x≤1)在强氧化性水溶液中可能存在质子嵌入。伴随反应过程中搅拌分散、物质溶解、化学脱锂和质子嵌入等协同作用,使所得FePO4的晶胞体积和颗粒尺寸明显减小,最终导致充放电曲线畸变、阻抗增大和容量降低。虽然低温退火可去除大部分O-H,但是不可逆的结构和形貌改变导致电池性能依然无法与初始LiFePO4相比。与此相反,采用NO2BF4有机溶液体系脱锂得到的FePO4没有发生明显的结构、形貌和性能变化,因而是一种更加可靠的LiFePO4化学脱锂体系。

关键词：磷酸铁锂化学脱锂质子嵌入正极材料锂离子电池能量存储

动力电池高比能正极材料LiVPO_4F的最新研究进展

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化工新型材料 2014年第9期42卷 1-3页

作者：刘养浩徐友龙孙孝飞西安交通大学化学系西安710062 西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室国际电介质研究中心西安710049

聚阴离子LiVPO4F是一种放电电压高、比容量大、比能量高、安全性好、结构稳定、价格低廉的新型正极材料,在锂离子电池特别是动力电池中具有广阔的应用前景。本研究在简述锂离子电池正极材料发展现状的基础上,重点阐述了LiVPO4F的优势与... 详细信息

聚阴离子LiVPO4F是一种放电电压高、比容量大、比能量高、安全性好、结构稳定、价格低廉的新型正极材料,在锂离子电池特别是动力电池中具有广阔的应用前景。本研究在简述锂离子电池正极材料发展现状的基础上,重点阐述了LiVPO4F的优势与特色以及合成制备、结构解析、性能改善和储能机理等研究进展,进而指出其未来的研究重点和开发方向。

关键词：氟磷酸钒锂正极材料锂离子电池综述能源存储

不同pH值条件下多壁碳纳米管悬浮液光限幅特性的研究

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材料导报 2009年第20期23卷 20-22页

作者：毛胜春牛建华徐友龙孙孝飞路晓菊西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 新疆军区通信网络技术管理中心乌鲁木齐830042

采用强酸超声剪切技术对多壁碳纳米管(MWNTs)进行纯化和表面修饰,制备了功能化的多壁碳纳米管悬浮液。用波长为532nm、脉宽为6～7ns的Nd∶YAG调Q脉冲激光测量了不同pH值时样品的光限幅特性。结果表明,样品的光限幅特性主要来自于非线性... 详细信息

采用强酸超声剪切技术对多壁碳纳米管(MWNTs)进行纯化和表面修饰,制备了功能化的多壁碳纳米管悬浮液。用波长为532nm、脉宽为6～7ns的Nd∶YAG调Q脉冲激光测量了不同pH值时样品的光限幅特性。结果表明,样品的光限幅特性主要来自于非线性散射,且pH值在2.6～12.3范围内样品的光限幅特性优于强酸强碱样品的光限幅特性。

关键词：多壁碳纳米管光限幅特性非线性散射