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2014年  第29卷  第4期

Graphical Contents
2014, 29(4).
摘要(612) PDF(227)
摘要:

 

 

 
 

 
2014, 29(4).
摘要(595) PDF(552)
摘要:

 
美碳赋
王寒冰
2014, 29(4).
摘要(565) PDF(741)
摘要:
碳质材料在锂硫电池中的应用研究进展
张 强, 程新兵, 黄佳琦, 彭翃杰, 魏 飞
2014, 29(4): 241-264.
摘要(2073) PDF(1112)
摘要:
随着石墨负极的成功商用,锂离子电池在智能手机、笔记本电脑等便携式电子设备中已得到广泛的应用。经过20 多年的发展,现有基于嵌锂化合物正极的锂离子电池已接近其理论容量,但仍不能满足高速发展的电子工业和新兴的电动汽车等行业的要求,寻找具有更高能量密度的电池系统迫在眉睫。锂硫电池系统具有极高的理论能量密度,在多种储能系统中是最具潜力的一种二次电池。但是锂硫电池中也存在硫的电导率极低、多硫化物溶解迁移等问题,使其在走向实用化的过程中遇到许多困难。纳米碳质材料在新型锂硫电池的开发过程中处于重要地位,通过纳米炭的引入,可以获得导电复合正极材料,控制多硫化物的穿梭,从而有望实现正极硫材料的高效利用。综述了基于纳米炭鄄硫复合正极材料,尤其是碳纳米管、石墨烯、多孔炭以及其杂化物等材料复合的电极,分析其结构与锂硫电池性能的关系,并展望锂硫电池的发展方向。
锂空气电池中的碳基材料:优势与挑战
魏伟, 王大伟, 杨全红
2014, 29(4): 265-271.
摘要(806) PDF(1554)
摘要:
碳基材料具有丰富多元的形态和优异的性能,是目前储能材料的重要组成部分。简要评述碳基材料作为锂空气电池阴极时结构与性能的关系,讨论碳基材料的结构设计与功能调控的重要性,指明碳基材料在锂空气电池中的研究重点,并对其在锂空气电池中的应用进行了展望。
炭材料在全钒氧化还原液流电池中的电化学活性
魏冠杰, 范新庄, 刘建国, 严川伟
2014, 29(4): 272-279.
摘要(1073) PDF(1261)
摘要:
炭材料在全钒氧化还原液流电池(钒电池)中主要用作电极。由于传统炭材料对钒电对氧化还原反应的电化学活性较差,因此,对以石墨毡为代表的炭材料电化学活性研究成为钒电池电极研究的重要组成部分。研究从石墨毡电极改性和炭材料作为催化剂应用两方面详述炭材料在钒电池中的电化学活性研究现状,先介绍含氧官能团和含氮官能团对钒电对氧化还原反应的电催化作用,回顾碳纳米管和石墨烯两类新型炭材料在钒电池中的应用。对炭材料电化学活性的今后研究工作进行展望,通过对炭材料性构关系的全面了解和对碳电极上的钒电对电化学反应过程动力学的深入研究,才能为炭材料在钒电池中的实际应用奠定扎实的理论和应用基础。
煤焦油合成氮掺杂中孔炭纳米片及其储锂性能
王浩强, 赵宗彬, 陈 梦, 肖 南, 李蓓蓓, 邱介山
2014, 29(4): 280-286.
摘要(884) PDF(786)
摘要:
以煤焦油为碳源,三聚氰胺为氮源,MgO 纳米片为模板,通过预氧化和炭化过程合成出氮掺杂中孔炭纳米片 (NMCNs),可实现对中孔炭材料的孔结构和氮掺杂含量的调控。所制中孔炭材料具有独特的中孔和片状结构,比表面积较大(1209m2 / g),氮掺杂量较高(8. 6% )。将其应用于锂离子电池负极材料,NMCNs 展现出比容量高和循环稳定性优良的特性,在电流密度为100mA / g 时具有高达1 000mAh / g 的比容量。
碳纳米管复合磷酸铁锂材料的制备及性能
骆文彬, 闻 雷, 罗洪泽, 宋仁升, 翟玉春, 刘 畅, 李 峰
2014, 29(4): 287-294.
摘要(977) PDF(813)
摘要:
结合磷酸铁锂纳米化,并利用碳纳米管良好的导电性和大长径比等优良特性,采用喷雾干燥方法制备出碳纳米管原位复合磷酸铁锂正极材料。碳纳米管在材料合成过程中均匀分散在活性物质中,形成连续贯通的三维导电网络,这种结构可显著提高磷酸铁锂正极材料的电子导电性和锂离子的扩散速率。所得材料具有良好的大电流放电特性,在50 C 充放电时, 比容量达到99mAh / g;同时该材料也具有优异的循环性能,在10 C 大电流充放电的情况下,450 次循环后容量保持率仍大于 90%
炭涂层硅/ 石墨烯纳米复合材料的制备及其储锂性能
李 海, 吕春祥
2014, 29(4): 295-300.
摘要(829) PDF(995)
摘要:
石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800 °C 1 h)制备出炭涂层硅/ 石墨烯 (Si@ C / G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si 纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm 的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si @ C 纳米粒子,且两者具有较强的相互作用。作为锂离子电池负极材料,Si@ C / G 电极具有较高的库仑效率,在500mA·g-1 的电流密度下,100 卷循环后比容量为1431mAh·g-1 ,表现出优越的循环稳定性。Si@ C / G 优异的电化学性能归因于石墨烯片层的高导热率、高导电率和优良的机械柔韧性。
用于锂离子电池的Fe3 O4 / C 纳米结构的可控制备
邓洪贵, 金双玲, 詹摇亮, 金鸣林, 凌立成
2014, 29(4): 301-308. doi: 10.1016/S1872-5805(14)60139-6
摘要(801) PDF(560)
摘要:
采用溶剂热反应并经在氮气中煅烧的方法制备出不同形貌的Fe3 O4 / C 纳米复合物。无需表面活性剂或模板剂,仅通过调控反应物的浓度,合成出花状、纳米片状、空心球形结构3 种纳米结构,并对不同形貌的形成机理进行探讨。此外,三种不同形貌样品的电化学结果表明,花状样品的电化学综合性能显著优于另外两种形貌,在5 C 的充放电电流下,其可逆比容量能达到227mAh / g,而空心球形、纳米片状结构样品的容量则分别为45、10mAh / g。
石墨烯包覆炭硫复合物正极材料的制备及其电化学性能
李芳菲, 吕 伟, 牛树章, 李宝华
2014, 29(4): 309-315. doi: 10.1016/S1872-5805(14)60140-2
摘要(953) PDF(1162)
摘要:
利用石墨烯作为新型的阻挡层,设计并制备出具有核壳结构的石墨烯包覆多孔炭/ 硫复合材料,抑制锂硫电池中的 “穿梭效应冶,以提高正极材料的循环性能。该结构利用多孔炭材料作为储存硫的载体,而石墨烯作为阻挡层可以限制充放电过程中形成的多硫化物向体相电解液中的扩散,从而实现对正极材料的容量和循环性能的提高。此外,提出一种简便的组装方法来实现石墨烯在多孔炭/ 硫复合材料表面的包覆。利用氧化石墨烯在液相还原过程中官能团的去除来降低亲水性,从而使其自发地包覆在不亲水的多孔炭/ 硫复合材料表面,形成石墨烯包覆的核壳结构。
氧化亚锰/ 石墨烯复合材料的简易合成及其高效储锂性能
高 峰, 曲江英, 赵宗彬, 董琰峰, 杨 卷, 董 强, 邱介山
2014, 29(4): 316-321. doi: 10.1016/ S1872-5805(14)60141-4
摘要(751) PDF(1157)
摘要:
在不添加锰源的情况下,将改进Hummers 法制备的硫酸锰/ 氧化石墨烯悬浊液直接通过NaOH 碱溶液原位沉淀形成四氧化三锰/ 氧化石墨烯复合物,并在氢气气氛下处理得到氧化亚锰/ 石墨烯复合材料。将该复合材料用于锂离子电池的负极材料,锂离子电池性能优良。在100mA·g-1 电流密度下,其比容量达到870mAh·g-1 ,明显高于相同电流密度下氧化亚锰的比容量(456mAh·g-1 )。即使在1600mA·g-1 的高电流密度下,其比容量达390mAh·g-1 。这种简单、高效的合成方法可为合成锰基氧化物和石墨烯的复合材料提供一种新思路。
正极集流体为碳纳米管宏观膜的锂离子电池及其性能
钟盛文, 胡经纬, 吴子平, 梅文捷
2014, 29(4): 322-328.
摘要(1087) PDF(1113)
摘要:
采用超轻的碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)宏观膜替代传统的金属铝集流体,替换后的锂离子电池以LiCoO2 为活性物质,在1 C 条件下电池首次放电比容量为132. 8mAh·g-1 ,500 次循环后容量保持率高于80% ;当正极材料层面密度为16mg·cm-2 时,LiCoO2 -CNT 电极的能量密度比LiCoO2 -Al 电极提高25% ;同时,CNTs 膜作为正极集流体的电池自放电率低于1. 5% 。该CNTs 膜经电流刺激后仍保持较高的石墨化程度,相比金属集流体,其表面束状的多孔结构可有效保证正极材料层和集流体间的紧密接触。该膜有望替代传统铝箔成为新一代锂离子电池用集流体。
2014 石墨烯高峰论坛顺利召开
吕 伟, 郑晓雨, 康飞宇
2014, 29(4).
摘要(630) PDF(1106)
摘要: