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氧化还原液流电池单电极Mn^(3+)/Mn^(2+)的电化学行为

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电源技术 2003年第1期27卷 2-4,7页

作者：米常焕夏熙张校刚新疆大学应用化学所新疆乌鲁木齐830046

采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电技术,对作为氧化还原液流电池正极的电对Mn3+/Mn2+在未处理石墨、热浓硫酸加超声清洗处理石墨以及光谱纯石墨电极上的电化学行为进行对比研究。结果表明:该电对在光谱纯石墨电极上的电化学可逆性、... 详细信息

采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电技术,对作为氧化还原液流电池正极的电对Mn3+/Mn2+在未处理石墨、热浓硫酸加超声清洗处理石墨以及光谱纯石墨电极上的电化学行为进行对比研究。结果表明:该电对在光谱纯石墨电极上的电化学可逆性、充放电效率最优,在处理石墨上次之,而在未处理石墨上的表现不理想。分析其原因认为:一方面与光谱纯石墨电极的制备条件有关;另一方面,与未处理石墨电极相比,处理石墨表面含氧官能团—OH、—COOH明显增多,而且超声清洗又使其表面杂质含量减少。提出解释Mn3+/Mn2+在三种石墨电极上阻抗谱不同的反应机理,说明光谱纯石墨和处理石墨均可以作为Mn3+/Mn2+正极电对的惰性工作电极,从而为选择合适的惰性工作电极材料提供了依据。

关键词：氧化还原液流电池单电极 Mn^3+ Mn^2+ 电化学行为循环伏安恒流充放电石墨电极

Fe(Ⅲ)掺杂Nb_2O_5微纳球的水热合成及其电化学性能

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无机化学学报 2016年第11期32卷 1905-1910页

作者：张迎霞米常焕李洪森江苏省能量转换材料与技术重点实验室南京航空航天大学材料与科学技术学院南京210016

采用一步水热法合成Nb_2O_5和Fe(Ⅲ)掺杂的五氧化二铌微纳米球(Fe-Nb_2O_5),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb_2O_5和Nb_2O_5均为正交... 详细信息

采用一步水热法合成Nb_2O_5和Fe(Ⅲ)掺杂的五氧化二铌微纳米球(Fe-Nb_2O_5),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb_2O_5和Nb_2O_5均为正交晶相,Nb_2O_5为尺寸分布在50~300 nm之间的形貌不规则颗粒,而Fe-Nb_2O_5是由约50 nm的一次颗粒自组装而成的直径约为1μm的均匀微纳米球,即具有多级结构,其有利于增大电极材料与电解液的接触界面。电化学测试结果表明,Fe-Nb_2O_5的循环稳定性和倍率性能得到明显改善,在50 m A·g^(-1)电流密度下,100次循环后放电容量仍保持在193.2 m Ah·g^(-1),即使在5 A·g^(-1)的电流密度下,容量仍可达到108.4 m Ah·g^(-1)。并分析了其性能改善的原因。

关键词：锂离子电池负极材料五氧化二铌掺杂电化学性能

锂离子电池负极合金CoSn和Cu-Sn的制备与表征

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无机化学学报 2003年第3期19卷 283-286页

作者：米常焕张校刚曹高邵新疆大学应用化学研究所乌鲁木齐830046 浙江大学材料与化学工程学院杭州310027

CoSn alloy and Cu-Sn samples were syn thesized by H 2 -reduction following solid-state r eaction between Co ?,Cu?,Sn?and NaOH at ambient *** samples were characterized by XRD,S *** results showed that CoSn alloy(80～200nm)is globe-shaped,ultrafine hexagon al material,and Cu-Sn alloy powder consists of two phases,*** 6 Sn 5 and Cu 3 ***-Sn powder has spherical morphology and the particle size is estimated to be 60～*** electro chemical performances of CoSn alloy and Cu-Sn powder were studied using lithium-ions model cell Li /LiPF 6 (EC +DMC)/CoSn(or Cu-Sn).It was demonstrated the reversible discharge capacities for 10cycles keep above 280mAh ·g -1 for nanophase Cu-Sn,and 60mAh ·g -1 for CoSn ***-ential capacity plots showed that th e reaction mechanisms of Cu-Sn with l ithium were reversible.

关键词： CoSn合金 Cu-Sn 锂离子电池恒流充放电

水系混合离子全电池LiMn2O4//NaTi2(PO4)3

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无机化学学报 2018年第7期34卷 1279-1284页

作者：唐晟阳米常焕王洁南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省能量转换材料与技术重点实验室南京210016

分别以LiMn_2O_4,NaTi_2(PO_4)_3为正负极,1 mol·L^(-1) Li_2SO_4和0.5 mol·L^(-1) Na_2SO_4的混合水溶液为电解液组装成一种水系混合离子全电池。分别将正负极材料在3种不同水相电解液(1 mol·L^(-1) Li_2SO_4、0.5 mol·L^(-1)Na_2SO_4以及1 mol·L^(-1) Li_2SO_4+0.5 mol·L^(-1)Na_2SO_4混合电解液)中进行循环伏安和恒流充放电测试,结果发现,LiMn_2O_4在上述电解液中仅有Li^+的脱出/嵌入而Na^+由于半径较大而不参与该过程,NaTi_2(PO_4)_3在3种电解液中Li+、Na+均参与嵌入/脱嵌过程,且Li^+和Na^+的嵌入/脱出峰电位相差不大,分别为-0.82和-0.64 V,-0.95和-0.75 V;全电池在265 mA·g^(-1)电流密度下平均放电电压为1.55 V,充放电比容量分别为100.1和74.9 m Ah·g^(-1)。

关键词：水系全电池混合离子电解液高电压电化学性能循环伏安

Mn（Ⅲ）/Mn（Ⅱ）作为液流电池正极的可行性及锂离子电池锡基负极材料的研究

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Mn（Ⅲ）/Mn（Ⅱ）作为液流电池正极的可行性及锂离子电池锡基负...

作者：米常焕新疆大学

学位级别：硕士

本文共分两部分，第一部分对Mn(III)/Mn(II)电对作为氧化还原液流电池正极材料的可行性进行研究;第二部分对锂离子电池锡基负极材料进行制备、表征及电化学性质研究。锰的各种氧化物是化学电源里常选用的活性物质，而将溶液状态的Mn(II...

本文共分两部分，第一部分对Mn(III)/Mn(II)电对作为氧化还原液流电池正极材料的可行性进行研究;第二部分对锂离子电池锡基负极材料进行制备、表征及电化学性质研究。锰的各种氧化物是化学电源里常选用的活性物质，而将溶液状态的Mn(III)/Mn(II)电对作为化学储能装置的活性材料的工作尚未见报道。本文第一部分首次成功地将酸性介质中的Mn(III)/Mn(II)电对应用于氧化还原液流电池这一新型储能装置的正极活性材料，通过旋转圆盘(RDE)、循环伏安(CV)、交流阻抗(***)、恒电位阶跃、Tafel实验以及Mn(III)/Mn(II)单电极的恒流充放电实验，我们得出以下结论： 1.在旋转圆盘电极上，不同转速范围,不同的极化过电位，Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)体系氧化还原电极过程的控制步骤不同，电荷传递、扩散传质可分别或联合成为控制步骤。随着转速提高，过电位减小，电荷传递在混合控制中的作用将增大;反之，扩散传质的作用增大，其界限由电极转速和过电位联合决定。并计算了在6.3mol?dm-3H2SO4溶液中Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对在铂盘电极上的动力学参数：io=4.801mA·cm-2，ks=1.771×10-4cm·s-1，α=0.324。Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)体系在铂盘电极上的标准速率常数ks的值说明可进一步研究来提高其反应速率，从而将Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对作氧化还原液流电池的正极材料。 2.采用循环伏安法确定了在6.3mol?dm-3H2SO4介质中Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对电位为Eo=1.479V vs. NHE，对其氧化还原特性进行了分析，并探讨了Mn(Ⅱ)浓度、H2SO4浓度、扫描速率、温度以及强制对流因素对Mn(III)/Mn(II)电对在铂电极上硫酸溶液中的氧化还原行为的影响。结果发现，Mn(III)/Mn(II)电对在静止铂电极上的电化学反应为一单电子、准可逆过程，Mn(Ⅱ)的氧化及Mn(Ⅲ)的还原均受扩散控制;增加酸度和Mn(Ⅱ)浓度可增加Mn(Ⅲ)的稳定性，减少Mn(Ⅲ)的歧化和水解;升温或施加强制对流能提高Mn(Ⅱ)氧化及Mn(Ⅲ)还原的速率。 3.为了选择合适的惰性工作电极材料，采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电技术对作为氧化还原液流电池正极的电对Mn(III)/Mn(II)在未处理石墨、热浓硫酸加超声清洗处理石墨以及光谱纯石墨电极上的电化学行为进行对比研究。结果表明：其在光谱纯石墨电极上的电化学可逆性、充放电效率最优，处理石墨上次之，而在未处理石墨上的表现不理想。分析原因认为：一方面与光谱纯石墨电极的制备条件有关;另一方面，与未处理石墨电极相比，处理石墨表面含氧官能团—OH、—COOH明显增多，而且超声清洗又使其表面杂质含量减少，并提出了一个反应机理解释Mn(III)/Mn(II)电对在三种石墨电极上阻抗谱的不同，说明光谱纯石墨和处理石墨均可以作为Mn(III)/Mn(II)正极电对的惰性工作电极。 4.通过Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)单电极在光谱纯石墨电极上不同充放电制度下恒流充放电实验，因其具有原材料成本低、开路电位较高、在较小充放电流密度下效率较高及循环性能好等特点，作为氧化还原液流电池的正极电对切实可行。第二部分采用Co(II)、Cu(II)、Sn(IV)盐与NaOH在室温下进行固相反应制备了钴锡及铜锡的复合物，然后分别在加热条件下通H2还原得到了超细CoSn合金粉体和Cu-Sn纳米粉体;通过Cu(II)、Sn(IV)盐与锌粉间的化学还原制备Cu6Sn5纳米合金粉体。X射线衍射及电镜测试结果表明，所得的CoSn合金样品粒径在8000nm之间，粒度分布不均匀，属六方晶系;Cu-Sn样品的平均粒径在600nm之间，粒度分布均匀，主要为ε-Cu3Sn及ηˊ-Cu6Sn5组成的混合物;Cu6Sn5粒径在40nm左右，分布均匀，属单斜晶系。并研究了其分别作为锂离子电池阳极材料在1mol/L LiPF6/EC+DMC电解液中的恒流充放电性能，各样品均存在较大的首次不可逆容量损失;10个循环内Cu-Sn可逆放电容量可保持在280mAh/g以上，而第十周时CoSn、Cu6Sn5的可逆放电容量分别为50mAh/g和60mAh/g。认为可能原因是CoSn合金样品颗粒过大，充放电循环过程中逐渐粉化失效，容量迅速衰减;而纳米Cu-Sn 、Cu6Sn5容量衰减是由于纳米材料比表面积很大，充放电循环过程中易发生团聚.对此提出了以后实验改进的措施。并通过各样品充放电循环的微分容量曲线对比初步分析其电极反应的机理。

关键词：

溶胶-凝胶法合成Li(1-x)NaxMn2O4及其作为水系锂离子电池正极材料的电化学性能

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无机化学学报 2017年第7期33卷 1147-1152页

作者：陶洪亮米常焕张迎霞南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省能量转换材料与技术重点实验室南京210016

用溶胶凝胶法合成了Na+离子掺杂的Li_(1-x)Na_xMn_2O_4(x=0,0.01,0.03,0.05)。X射线衍射图表明Na+取代Li+进入Li_(1-x)Na_xMn_2O_4晶格中,扫描电镜图看出产物是粒径为100~300 nm的颗粒。恒流充放电测试结果表明,Li_(0.97)Na_(0.03)Mn_2O_4在2C倍率下循环100圈后放电容量保持率比未掺杂的LiMn_2O_4从51.2%提升到84.1%。循环伏安测试表明Na+离子掺杂降低了材料极化且增大了锂离子扩散系数。10C倍率下Li0.97Na0.03Mn2O4仍有79.0 m Ah·g-1的放电容量,高于未掺杂样品的52.1 m Ah·g^(-1)。Na+离子掺杂可以稳定材料结构并提高锂离子扩散系数,从而提高LiMn_2O_4的电化学性能,是一种可行的改性方法。

关键词：水系锂离子电池 Na+掺杂 LiMn2O4

石墨烯掺杂LiFePO_4电极材料的合成及其电化学性能

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物理化学学报 2012年第1期28卷 105-110页

作者：徐科申来法米常焕张校刚南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

采用水热辅助法合成石墨烯改性的LiFePO4多孔微球电极材料.并对材料进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,充放电等表征.从结果可以看出在2mo·lL-1LiNO3电解液体系中单纯包碳的LiF... 详细信息

采用水热辅助法合成石墨烯改性的LiFePO4多孔微球电极材料.并对材料进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,充放电等表征.从结果可以看出在2mo·lL-1LiNO3电解液体系中单纯包碳的LiFePO4微球在1C、50C倍率时的比容量分别为137、64mAh·g-1,而石墨烯改性的LiFePO4微球的比容量分别为141、105mAh·g-1,表现出较好的倍率特性.恒流循环充放电测试60次后两种材料容量保持率分别为70.2%、83.7%.说明掺杂石墨烯构成的三维导电网络能明显改善LiFePO4的电化学性能.

关键词： LiFePO4 石墨烯水热法锂离子电池

不同Ni含量NiCoAl LDH的制备及CNT/Ni0.3CoAl LDH材料的电化学性能

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无机化学学报 2020年第10期36卷 1906-1916页

作者：唐爱菊米常焕陈佩佩南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏省高效电化学储能技术重点实验室南京210016

利用水热法一步合成了不同镍、钴元素比例的镍钴铝层状氢氧化物(NiCoAl LDH),并探究了不同Ni元素含量的NiCoAl LDH的电化学性能,在Ni和Co的物质的量之比为3:7时,Ni0.3CoAl LDH具有最优电化学性能。晶格中部分Ni元素被Co元素代替有利于... 详细信息

利用水热法一步合成了不同镍、钴元素比例的镍钴铝层状氢氧化物(NiCoAl LDH),并探究了不同Ni元素含量的NiCoAl LDH的电化学性能,在Ni和Co的物质的量之比为3:7时,Ni0.3CoAl LDH具有最优电化学性能。晶格中部分Ni元素被Co元素代替有利于降低氧化电势,提高材料的化学可逆性。然后通过水热法将CNT与Ni0.3CoAl LDH复合,CNT的复合提高了材料的导电性。CNT/Ni0.3CoAl LDH在1 A·g^-1的电流密度下比容量为1332 F·g^-1,电流密度为10 A·g^-1时比容量保持率为60.4%。在5 A·g^-1的电流密度下循环3000圈容量保持率为87.6%。

关键词：碳纳米管复合材料水热法电化学性能

3D α-Fe_2O_3/掺氮石墨烯/碳纳米管复合材料及其储锂性能

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无机化学学报 2014年第2期30卷 242-250页

作者：刘晓峰米常焕张文庆南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

针对α-Fe2O3负极在充放电过程中存在的体积膨胀及首次库伦效率低等主要问题，本文采用简单的水热法制备出具有三维多孔结构的α-Fe2O3/掺氮石墨烯（N-GNS）/碳纳米管（CNTs）复合材料。XRD，SEM，TEM及XPS等测试结果表明碳纳米管成功... 详细信息

针对α-Fe2O3负极在充放电过程中存在的体积膨胀及首次库伦效率低等主要问题，本文采用简单的水热法制备出具有三维多孔结构的α-Fe2O3/掺氮石墨烯（N-GNS）/碳纳米管（CNTs）复合材料。XRD，SEM，TEM及XPS等测试结果表明碳纳米管成功插入到掺氮石墨烯片层间，暴露N-GNS表面的晶格缺陷，为α-Fe2O3晶体生长提供了大量成核位点。粒径大小为30~70 nm的α-Fe2O3颗粒均匀锚定于N-GNS/CNTs三维复合碳载体内进行高效储锂反应。电化学测试结果显示，这种三维复合结构有效改善了α-Fe2O3/GNS负极的电化学性能。

关键词：掺氮石墨烯锂离子电池碳纳米管 α-Fe2O3