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纳米添加剂的制备及其在MH/Ni电池中的应用

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纳米添加剂的制备及其在MH/Ni电池中的应用

作者：黄行康浙江工业大学

学位级别：硕士

随着电子行业的发展，对二次电池中的MH／Ni电池提出了更高的要求。纳米材料具有特异的物理和化学性质，近年来开始在电池中得到应用。本文选择纳米碳管和纳米氢氧化镍作为研究对象，研究了纳米添加剂在MH／Ni电池中的掺杂效应。 ... 详细信息

随着电子行业的发展，对二次电池中的MH／Ni电池提出了更高的要求。纳米材料具有特异的物理和化学性质，近年来开始在电池中得到应用。本文选择纳米碳管和纳米氢氧化镍作为研究对象，研究了纳米添加剂在MH／Ni电池中的掺杂效应。本文首先研究了掺杂碳纳米管储氢合金的电化学性能，所研究的碳纳米管的电化学储氢容量仅为123.0mAh／g(CNT)。掺入碳纳米管对储氢合金电极的容量影响较小，但其电化学性能却有较大的改善，主要体现在：充电的极化减小，放电平台更加平稳、循环伏安曲线的峰值电位随扫描速度增大的迁移量减小，交换电流密度增大，电极的欧姆电阻、电化学反应、扩散电阻和吸附电阻均减小。此外，掺杂碳纳米管的储氢合金电极的活化性能得到了改善，所需的活化次数大为减少。本文的工作重点在于研究纳米Ni(OH)的制备工艺。采用固相法制备出了纳米Ni(OH)，对制备纳米Ni(OH)的影响因素分中间产物草酸镍和最终产物纳米Ni(OH)两个步骤进行了系统的研究。中间产物草酸镍的制备条件对纳米Ni(OH)的影响比较明显，制备草酸镍的最佳工艺条件为：将1.5mol／L HCO加入0.5mol／L NiCl溶液中，在搅拌条件下反应30min，然后在60℃陈化5h。而进行固相反应时的最佳工艺条件为：草酸镍于氢氧化钠的用量比为1：2.5，研磨20min，在40℃的9mol／L KOH溶液中陈化2h，在水介质中超声分散。在纳米Ni(OH)电极中加入钴和锌添加剂，并全面地分析了它们对电极性能的影响，发现加入钴添加剂后增强了电极的导电性，形成杂质缺陷，更有利于质子的出入，同时抑制γ-NiOOH的形成，提高充放电效率和循环稳定性，电极在经过206个循环后变化甚小;电极的倍率放电性能相当出色，在1800mA／g(6C)的大电流放电条件下，依然能放出1C的77.7％;在钴的添加方式中，以Co和CoO混合添加的效果最佳。而锌添加剂在本论文的研究中并没有起到积极作用，纳米Ni(OH)电极和球形Ni(OH)电极的电极容量和循环寿命在掺锌添加剂后都有所降低。最后，利用本文开发的纳米Ni(OH)制备了MH／Ni电池，初步探索了纳米Ni(OH)作为MH／Ni电池正极材料对电池性能的影响。研究发现因纳米Ni(OH)体积容量密度小，纯纳米Ni(OH)制备的MH／Ni电池性能很差。而掺杂8％纳米Ni(OH)的MH／Ni电池与球形Ni(OH)电池性能相比，在放电容量和倍率放电性能方面没有得到改善，但其自放电性能和循环寿命却有明显提高。

关键词： MH/Ni电池,碳纳米管,纳米,Ni(OH)2,电化学性能,固相法

MnO_2/C复合材料的电化学电容特性研究

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电化学 2007年第3期13卷 279-283页

作者：高军黄行康杨勇厦门大学化学系福建厦门361005

应用乙炔黑直接还原高锰酸钾制备MnO2/C复合材料.样品结构及性能由XRD和SEM表征.研究了MnO2/C电极(正极)在不同电解液中的法拉第"准电容行为",及其循环伏安、交流阻抗与恒电流充放电等性能.实验表明,MnO2/C复合材料具有良好的电化学电... 详细信息

应用乙炔黑直接还原高锰酸钾制备MnO2/C复合材料.样品结构及性能由XRD和SEM表征.研究了MnO2/C电极(正极)在不同电解液中的法拉第"准电容行为",及其循环伏安、交流阻抗与恒电流充放电等性能.实验表明,MnO2/C复合材料具有良好的电化学电容特性.在1 mol/L的KOH电解液中和电流密度为5 mA/cm2下,MnO2/C复合材料的比电容量可达258 F/g,并表现出良好的循环性能.

关键词：电化学电容 MnO2/C复合材料比电容

锂离子正极材料LiCo_(1-x)Mg_xMnO_4与LiCo_(1-x)Al_xMnO_4(x=0,0.02,0.05,0.1)的制备及其电化学性能

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电化学 2014年第1期20卷 22-27页

作者：游美玲童庆松李秀华林忞黄行康杨勇福建师范大学化学系福建福州350007 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室化学化工学院化学系福建厦门361005

采用固相法合成掺杂镁和铝尖晶石LiCoMnO4材料,研究镁和铝掺杂量对尖晶石LiCoMnO4电极的初始容量、放电平台以及循环性能的影响.利用扫描电子显微镜、粉末X-射线衍射仪观察分析材料形貌及结构.结果表明,所合成材料的粒径分布均匀,结晶... 详细信息

采用固相法合成掺杂镁和铝尖晶石LiCoMnO4材料,研究镁和铝掺杂量对尖晶石LiCoMnO4电极的初始容量、放电平台以及循环性能的影响.利用扫描电子显微镜、粉末X-射线衍射仪观察分析材料形貌及结构.结果表明,所合成材料的粒径分布均匀,结晶性较佳.LiCoMnO4电极初始容量为87.0 mAh·g-1,少量镁或铝掺杂使电极初始容量有所增加,LiCo0.98Mg0.02MnO4和LiCo0.98Al0.02MnO4电极初始容量分别为91.3和93.6 mAh·g-1,提高了其5 V放电平台的比例,过量掺杂则其容量降低.此外,掺杂Al显著改善了LiCoMnO4电极的循环性能,而掺杂镁对电极的循环性能其影响不明显.

关键词：固相合成尖晶石LiCoMnO4 镁掺杂铝掺杂锂离子电池正极材料

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MnO2/聚苯胺复合材料的制备和性能

无机化学学报 2008年第4期24卷 600-604页

作者：张启卫彭小红黄行康肖旺钏王仁章杨勇三明学院化学与生物工程系三明365004 厦门大学化学系厦门361005

以δ-MnO2为前驱体,通过酸处理后引入苯胺并聚合,得到了MnO2/聚苯胺复合材料。经XRD分析表明,在本研究条件下,经酸处理后的δ-MnO2晶型由δ型转变为α型,而在随后的苯胺引入及其聚合步骤中MnO2晶型均不再改变。以200mA·g-1的电流进行... 详细信息

以δ-MnO2为前驱体,通过酸处理后引入苯胺并聚合,得到了MnO2/聚苯胺复合材料。经XRD分析表明,在本研究条件下,经酸处理后的δ-MnO2晶型由δ型转变为α型,而在随后的苯胺引入及其聚合步骤中MnO2晶型均不再改变。以200mA·g-1的电流进行恒电流充放电性能测试,结果显示,MnO2/聚苯胺复合材料的充放电容量达到160.2mA·g-1,与酸处理后得到的α-MnO2接近(160.9mA·g-1),但比前驱体δ-MnO2高(125.8mA·g-1);更为重要的是,MnO2/聚苯胺复合材料与前驱体及酸处理得到的样品相比,其循环性能得到了较大的提高。

关键词： MnO2 聚苯胺复合材料制备电化学性能

可充锂电池用非晶态MnO2／C纳米复合材料的直接合成及其电化学性能研究

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可充锂电池用非晶态MnO2／C纳米复合材料的直接合成及其电化学性...

基于LabVIEW的表面等离激元共振测量液体折射率

第十三次全国电化学会议

作者：黄行康岳红军杨勇厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室

＜正＞虽然锂锰电池经过多年的发展,已经取得了相当成功而且稳定的制备工艺,获得了较好的放电性能, 但是与其理论极限相比,还有较大的提高空间,尤其是因为其自身导电率低的缘故,大电流放电性能较差,在高倍率放电的情况下,电压平台偏低,... 详细信息

＜正＞虽然锂锰电池经过多年的发展,已经取得了相当成功而且稳定的制备工艺,获得了较好的放电性能, 但是与其理论极限相比,还有较大的提高空间,尤其是因为其自身导电率低的缘故,大电流放电性能较差,在高倍率放电的情况下,电压平台偏低,能量密度较小,故目前仍有不少研究人员在不断研究,力求进一步提高锂锰电池的性能。同时,社会的发展对资源的利用率提出了更高的要求,因此,人们不断致力于二氧化锰的可充性研究。但是无论是锰氧化物,还是锂锰氧化物,在充放电过程都会因为姜-泰勒效应而导致循环性能较差。近年来,许多研究者开始寻求高性能且对环境友好的替代材料。1997年

关键词：锂锰电池电化学性能纳米复合材料制备工艺电极材料

来源： cnki会议评论

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物理实验 2011年第4期31卷 1-4页

作者：林伟华杨晨南凡黄行康武汉大学物理科学与技术学院物理教学实验中心湖北武汉430072

利用LabVIEW编写硬件控制软件,搭建了基于表面等离激元共振原理的光强探测型液体折射率测量实验平台.实验测量纯水和纯酒精的表面等离激元共振的共振角分别与理论计算数据相吻合,证明该系统测量的共振角数值能正确地反映液体折射率的变... 详细信息

利用LabVIEW编写硬件控制软件,搭建了基于表面等离激元共振原理的光强探测型液体折射率测量实验平台.实验测量纯水和纯酒精的表面等离激元共振的共振角分别与理论计算数据相吻合,证明该系统测量的共振角数值能正确地反映液体折射率的变化.利用该系统测量了不同浓度的酒精-水混合液的折射率.

关键词：表面等离激元共振折射率 LabVIEW

Li-birnessite型层状二氧化锰的合成及电化学性能

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电化学 2009年第2期15卷 194-197页

作者：黄行康常海涛甘健龙张清顺岳红军吕东平杨勇福建南平南孚电池有限公司福建南平353000 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室化学系福建厦门361005

采用O2氧化法在碱性条件下氧化Mn2+,制备Li-birnessite型层状MnO2.X射线衍射、扫描电子显微镜、BET、热重等技术表征MnO2样品的性能.以放充电法测试Li-birnessite正极材料性能.结果表明,Li-birnessite结晶良好,层间距约为0.70 nm,呈球... 详细信息

采用O2氧化法在碱性条件下氧化Mn2+,制备Li-birnessite型层状MnO2.X射线衍射、扫描电子显微镜、BET、热重等技术表征MnO2样品的性能.以放充电法测试Li-birnessite正极材料性能.结果表明,Li-birnessite结晶良好,层间距约为0.70 nm,呈球状或类球状.以Li-birnessite为正极材料的扣式电池在0.2 C(40 mA/g)条件下放电时容量高达203 mAh/g,且具有良好的倍率性能.

关键词：层状二氧化锰 Li—birnessite 可充性锂电池电化学性能

PTFE粘合剂对MnO2电极放电性能的影响

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PTFE粘合剂对MnO2电极放电性能的影响

层状二氧化锰的离子注入改性及其电化学性能的研究

第二十七届全国化学与物理电源学术年会

作者：高军杨勇路密岳红军黄行康厦门大学化学与化工学院厦门大学化学与化工学院厦门大学化学与化工学院厦门大学化学与化工学院厦门大学化学与化工学院

＜正＞Li／MnO2电池经过多年的发展,已经取得了相当成功而且稳定的制备工艺,获得了较好的放电性能。但是与其理论极限相比,还有较大的提高空间,尤其是大电流放电性能较差,在高倍率放电情况下,电压平台偏低,能量密度小。故目前仍有不少... 详细信息

＜正＞Li／MnO2电池经过多年的发展,已经取得了相当成功而且稳定的制备工艺,获得了较好的放电性能。但是与其理论极限相比,还有较大的提高空间,尤其是大电流放电性能较差,在高倍率放电情况下,电压平台偏低,能量密度小。故目前仍有不少研究人员在不断研究,力求进一步提高锂锰电池的性能。

关键词：锂离子电池电极制备粘合剂

来源： cnki会议评论

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电化学 2007年第4期13卷 436-440页

作者：黄河宁吕东平黄行康张启卫杨勇三明学院化学与生物工程系福建三明365004 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室厦门大学化学系福建厦门361005

应用高温热解法合成层状二氧化锰(δ-MnO2),借助离子注入技术在其表层注入钛离子,形成复合材料(δ-MnO2-Ti).材料结构及形貌由XRD、SEM及XPS表征,用恒电流充电仪测定其电化学性能.结果表明:注入钛离子后形成新的复合材料,其MnO2的层状... 详细信息

应用高温热解法合成层状二氧化锰(δ-MnO2),借助离子注入技术在其表层注入钛离子,形成复合材料(δ-MnO2-Ti).材料结构及形貌由XRD、SEM及XPS表征,用恒电流充电仪测定其电化学性能.结果表明:注入钛离子后形成新的复合材料,其MnO2的层状结构没有被破坏,钛离子主要以Ti(Ⅳ)态嵌入MnO2结构.与δ-MnO2相比,改性后的δ-MnO2-Ti首次放电比容量和最大放电比容量均有明显提升.

关键词：层状二氧化锰离子注入改性表层结构电化学性能