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赝电容氮掺杂碳包覆Fe1-xS有效促进低温钠存储性能（英文）

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Science China Materials 2020年第4期63卷 505-515页

作者：范红红秦博文王志伟李欢欢郭晋芝吴兴隆张景萍 National&Local United Engineering Laboratory for Power Batteries Faculty of ChemistryNortheast Normal UniversityChangchun 130024China Key Laboratory for UV Light-Emitting Materials and Technology of Ministry of Education Northeast Normal UniversityChangchun 130024China

近年来,构筑适用于宽温度范围的钠离子电池负极材料越来越引起人们的研究兴趣.Fe1-xS作为一种典型的零带隙材料,由于其低的成本和高的理论比容量,被认为是钠离子电池理想的负极材料.本文以室温合成的Fe金属有机骨架(Fe-MOF)为前驱体,借... 详细信息

近年来,构筑适用于宽温度范围的钠离子电池负极材料越来越引起人们的研究兴趣.Fe1-xS作为一种典型的零带隙材料,由于其低的成本和高的理论比容量,被认为是钠离子电池理想的负极材料.本文以室温合成的Fe金属有机骨架(Fe-MOF)为前驱体,借助硫化处理制备了木耳状氮掺杂碳包覆的Fe1-xS化合物(Fe1-xS@NC).Fe1-xS@NC独特的木耳状结构可以很好地缩短电荷扩散路径,显著提高离子/电子电导率,促进反应的动力学过程.该Fe1-xS@NC电极在8000 mA g^-1的高电流密度下展示了高达510.2 mA h g^-1的理想比容量.即使在0和-25°C的工作环境中,该电极在2000 mA g^-1的电流密度下仍能分别保持387.1和223.4 mA h g^-1的可逆比容量,证实了该电极在严苛温度下的潜在应用.更值得注意的是,由Fe1-xS@NC负极和Na3V2(PO4)2O2F正极组装的全电池在0.3和3.8 V之间同样呈现了出色的倍率容量(在2000 mA g^-1电流密度下的可逆容量为186.8 mA h g^-1)和优异的循环性能(在700 mA g^-1电流密度下、经过100个循环后可维持183.6 mA h g^-1可逆容量).定量动力学分析进一步证实该电极是电容行为为主的电荷存储,这种特质可加速电极电化学动力学反应过程,从而赋予Fe1-xS@NC优异的电化学性能.

关键词：钠离子电池负极材料理论比容量电化学动力学赝电容金属有机骨架电子电导率电流密度

具有丰富硫空位的强吸光Cu_(2)S/CuCl异质阵列的构筑及其在光充电赝电容中的应用

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Science China Materials 2023年第6期66卷 2216-2226页

作者：朱挺何智良安致宇徐睿瞳李阳光者荣杰王洪恩庞欢 School of Physics and Electronic Information Yunnan Normal UniversityKunming 650500China School of Materials Science and Engineering Central South UniversityChangsha 410083China School of Chemistry and Chemical Engineering Yangzhou UniversityYangzhou 225000China

拓宽材料对光子的吸收是利用太阳光能的关键.然而,要平衡电极材料对光的最大化吸收与存储是当前光电极材料的设计难点.本文报道了一种具有丰富硫空位的Cu_(2)S/CuCl异质阵列材料,该材料中CuCl与硫空位的存在增加了其对光子的捕获与转化... 详细信息

拓宽材料对光子的吸收是利用太阳光能的关键.然而,要平衡电极材料对光的最大化吸收与存储是当前光电极材料的设计难点.本文报道了一种具有丰富硫空位的Cu_(2)S/CuCl异质阵列材料,该材料中CuCl与硫空位的存在增加了其对光子的捕获与转化.同时,Cu_(2)S/CuCl异质结增加了材料的导电性能,促进了电子的传输效率.当作为赝电容的电极材料时,该Cu_(2)S/CuCl双功能材料的光照下容量提升比率高达35%.同时,由该材料制成的非对称电容器循环测试6000次之后的面积比容量可依旧维持在670 mF cm^(-2).该Cu_(2)S/CuCl材料具有优异的光电化学性能,在下一代光辅助充电储能器件的应用领域展示出巨大前景.

关键词：光电化学性能太阳光能电极材料赝电容储能器件对光子循环测试异质结

赝电容控制型钙钛矿高熵氧化物La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)负极材料的制备及储锂性能

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高等学校化学学报 2022年第8期43卷 163-173页

作者：贾洋刚邵霞程婕王朋朋冒爱琴安徽工业大学材料科学与工程学院先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243032

采用金属硝酸盐为金属源,NaOH和Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,利用共沉淀法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料,研究了粉体的微观结构和电化学性能,并与传统的LaCoO_(3)的电化学性能进行了比较.通过... 详细信息

采用金属硝酸盐为金属源,NaOH和Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,利用共沉淀法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料,研究了粉体的微观结构和电化学性能,并与传统的LaCoO_(3)的电化学性能进行了比较.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和N_(2)吸附-脱附测试对其进行了表征,结果表明,所制备的La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物为钙钛矿结构,形貌为球状,且各组成元素分布均匀,比表面积(19.83m^(2)/g)较高.储锂性能研究表明,La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料具有较高比容量、优异的倍率性能和循环稳定性,在200 mA/g的电流密度下,其首次放电比容量为855.8 mA·h/g,循环150次后,比容量增加到771.8 m A·h/g,远高于理论比容量(331.6 mA·h/g);在3000 m A/g的高电流密度下循环500次后,其仍能保持320 mA·h/g的可逆比容量,接近其理论比容量,容量保持率高达95.1%.La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物储锂性能的大幅度提高,主要归因于熵稳定的晶体结构和多主元协同效应,使其具有较大的锂离子扩散系数(11.2×10~(-18)cm^(2)/s)和较高的赝电容贡献.

关键词：锂离子电池高熵氧化物钙钛矿结构负极材料赝电容

一步电沉积法制备硫化镍/泡沫镍材料及其赝电容性能研究

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化工学报 2020年第4期71卷 1836-1843页

作者：赵少飞刘鹏李婉萍曾小红钟远红余林曾华强广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 纳米生物实验室新加坡138669

通过一步电化学沉积法在泡沫镍(Ni foam,NF)集流体上制备了3D硫化镍(Ni3S2)材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备材料的物化结构和形貌进行了表征,并采用循环伏安法(CV)... 详细信息

通过一步电化学沉积法在泡沫镍(Ni foam,NF)集流体上制备了3D硫化镍(Ni3S2)材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备材料的物化结构和形貌进行了表征,并采用循环伏安法(CV)、恒流充放电法(GCD)研究了其作为超级电容器电极的电化学性能。测试结果表明,制备的Ni3S2/NF-10材料具有相互连接的3D结构,表现出优异的赝电容性能。在1 A/g电流密度下,比电容高达2850 F/g。将电流密度提高到10 A/g,该材料比电容仍能达到1972 F/g,说明其具有优异的倍率性能。测试结果表明所制备的Ni3S2材料有望应用于电化学储能领域。

关键词：超级电容器硫化镍赝电容电沉积电化学泡沫镍

具有高比电容的纳米Ni-MOF/GO的制备及赝电容特性研究

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化工新型材料 2023年第5期51卷 106-112页

作者：孙杨程子洋魏居媛李欣雨方静怡汪美芳安徽工程大学化学与环境工程学院芜湖241000 皖南医学院药学院芜湖241000 安徽医科大学临床药理研究所抗炎与免疫医学教育部重点实验室合肥230032

以不同温度和不同制备时间作为实验条件,采用溶剂热法制备了1#、2#、3#三类Ni-MOF材料。然后,将MOF材料中的3#和氧化石墨烯(GO)等多孔碳材料复合,测得其具有优异的电化学性能。3#在50mA/g时的比电容达700F/g,在500mA/g通过100次循环后... 详细信息

以不同温度和不同制备时间作为实验条件,采用溶剂热法制备了1#、2#、3#三类Ni-MOF材料。然后,将MOF材料中的3#和氧化石墨烯(GO)等多孔碳材料复合,测得其具有优异的电化学性能。3#在50mA/g时的比电容达700F/g,在500mA/g通过100次循环后仍有电容为222F/g,可保持3#器件初始电容的58.9%以上。3#/GO在500mA/g时表现出412F/g的高质量比电容,并且在100次循环后,保持其初始电容的72%以上。该器件的最大能量密度和最大功率密度分别为11.58Wh/kg和46.32W/kg。通过X射线衍射、X射线光电子能谱技术、比表面积和氮气吸脱附、红外光谱和扫描电子显微镜等测试,证实了GO能显著地改善MOF赝电容的电化学性能。

关键词：赝电容 MOF 氧化石墨烯

Cu_(3)Si负极脱/嵌锂过程的赝电容行为与二级相变的关联性

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化学学报 2021年第12期79卷 1511-1517页

作者：史傲迪陈思郑淞生王兆林厦门大学能源学院福建厦门361102

高能量密度的锂离子电池的应用日趋广泛,寻找兼具高能量密度、快速充放电、长循环寿命能力的材料成为了研究热点.采用冶金法制备了纯度较高的Cu_(3)Si相,扣式半电池测试表明,Cu_(3)Si负极在0.1C倍率下首圈放电比容量759m Ah·g^(-1),首... 详细信息

高能量密度的锂离子电池的应用日趋广泛,寻找兼具高能量密度、快速充放电、长循环寿命能力的材料成为了研究热点.采用冶金法制备了纯度较高的Cu_(3)Si相,扣式半电池测试表明,Cu_(3)Si负极在0.1C倍率下首圈放电比容量759m Ah·g^(-1),首圈库伦效率96.56%,循环200圈之后放电比容量是822m Ah·g^(-1),容量保持率达到98%.且其充放电曲线为斜坡状,具有赝电容特性.首次发现了Cu_(3)Si材料兼具电池和电容属性,二者共同储存了电荷,且以电容贡献率为主.经嵌锂后的Cu_(3)Si样品的差示扫描量热法(DSC)曲线在550~600℃有一个明显台阶,对应于比热容的变化,且充放电前后样品的物相并未发生改变,说明Cu_(3)Si脱嵌锂非一级相变,而是二级相变.因此,就Cu_(3)Si材料而言,二级相变的氧化还原过程在电化学特性上表现为赝电容行为.

关键词：冶金法 Cu_(3)Si 电化学特性赝电容二级相变

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自支撑硫镍基电极材料制备及其赝电容性能

化学进展 2020年第10期32卷 1582-1591页

作者：赵少飞刘鹏程高余林曾华强广东工业大学轻工化工学院广州510006 纳米生物实验室新加坡138669

硫镍基赝电容超级电容器具有较高的比电容和功率密度等优点,是下一代理想的储能装置之一,但其实际应用受到其活性材料的制约,如导电性低和循环性能差等。研究者围绕增强硫镍基赝电容电极材料导电性和提升循环稳定性进行了大量的研究工... 详细信息

硫镍基赝电容超级电容器具有较高的比电容和功率密度等优点,是下一代理想的储能装置之一,但其实际应用受到其活性材料的制约,如导电性低和循环性能差等。研究者围绕增强硫镍基赝电容电极材料导电性和提升循环稳定性进行了大量的研究工作。其中,构建自支撑的电极材料被认为是一种降低活性材料和集流体之间界面电阻的有效方法。本文综述了制备自支撑硫镍基赝电容电极的常见方法,并就活性材料的形貌与性能关系进行了总结,主要着眼于集流体改性、离子掺杂、复合材料构建及形貌调控优化等。最后对自支撑硫镍基赝电容电极材料的研究方向进行了展望。

关键词：超级电容器赝电容硫镍比电容循环性能

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非晶态氧化铌低电位电化学赝电容行为

科学通报 2019年第32期64卷 3364-3370页

作者：蒯笑笑周绍雯赵建庆高立军苏州大学能源学院

超级电容器具有高功率和长循环寿命的优点,但与锂离子电池相比,其能量密度通常较低.一些金属氧化物可以稳定高速地充电和放电,其行为类似于赝电容,原因在于发生在表面的可逆氧化还原反应.本工作研究了非晶态α-Nb2O5材料在LiPF6基有机... 详细信息

超级电容器具有高功率和长循环寿命的优点,但与锂离子电池相比,其能量密度通常较低.一些金属氧化物可以稳定高速地充电和放电,其行为类似于赝电容,原因在于发生在表面的可逆氧化还原反应.本工作研究了非晶态α-Nb2O5材料在LiPF6基有机电解质中的电化学行为.在0.1 V(vs.Li/Li^+)低电位下,表现出可逆的Li^+嵌入/脱嵌行为,循环伏安测试曲线在多个循环周期中均显示出矩形形状,表现为典型的赝电容行为.这种特性使得以α-Nb2O5为负极材料和活性炭为正极材料的混合超级电容器可充电至4.5 V的高电压.由于超级电容器的能量密度为E=1/2CV^2,该混合超级电容器的能量密度可达178.5 Wh/kg(基于两个电极的活性物质质量).

关键词：五氧化二铌非晶态赝电容低电位

赝电容特性的三维SnS2/碳复合材料的制备及其储锂性能

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储能科学与技术 2020年第5期9卷 1467-1471页

作者：马新刚臧玉魏谢连科尹建光张国英马荣春袁宪正国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250002 山东大学环境科学与工程学院山东青岛266237

通过将电极材料纳米化并与导电材料复合被证实有助于提升合金转化型材料的储锂性能。通过在氮和磷掺杂的三维碳骨架材料表面引入碳包覆的SnS2超细纳米颗粒获得了具有赝电容特性的电极材料,将其应用于锂离子电池时,展现了优异的倍率特性... 详细信息

通过将电极材料纳米化并与导电材料复合被证实有助于提升合金转化型材料的储锂性能。通过在氮和磷掺杂的三维碳骨架材料表面引入碳包覆的SnS2超细纳米颗粒获得了具有赝电容特性的电极材料,将其应用于锂离子电池时,展现了优异的倍率特性和循环稳定性。通过循环伏安对材料的储锂机理进行了分析,其中三维网络结构有利于离子和电子的快速传输,并且能够提供更多的活性位点从而提升材料的比容量;同时超细的SnS2纳米颗粒可以有效缓解充放电过程中的体积膨胀,保证电极材料的结构稳定性。

关键词：锂离子电池负极高性能赝电容