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TiO_2包覆LiNi_0_5__省略_5_O_2的结构和电化学性能研究_钟清华

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研究与设计

2012.6Vol.36No.6

收稿日期:

2012-02-15作者简介:钟清华(1976—),男,江西省人,讲师,主要研究方向为电化学。

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TiO 2包覆LiNi 0.5Mn 0.5O 2的结构和电化学性能研究

钟清华1,袁中直2

(1.嘉应学院梅州师范分院,广东梅州514721;2.华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006)

摘要:通过溶胶-凝胶法在LiNi 0.5Mn 0.5O 2表面包覆一层TiO 2,采用X 射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)对材料的结构、

形貌及电化学性能进行了研究。实验结果表明,经过包覆后,有效地抑制了电解液对正极材料的侵蚀,包覆量为1.0%(质量分数)的放电容量略有提高,循环性能也得到明显改善。因此TiO 2包覆是改善LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料的电化学性能的有效方法。关键词:锂离子电池;LiNi 0.5Mn 0.5O 2;TiO 2;包覆中图分类号:

TM 912.9文献标识码:

A 文章编号:

1002-087X(2012)06-0798-03Structural characterization and electrochemical performance of TiO 2-coated of LiNi 0.5Mn 0.5O 2as cathode materials for Li-ion batteries

ZHONG Qing-hua 1,YUAN Zhong-zhi 2

(1.Meizhou Normal Branch,Jiaying University,Meizhou Guangdong 514721,China;

2.School of Chemistry ﹠Environment,South China Normal University,Guangzhou Guangdong 510006,China)

Abstract:TiO 2-coated LiNi 0.5Mn 0.5O 2materials were prepared by sol-gel method.The crystal structures and

morphology of the materials were investigated by X-ray diffraction (XRD)and scanning electron microscopy (SEM)

techniques.

The electrochemical properties were investigated by charge-discharge tests and electrochemical

impedance spectroscopy (EIS).The result shows that the coating film of TiO 2can reduce the corrosion of cathode materials in the electrolye.The discharge capacity of sample coated with 1.0%(mass fraction)TiO 2is increased slightly;also its cyclic stability is improved greatly.Therefore,the TiO 2coating technique is an effective method to improve the electrochemical properties of LiNi 0.5Mn 0.5O 2cathode material.Key words :lithium-ion battery;LiNi 0.5Mn 0.5O 2;TiO 2;coating 层状锂镍锰氧具有与钴酸锂相似的α-NaFeO 2层状结构,既有钴酸锂良好的循环性能,又有锰酸锂的高安全性能和价格低廉的优点,有可能替代钴酸锂成为具有竞争力的正极材料。在这种材料中,Ni 和Mn 分别以+2和+4价态形式存在[1-2]。其中Mn 4+的存在对于层状材料的结构起到支撑稳定的作用,在充放电的过程中,只有镍的价态发生改变。

这种材料在组装成电池后,与电解液直接接触,会导致正极材料的电化学性能不好。在高的开路电压时[2],电解液会有缓慢分解的现象,并且在高电压下的正极材料具有较强的氧化性,加速了电解液的分解,会产生一些有害的副产物;同时,电解液还会浸蚀正极材料,这样电解液与正极材料相互作用会导致电池的自放电增大,循环性能变差,也影响到电池的安全性能。为了克服正极材料与电解液的相互作用,通常是采用表面包覆的方法避免正极材料和电解液的直接接触。对正极材料进行包覆的方法主要有两类[3]:一类是对正极材料粉末进行包覆,另一类是对电极薄膜进行包覆。对材料粉末进行包覆

的优点是所有的粒子都可以均匀地被包覆,但是表面包覆后有可能使粒子之间接触不充分及影响电极的导电率。电极薄膜包覆虽然不会影响粒子的接触和电极的导电率,但是很难达到均匀包覆的效果。包覆材料粉末常用的方法有化学沉淀法[4]、溶胶-凝胶法[5]、微乳胶法[6]、表面活性剂法[7]等,用于包覆正极材料颗粒比较简单,容易操作,适合大规模生产。薄膜电极的包覆方法主要有射频磁控溅射法[8]、

等离子体化学气相沉积法[9]和脉冲激光沉积法[10]等,这些方法都需要比较昂贵的设备,并且大量生产不太容易。

对于钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂进行包覆的研究比较多,文献报道也比较多。

但是关于LiNi 0.5Mn 0.5O 2包覆的研究报道比较少。本文是以钛酸四丁酯为原料合成二氧化钛包覆的LiNi 0.5-Mn 0.5O 2材料,操作简单,容易大规模生产,并对包覆后材料的结构变化和电化学性能做了研究。

1实验

1.1包覆LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料的制备

LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料合成按本课题组方法[11]。制备包覆材料是按照质量比为m (TiO 2)/m (LiNi 0.5Mn 0.5O 2)=0、1.0%、2.0%,将适量的钛酸四丁酯溶解到乙醇中,加入材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2,

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拌4h 后,放在干燥箱中将乙醇蒸干,然后放在550℃的马弗炉中灼烧5h 后得到二氧化钛包覆的LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料,合成时样品中包覆物的质量比分别为0、1.0%、2.0%,分别记为样品a 、

b 、

c 。1.2X 射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的表征

用X 射线衍射仪对样品进行物相分析,其中CuK α靶为辐射源,电压为30kV ,管电流为20mA ,步宽为0.02°,扫描范围10°~80°。扫描电子显微镜为FEI-XL30(philip 公司,荷兰),

加速电压为10kV ,所有的测试均在室温下进行。1.3电化学性能测试

将合成的材料作为活性物质,按照质量比为m (活性物质)∶m (乙炔黑)∶m (PVDF)等于8∶1∶1的比例均匀混合,加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂,

搅拌成膏状,均匀涂在铝箔上。先放在80℃干燥箱中10h ,然后放在120℃真空干燥箱中12h ,制成工作电极,金属锂片为负极,Cel-gard2400微孔聚丙烯膜为隔膜,以1mol/L LiPF 6/(EC+DMC+EMC)(体积比为1∶1∶1)为电解液,

在充满氩气的手套箱内装成2016型扣式电池。充放电测试用LAND 电池测试系统(CT2001A ,武汉金诺电子有限公司),起止电压为2.8~4.2V 。电化学阻抗是在PGSTAT-30(Autolab ,荷兰)仪器上测量,频率范围100kHz ~0.01Hz ,

交流信号为5mV 的正弦波。2结果与讨论

2.1样品的结构与形貌分析

图1是包覆不同质量分数二氧化钛的样品的XRD 谱图。从图1可见,虽然包覆不同量的二氧化钛,衍射图中各特征峰位置没有发生明显的变化,依然是α-NaFeO 2层状结构,属于R3m 空间群。表明材料被包覆后,其层状结构没有变化,金属Ti 没有进入母体的晶格内,没有改变材料的晶体结构。在这种α-NaFeO 2层状结构中,

Li +占3a 的位置,Ni 2+和Mn 4+占3b 位置,O 2-占3c 位置。由于Li +半径(R =0.069nm)和Ni 2+半径(R =0.076nm)接近,因此在合成晶体时晶体结构会发生错位,即过渡金属层中的镍离子有部分占据锂离子的3a 的位置,锂离子占镍离子的3b 的位置。根据文献[4,6],可以用I 003/I 104值来表征材料层状结构中的位错现象。一般当I 003/I 104>1.60表示材料的结构位错较小,具有相对理想的层状结构,一般比值越大,材料的结构位错越小,具有更理想的层状结构。从表1中

可见,不同包覆量之间的晶胞参数变化很小,包覆与没有包覆的材料的I 003/I 104比值变小,

原因是包覆的样品在550℃灼烧5h ,导致它的阳离子混乱度增大,结果包覆材料的I 003/I 104变小。

图2是包覆不同量的TiO 2的扫描电镜图,(a)、(b)、(c)分别是包覆TiO 2质量分数为0.0%、1.0%和2.0%的照片。由图2可见,包覆前颗粒的轮廓较为清晰,颗粒相对比较均匀,而包覆后晶粒轮廓比较模糊,晶粒的表面有些小片,伴有颗粒团聚的现象。这表明TiO 2在包覆的过程中不只是包覆单个的Li-Ni 0.5Mn 0.5O 2颗粒表面上,还将部分团聚的LiNi 0.5Mn 0.5O 2包覆起来。

2.2TiO 2包覆LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料的充放电性能测试

结果与分析

组装成扣式电池进行充放电测试,参比电极和对电极都是金属锂片。存放24h 后,在室温(25℃)条件下,在LAND 电池测试系统下进行测试,起止电压为2.8~4.2V ,在0.1C 的小电流下放电的首次放电曲线图如图3所示。从图3可见,在小电流的情况下,材料的相对放电比容量比较大,包覆不同量的二氧化钛,其放电比容量是不同的。包覆质量分数为1.0%的样品的放电比容量最大,为183mAh/g ;没有包覆的样品的材料的放电比容量是其次,为172mAh/g ;包覆质量分数2.0%的材料的放电比容量是163mAh/g 。这可以看出,正极材料Li-Ni 0.5Mn 0.5O 2包覆二氧化钛以后,

材料的放电比容量有所增加,但是随着包覆的二氧化钛增加到一定量后,材料的放电比容量反而降低。由此可见,适量的包覆活性物质可以提高材料的放电容量。包覆质量分数1.0%为佳,

可能是在这个范围内,二

C P S

/()(a);(b) 1.0% TiO (c) 2.0% TiO á?

á;图1包覆不同质量分数的样品的XRD 谱图

图2包覆不同量TiO 2样品的SEM 图

/(mAh g )?á

V /V

图3包覆不同量TiO 2的样品的0.1C 放电曲线图(1C 为280mA/g)

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氧化钛把活性正极材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2完全包覆,使其与电解液隔开,减少了活性材料与电解液的接触面积,抑制了正极材料与电解液的反应,从而降低了电极材料在充放电过程中的极化,在循环过程中较为平稳。而过多的二氧化钛包覆则降低了活性物质的量,材料c 包覆质量占2.0%时使活性物质的量降低,故而放电容量降低。

图4是包覆不同量的TiO 2的样品的电池在2C 时的放电比容量与循环曲线图,循环30次。从图4可见,包覆质量分数为1.0%的样品b 在30次循环中放电比容量最高,没有包覆的样品a 的放电比容量是其次,而包覆二氧化钛质量分数2.0%的样品c 的放电比容量最低,这与前面的小倍率放电一致。包覆以后样品b 、

c 的放电比容量比较平稳,没有包覆的a 放电比容量的起伏相对比较大。样品a 循环30次以后,放电比容量由133.8mAh/g 降到128.2mAh/g ,

容量的保持率在95.8%;样品b 循环30次以后,放电比容量由135.1mAh/g 稍微降到133.2mAh/g ,容量的保持率是98.6%;而样品c 在此条件下循环30次后,放电比容量由128.5mAh/g 降到126.4mAh/g ,容量的保持率为98.4%。可见,

包覆以后在相同条件下活性物质的容量保持率比没有包覆的更高,循环30次以后还有比较高的容量保持率。

2.3TiO 2包覆LiNi 0.5Mn 0.5O 2材料的阻抗测试结果与

分析

用前面做充放电测试30次的样品a 和b 的电池做阻抗测试。先存放24h ,

在3.2V 电压下极化3600s 。图5是样品a 和b 的电化学阻抗,其图谱主要由一个半圆和一条直线组成。半圆和直线反映体系的电化学过程,图形可以分为三个部分:高频区有一段较小的弧,中低频区有一段近似半圆,低频区有一斜线。高频区的弧反映的是Li +在表面膜中的迁移,中低频区反映Li +在表面膜和活性物质的界面发生的电子交换,低频区的斜线反映了锂离子在活性物质中晶格的扩散。图5显示包覆试样的中低频半圆比没有包覆的相应半圆小,这表明包覆试样的钝化膜电阻和电荷转移均小于没有用TiO 2包覆试样的相应阻抗值。当试样的表面被TiO 2包覆时,正极材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2与电解液直接接触的机会降低了,降低了界面膜电阻,并使材料的表面结构更稳定。所以TiO 2包覆试样后固液界面膜阻抗值和电荷转移电阻均比没有包覆时的相应要小,

同时改善了电池的循环性能。

3结论

本文采用溶胶-凝胶法在正极材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2表面,用不同质量分数的TiO 2进行了包覆,检测表明少量的包覆以后材料的结构没有变化。通过充放电测试表明,包覆TiO 2质量为1.0%的材料比没有包覆的放电比容量得到提高,电化学循环性能更好。交流阻抗测试的实验结果证明TiO 2的包覆能阻止电解液对正极材料的溶解和侵蚀,降低了电极界面电阻。所以,TiO 2的包覆能有效改善锂离子正极材料LiNi 0.5Mn 0.5O 2的电化学性能。

参考文献:

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电源技术,2009,33(7):543-546.

/(m A h g )

?

图4包覆不同量TiO 2的样品在2C 时的循环性能

Z /?Z á?

/?图5样品a 和b 的交流阻抗图谱

锂电负极有哪些核心性能指标负极材料的发展情况和趋势的概述

锂电负极有哪些核心性能指标负极材料的发展情况和趋势的概述锂电负极二十年复盘与展望 投资观点: 负极的技术指标众多,且难以兼顾。 负极材料有克容量、倍率性能、循环寿命、首次效率、压实密度、膨胀、比表面积等多项性能指标,且难以兼顾,如大颗粒的压实密度好、克容量高,但倍率性能不好;小颗粒反之。负极制造商需要通过优化生产工艺,提高材料的整体、综合性能。 凭借资源和工艺优势,用十年时间打败日本完成国产化。 目前主流的负极仍然是天然石墨和人造石墨,天然石墨是从黑龙江、青岛的矿山采矿并经过浮选、球形化、表面包覆制成,人造石墨则是以石油或煤化工的副产物煤焦油沥青或减压渣油为原料,经延迟焦化制成针状焦,并经过造粒、石墨化制成。2000年之前,负极行业全部掌握在日本企业手中,之后经过贝特瑞(首家掌握天然鳞片石墨的球形化技术,还掌控上游的矿山和浮选)、上海杉杉(国产化CMS打败日本大阪煤气、05年首创FSN-1之后十年都是行业模仿抄袭的对象)、江西紫宸(G1系列高各向同性、极低的膨胀,实现FSN-1之后的又一次突破)三家企业长时间的努力,目前日本企业的占有率仅剩三成左右。人造石墨替代天然石墨仍是未来的趋势。 从供应链来看,国内动力电池基本全部使用循环、膨胀、倍率性能更优的人造石墨,国外动力电池(除松下外)则以价格低廉的天然石墨为主。消费电池方面也是天然石墨的用量更大,但以ATL为代表的软包电池和松下为代表的超高容量圆柱电池,则偏爱人造石墨。从未来的趋势来看,LG等日韩动力电池厂商将转向人造和天然混合的复合石墨,提高人造石墨的用量;消费电池中,软包和超高容量圆柱电池的渗透率也将持续提升,因此人造石墨仍将继续对天然石墨形成替代。 江西紫宸收入规模已超过上海杉杉成为国内第一人造石墨负极制造商,国际上也仅次于日立化成排名全球第二。市场普遍认为江西紫宸主要生产消费电池的负极材料,未来增长空间有限。但我们认为,消费电池虽然行业增长不快,但目前主要采用天然石墨,随着软包

电化学分析技术.

第五篇电化学分析技术 第一章电分析化学导论 电化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。电化学性质表现于化学电池中,它包括电解质溶液和放置于此溶液中的两个电极,有时还包括与之相连系的电源装置。化学电池本身能输出电能的,称为原电池;在外电源作用下,把电能转换为化学能的称为电解池。电解池和原电池中发生的一切电现象,如溶液的导电、电极与溶液界面间的电位、电流、电量、以及电流~时间曲线、电流~电位曲线等都与溶液中所存在的电解质的含量有关。研究这些电现象与溶液中电解质浓度之间的关系是电化学分析的主要内容之一。因为电化学分析就是利用这些关系把被测物质的浓度转化为某种电讯息而加以测量的。在不同讯息的转换中,力图准确、灵敏并应具有一定的特效性,才能应用于分析。为此目的,电化学分析还应注意改进所使用的测量仪器以及实验方法和技术,因此本课程应当包括方法原理,仪器测量技术和实际应用等方面。 §1.1 电分析化学的发展 电分析化学的发展具有悠久的历史,它与化学、物理、生物、计算机等学科的发展紧密相关。早在1801年,铜和银的电解定性分析就已问世,经过半个多世纪才将电解分析用于铜的定量测定。1893年、1910年和1913年相继出现了电位分析、电导分析和库仑分析。1920年成功制备了pH 玻璃电极,简捷地测定了溶液pH。这是一个重要的发明,它推动了整个分析化学的发展,并为电位分析中酸碱滴定创造了重要的条件。1922年捷克化学家J Heyrovsky 首创极谱分析,标志着电分析方法的发展进入了新的阶段。此后相继出现了交流示波极谱、交流极谱、方波极谱和脉冲极谱等。1964年日本留学生Kuwana在R N Adams教授指导下,将电化学与光化学结合,提出了光谱电化学。1966年S Frant和J Ross首创固态膜和单晶(LaF3)膜的F-选择性电极。此后在世界范围内出现了研究离子选择性电极的热潮,制成了多种多样的阳离子和阴离子的选择性电极。1972年K B Oldham等和1975年M Goto等先后提出了卷积伏安法和去卷积伏安法。1973年R F Lane和A T Hubbard利用铂电极表面吸附具有不同基团的烯属类化合物,再吸附磺基水杨酸根,制成了第一支吸附型的测定Fe(Ⅲ)的化学修饰电极。这种电极突破了电极上电子授受的单一作用,通过物理的、化学的手段在电极表面接上

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复习题库 绪论 1、仪器分析法: ()2、以下哪些方法不属于电化学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、库仑分析法 D、电解分析法()3、以下哪些方法不属于光学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、紫外-可见吸收光谱法 D、原子吸收法 ()4、以下哪些方法不属于色谱分析法。 A、荧光广谱法 B、气相色谱法 C、液相色谱法 D、纸色谱法 5、简述玻璃器皿的洗涤方法和洗涤干净的标志。 6、简述分析天平的使用方法和注意事项。 第一章电位分析法 1、电化学分析法: 2、电位分析法: 3、参比电极: 4、指示电极: 5、pH实用定义: ()6、以下哪些方法不属于电化学分析法。 A、荧光光谱法 B、电位法 C、库仑分析法 D、电解分析法()7、在电位分析法,作为指示电极,其电极电位应与测量离子的活度。 A、符合能斯特方程式 B、成正比 C、与被测离子活度的对数成正比 D、无关 ()8、饱和甘汞电极的外玻璃管中装的是。 A、0.1mol/L KCl溶液 B、1mol/L KCl溶液 C、饱和KCl溶液 D、纯水 ()9、关于pH 玻璃电极膜电位的产生原因,下列说法正确的是。 A、氢离子在玻璃表面还原而传递电子 B、钠离子在玻璃膜中移动 C、氢离子穿透玻璃膜而使膜内外氢离子产生浓度差 D、氢离子在玻璃膜表面进行离子交换和扩散的结果 ()10、下列不是直接电位法中常用的pH标准缓冲溶液。

A、pH=4.02 B、pH=6.86 C、pH=7.00 D、pH=9.18 ()11、实验室常用的pH=6.86(25℃)的标准缓冲溶液为。 A、0.1 mol/L 乙酸钠+ 0.1 mol/L 乙酸 B、0.025 mol/L 邻苯二甲酸氢钾 C、0.1 mol/L 氢氧化钠 D、0.025 mol/L 磷酸二氢钾和磷酸氢二钠 ()12、pH复合电极的参比电极是。 A、饱和甘汞电极 B、银-氯化银电极 C、铂电极 D、银电极 ()13、经常不用的pH复合电极在使用前应活化。 A、20min B、30min C、12h D、8h ()14、pH复合电极在使用前应用下列哪种溶液活化。 A、纯水 B、饱和KCl 溶液 C、0.1mol/L KCl 溶液 D、0.1mol/LHCl溶液 ()15、已知待测水样的pH大约为5左右,定位溶液最好选。 A、pH4 和pH7 B、pH2 和pH7 C、pH7 和pH9 D、pH4 和pH9 ()16、已知待测水样的pH大约为8左右,定位溶液最好选。 A、pH4 和pH7 B、pH2 和pH7 C、pH7 和pH9 D、pH4 和pH9 ()17、用离子选择性电极进行测量时,需用磁力搅拌器搅拌溶液,这是为了。 A、减小浓差极化 B、加快响应速度 C、使电极表面保持干净 D、降低电极电阻 20、一般测量电池电动势的电极有电极和电极两大类。 21、直接电位法中,常用的参比电极是,常选用的敏感电极是。 22、在电位分析法中,对参比电极的主要要求是电极的电位已知且,最常用的参比电极有电极和电极。 23、电位分析法是通过测定来求得物质含量的方法,此方法又可分为电位法和电位法两大类。 25、溶液pH测定的基本原理是什么?怎样用pH计测定溶液的pH值? 28、玻璃电极与饱和甘汞电极组成化学电池,在25℃时测得pH=4.00的标准缓冲溶液的电池电动势为0.209V。当下列未知溶液的电动势为:(1)0.088V;(2)-0.17V,求未知溶液的的pH 值。(10分)

电化学工作站技术参数

电化学工作站技术参数 1、仪器整体需为插板式设计,扩展槽至少3个,需配数据接口卡1个,提供4个外置设备 接口,连接大电流外置恒电位仪能做±8A充放电测试; 2、频率范围:10μHz~3MHz,模数分辨率不低于18 bit; 3、最大输出电流不低于±2.2 A;CV扫速范围:0.3 μV/s ~80 kV/s; 4、频率精度及频率分辨率至少达到0.0028%; 5、最高电流精度不低于0.05%; 6、测试阻抗精度:100 mΩ~10 MΩ/0.2%;1 mΩ~1 GΩ / 2%;30μΩ~1 GΩ/3%; 7、大电流外置恒电位仪调制输出频率范围不窄于10μHz-150KHz;输出功率不小于180W; 最大输出电流及电压不小于±8A,±18V;大电流外置恒电位仪必须可以驱动光源、控制光源强度、调制光谱; 8、外置光强计必须能实时检测样品被照射强度,能通过光强闭环控制系统实时反馈给大电 流外置恒电位仪对光源进行实时调节。 9、快速光强瞬态测试模块最高采样速率不低于16MHz(双通道),时间分辨率不超过60ns, 能用于快速光强瞬态测试,光电瞬态响应,电流遮断,电子寿命测试,载流子传输时间测试; 10、软件:具备交流阻抗测试,电荷提取测试,时间域测试,快速光强瞬态测试,动态调制光电压谱IMVS/光电流谱IMPS,光电流/光电压对快速变化光源的瞬态响应,斩光伏安测试。 11、配置要求: 除电化学工作站主机外还需有以下配件: ①大电流外置恒电位仪; ②光具座、外置光强计、光强放大反馈系统及光强闭环回路控制系统; ③快速瞬态记录仪; ④1000W/m^2 白光LED光源; ⑤340W/m^2 绿光LED光源。 12、需提供厂家宣传彩页或官网说明证明其投标响应参数的真实性。 13、技术服务要求 ①免费安装、现场培训,受训人员掌握仪器的基本原理、结构,达到独立操作和进行方法条件摸索开发的水平,能够对仪器进行日常维护。 ②厂家为用户免费保修至少一年,保修期自仪器验收合格之日起计算。 ③厂家接到用户维修申请后24小时内做出响应,并在三个工作日内派维修人员到现场维修。

锂离子电池高电压电解液体系的构建及电化学性能的研究

硕士学位论文 目录 摘要 ................................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................. I I 第1章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2锂离子电池发展史及基本原理简介 (1) 1.3锂离子电池非水电解液的研究 (4) 1.3.1 电解质锂盐 (5) 1.3.2 有机溶剂 (6) 1.4锂离子电池高电压电解液的研究进展 (7) 1.4.1 高电压电解液体系构建的思路 (7) 1.4.2 高电压电解液溶剂的研究 (8) 1.4.2.1 二腈类溶剂 (8) 1.4.2.2 砜类溶剂 (9) 1.4.2.3 氟代碳酸酯溶剂 (9) 1.4.2.4 离子液体 (10) 1.4.3 高电压电解液添加剂的研究 (11) 1.4.3.1含硫添加剂 (11) 1.4.3.2含硼类添加剂 (11) 1.4.3.3 有机磷类添加剂 (11) 1.5量子化学在锂离子电池中的应用 (12) 1.5.1 量子化学在锂盐中的应用 (12) 1.5.2 量子化学在溶剂及添加剂中的应用 (13) 1.6本论文研究内容及研究意义 (13) 第2章实验原料、仪器和表征方法 (14) 2.1实验药品及仪器 (14) 2.1.1 实验原料及化学试剂 (14) 2.1.2 实验仪器 (15) 2.2电池组件的制备及电池的组装 (15) 2.2.1 电解液的配置 (15) 2.2.2 电极片的制备 (16) 2.2.3 电池的组装 (16)

RSTF电化学工作站技术指标

RST5080F电化学工作站 技术指标、测试方法 一、技术指标: 1 仪器架构: 恒电位仪、恒电流仪、交流阻抗谱仪,F型 2 接地模式:可根据体系要求设置成实地模式或浮地模式 3 槽压: ±15V 4 电位扫描范围: ±12.8V 5 CV最小电位增量: 0.0125mV 6 电位控制精度:<±0.5mV 7 电位控制噪声: <0.01mV 8 电位上升时间: <0.25uS 9 电位测量零位: 自动校正 10 电位更新及阻抗采集速率: 10MHz 11 电位测量低通滤波器: 自动或手动设置 12 电位测量精度:满量程的0.1% 13 扫描速度: 0.000001V/S~20000V/S 14 参比电极输入阻抗//电容: >1013Ω// <10pF 15 最大恒电流输出:±0.5A 16 输入偏置电流: <0.1pA 17 电流测量分辨率: 电流量程的0.00076%,最小0.2fA 18 电流测量零位: 自动校正 19 电流测量量程: 1pA~0.5A(共25档) 20 前置放大倍数: 5×10×100 21 电流测量最高灵敏度: 1×10-12A/V 22 电流测量精度:满量程的0.1% 23 电流测量低通滤波器: 自动或手动设置 24 方波伏安法频率 1Hz~100kHz 25 交流伏安法频率 0.1Hz~10kHz 26 SHACV频率 0.1Hz~5KHz 27 交流阻抗谱频率: 0.00001Hz~1MHz(11个频段) 28 正弦波幅度: 0.01mV~2.3V 29 CA和CC脉冲宽度: 0.1mS~1200S 30 DPV脉冲宽度: 0.05mS~64S 31 IR降补偿:自动或手动设置(10Ω~1MΩ) 32 多阶跃循环次数: 1000次 33 限压反馈恒流换向时间: 0.1mS 34 电池全容量充电工步:激活、恒流、恒压、涓流

电化学分析法(最全)汇总

电化学分析法 [日期:2011-06-24] 来源:作者:[字体:大中小] 电化学分析法(electroanalytical chemistry)是根据电化学原理和物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立起来的一类分析方法。这类方法都是将试样溶液以适当的形式作为化学电池的一部分,根据被测组分的电化学性质,通过测量某种电参量来求得分析结果的。 电化学分析法可分为三种类型。第一种类型是最为主要的一种类型,是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的,这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等;第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示,所以又称为电容量分析法,如电位滴定法、电导滴定法等;第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相,然后用重量法测定其质量,称为电重量分析法,实际上也就是电解分析法。 电化学分析法与其他分析方法相比,所需仪器简单,有很高的灵敏度和准确度,分析速度快,特别是测定过程的电信号,易与计算机联用,可实现自动化或连续分析。目前,电化学分析方法已成为生产和科研中广泛应用的一种分析手段。 第一节电势分析法 电势分析法是一种电化学分析方法,它是利用测定原电池的电动势(即用电势计测定两电极间的电势差),以求得物质含量的分析方法。电势分析法又可分为直接电势法(potentiometric analysis)和电势滴定法(potentiometric titration)。 直接电势法是根据测量原电池的电动势,直接求出被测物质的浓度。应用最多的是测定溶液的pH。近些年来,由于离子选择性电极的迅速发展,各种类型的离子选择性电极相继出现,应用它作为指示电极进行电势分析,具有简便、快速和灵敏的特点,特别是它能适用于其它方法难以测定的离子。因此,直接电势法在土壤、食品、水质、环保等方面均得到广泛的应用。 电势滴定法是利用电极电势的变化来指示滴定终点的分析方法。电势滴定法确定的滴定终点比指示剂确定的滴定终点更为准确,但操作相对麻烦,并且需要仪器,所以电势滴定法一般适用于缺乏合适的指示剂,或者待测液混浊、有色,不能用指示剂指示滴定终点的滴定分析。 基本原理 在电势分析法中,构成原电池的两个电极,其中一个电极的电极电势能够指示被测离子活度(或浓度)的变化,称为指示电极;而另一个电极的电极电势不受试液组成变化的影响,具有恒定的数值,称为参比电极。将指示电极和参比电极共同浸入试液中构成一个原电池,通过测量原电池的电动势,即可求得被测离子的活度(或浓度)。 例如某种金属M与其金属离子Mn+组成的指示电极Mn+/M,根据能斯特公式,其电极电势可表示为:

最新《仪器分析》知识点整理

教学内容 绪论 分子光谱法:UV-VIS、IR、F 原子光谱法:AAS 电化学分析法:电位分析法、电位滴定 色谱分析法:GC、HPLC 质谱分析法:MS、NRS 第一章绪论 ⒈经典分析方法与仪器分析方法有何不同? 经典分析方法:是利用化学反应及其计量关系,由某已知量求待测物量,一般用于常量分析,为化学分析法。 仪器分析方法:是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法,用于微量或痕量分析,又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础,仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤,二者相辅相成。 ⒉仪器的主要性能指标的定义 1、精密度(重现性):数次平行测定结果的相互一致性的程度,一般用相对标准偏差表示(RSD%),精密度表征测定过程中随机误差的大小。 2、灵敏度:仪器在稳定条件下对被测量物微小变化的响应,也即仪器的输出量与输入量之比。 3、检出限(检出下限):在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量或最低浓度。 4、线性范围:仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的范围。 5、选择性:对单组分分析仪器而言,指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。 ⒊简述三种定量分析方法的特点和应用要求 一、工作曲线法(标准曲线法、外标法) 特点:直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求:试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内,绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法(添加法、增量法) 特点:由于测定中非待测组分组成变化不大,可消除基体效应带来的影响 应用要求:适用于待测组分浓度不为零,仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点:可扣除样品处理过程中的误差 应用要求:内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近,在相同检测条件下,响应相近,内标物既不干扰待测组分,又不被其他杂质干扰 第2章光谱分析法引论 习题1、吸收光谱和发射光谱的电子能动级跃迁的关系 吸收光谱:当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子或分子的两个能级间跃迁所需要的能量满足ΔE=hv的关系时,将产生吸收光谱。M+hv→M* 发射光谱:物质通过激发过程获得能量,变为激发态原子或分子M*,当从激发态过渡到低能态或某态时产生发射光谱。M*→M+hv 2、带光谱和线光谱 带光谱:是分子光谱法的表现形式。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生。 线光谱:是原子光谱法的表现形式。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的。 第6章原子吸收光谱法(P130) 熟识: 原子吸收光谱产生的机理以及影响原子吸收光谱轮廓的因素 了解: 原子吸收光谱仪的基本结构;空心阴极灯产生锐线光源的原理 掌握:火焰原子化器的原子化历程以及影响因素、原子吸收光谱分析干扰及其消除方法、AAS测量条件的选择及定量分析方法(实验操作) 1、定义:它是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收来进行定量分析的方法。基态原子吸收其共振辐射,外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。 原子吸收光谱位于光谱的紫外区和可见区。 2、原子吸收定量原理:频率为ν的光通过原子蒸汽,其中一部分光被吸收,使透射光强度减弱。 3、谱线变宽的因素(P-131): ⑴多普勒(Doppler)宽度ΔυD:由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变宽。 Doppler宽度随温度升高和相对原子质量减小而变宽。 ⑵压力变宽ΔυL(碰撞变宽):由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 外界压力愈大,浓度越高,谱线愈宽。 4、对原子化器的基本要求:①使试样有效原子化;②使自由状态基态原子有效地产生吸收;③具有良好的稳定性和重现形; ④操作简单及低的干扰水平等。 1.测量条件选择 ⑴分析线:一般用共振吸收线。 ⑵狭缝光度:W=DS没有干扰情况下,尽量增加W,增强辐射能。 ⑶灯电流:按灯制造说明书要求使用 ⑷原子条件:燃气:助燃气、燃烧器高度石墨炉各阶段电流值 ⑸进样量:(主要指非火焰方法) 2.分析方法 (1).工作曲线法 最佳吸光度0.1---0.5,工作曲线弯曲原因:各种干扰效应。 ⑵. 标准加入法 精品文档

技术指标和性能指标

电位滴定仪技术要求 一、品牌型号: 1.品牌:瑞士梅特勒 2.型号:新超越系列T5 二、运行环境 1、电源电压:100~240VAC±10%;频率:50~60HZ;环境温度:5--40℃;相对空气湿度: 31℃时最大80%。 2、用途 用于各种电化学滴定分析,如酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定、电导滴定、恒pH滴定、永停滴定、容量法卡氏水分测定、库仑法卡氏水分测定,两相滴定(如表面活性剂类样品)、光度滴定,并能直接测量pH值、离子浓度、氧化还原电位、温度、电导率值、极化电压、极化电流、透光率和吸光率等 三、技术指标 1、仪器的硬件连接 ①滴定仪控制方式:分体式七英寸中文彩色触摸屏和中文电脑软件双通道控制,自由切换。 ②搅拌方式:同时具有磁力搅拌器和螺旋桨搅拌器2种,搅拌速度随意可调。 ③电极接口类型:两个智能电势(mV/pH)测量电极接口、极化电极接口,温度电极接口, 电导率电极接口,库仑法电解电极接口,标配Lims接口。 2、电势(mV/pH)测量电极 2.1 mV测量电极接口 ①测量范围:-2000mV~2000mV ②分辨率:0.1mV ③最大的可能误差:0.2mV 2.2 pH测量电极接口 ①测量范围:-26.0~40.0pH ②辨率:0.001pH ③最大的可能误差:0.003pH 3、极化电极接口(Upol) ①极化电压:0-2000mV(交流电,增量0.1mV); ②测量范围:0-200μA;

③分辨率:0.1μA; ④误差范围:0.2μA; 4、极化电极接口(Ipol) ①极化电流:0-24μA(交流电,增量0.1μA); ②测量范围:0-2000mV; ③分辨率:0.1mV; ④误差范围:2mV; 5、PT1000温度电解接口 ①测量范围:-20-130; ②分辨率:0.1℃; ③误差范围:0.2℃; 6、滴定仪主机可直接扩展电导率电极接口,实现电导率直接测量和电导率滴定。 ①测量范围:±2000m V; ②分辨率:0.1mV; ③误差范围:0.2mV; 7、滴定仪主机可直接扩展电解电极接口,实现库仑法水分测定和溴指数测定(电量法) ①库仑法水分测定电流范围:可选100、200、300、400mA或Auto ②溴指数测定电流范围:可选1、5、100、200、300、400mA或Auto 8、滴定管 & 滴定管驱动器 ①滴定管驱动器的分辨率:滴定管体积的1/20000(10mL滴定管为例:0.5uL) ②具备各种体积的滴定管(包括1毫升、5毫升、10毫升、20毫升) ③滴定管可以方便安装、拆除,无需工具进行操作 ④滴定管具有滴定剂(名称、浓度)自动识别(RFID)的功能,并支持热插拔,更换滴定 管无需重启仪器,即插即用。 ⑤滴定管驱动器工作类型:上推式滴定管驱动器,保证气泡能够完全排空,从而保证结果 的准确性 四、性能指标: 1、*使用彩色TFT触摸屏为控制终端,且彩色触摸屏不低于7寸,同时具备StatusLight TM (状态指示灯),通过红、黄、绿三种颜色有效指示滴定的工作状态 2、主机内置状态指示灯,且具有声音信号的喇叭; 3、*主机内置SmartSample阅读器,无需手动输入,直接把重量等信息传入主机,实现从 天平到滴定仪的高效安全的无线数据传输,避免抄写错误; 4、*具备全面的多级用户权限管理功能,并可设置指纹或密码保护 5、具备RS232,USB,以太网和PDF等输出方式,并可输出PDF,csv,XML等格式的数据 6、*具备多次标准加入法,可实现自动化的钠,钾,钙,硝酸根等离子的含量测定,内置

超级电容器材料电化学电容特性测试

华南师大学实验报告 学生:蓝中舜学号:20120010027 专业:新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级:12新能源 课程名称:化学电源实验 实验项目:超级电容器材料电化学电容特性测试 实验类型:验证设计综合实验时间:2014年5月19日-26日实验指导老师:易芬云组员:吕俊、郭金海、余启鹏 一、实验目的 1、了解超级电容器的原理; 2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法; 3、了解超级电容器双电层储能机理的特点; 4、掌握超级电容器电极材料的制备方法; 5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 二、实验原理 1、超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。

图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离(分散层)产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。根据双电层理论,双电层的微分电容约为20μF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。双电层电容具有响应速度快,放电倍率高的特点,但储能比电容较小。 (2) 法拉第鹰电容的工作原理 法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层中的电荷存储与上述类似,对于化学吸脱附机理来说,一般过程为电解液中的离子一般为或在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极溶液界面,而后通过界面的电化学反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中若电极材料具有较大比表面积的氧化物,就会有相当多的这样的电化学反应发生,大量的电荷就被存储在电极中。放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。法拉第鹰电容可以产生高的比电容,但因为法拉第反应的限制,倍率性能比双电层电容小。

高压LiCoPO_4正极材料的制备及电化学性能改善研究

高压LiCoPO_4正极材料的制备及电化学性能改善研究 LiCoPO4正极材料放电电压平台高(~4.8 V vs.Li+/Li)、能量 密度高(800 Whkg-1);同时P-O共价键使其结构稳定,有望成为新一代锂离子电池正极材料之一。但与此同时,LiCoPO4面临低的电导率、 低的锂离子迁移率、高压下电解液的持续氧化分解、电解液中HF的 侵蚀及充放电过程中Li/Co混排引起结构变化等问题,由此造成充放 电过程中LiCoPO4电池容量快速衰减,严重制约了其推广应用。针对LiCoPO4电池存在的这些问题,本课题从原位碳包覆、电解液优化、 Cr3+离子掺杂改性、AlF3包覆改性和LiCo0.9Mn0.1PO4@Li3PO4核- 壳结构材料等五个方面入手开展相关研究工作,以制备具有长循环寿 命的LiCoPO4正极材料。具体内容如下:(1)原位碳包覆LiCoPO4材料(LCP@C)研究。以溶胶-凝胶法合成LCP@C材料,利用回转炉低温均匀 去除部分碳,而后再高温烧结的方法,制备出具有均匀碳包覆层的 LCP@C材料。研究发现:碳包覆会造成首次库伦效率降低,但在后续循环过程中可以稳定固-液界面,缓解高压下电解液的持续氧化分解,进 而提高电池循环稳定性。LCP@C(1.5 wt.%碳包覆)电极0.1 C下首次 放电比容量为130.2 mAh g-1,50次循环容量保持率为75%。(2)适用于LiCoPO4高压体系的电解液优化研究。为减缓5 V高压下Co3+/Co2+对EC基电解液的持续氧化分解,将添加剂TMSB引入LiCoPO4电解液 体系中。研究发现:在首次充电过程TMSB于4.3 V氧化分解,且其氧 化分解产物在LiCoPO4电极表面参与形成均匀稳定的SEI膜,在后续 充放电过程中减缓电解液的持续氧化分解,进而提高电池循环稳定性。

电化学工作站技术参数

电化学工作站技术参数 一、主机与配置规格 1.测试通道配置数量:安装4个7 MHz电化学阻抗测试通道板; 2.通道测试功能:所有通道都具备电化学交流阻抗测试功能、循环伏安、电化学噪声、极化曲线、恒电位、恒电流、脉冲伏安、恒定加载放电、恒功率放电、电位滴定、电流滴定、恒电流充放电等测试功能; 3.浮地功能:4个通道全部具备; 二、测试通道的技术参数要求 1.★EIS电化学阻抗频率测试范围:50 μHz– 7 MHz(4个); 2.EIS频率分辨率:<0.001%; 3.EIS电化学阻抗频率最高测试精度:<0.5%; 4.电流量程:不少于400 mA,可选配放大器升级到100 A以上; 5.施加电流分辨率:<0.006%; 6.电流测试精度:<0.1%; 7.测试电流分辨率:<0.004%; 8.工作电压:+/-10V; 9.电压测试精度:<0.1%; 10.带宽:8 MHz; 11.★数据采集速率:不少于800,000点/秒; 12.★电池正负极阻抗测试:4个通道都具备运行一次阻抗测试可同时测量工作电极对参比, 辅助电极对参比,工作电极对辅助电极的3个阻抗谱; 13.电池正负极电压记录:4个通道都具备一次实验,同时记录工作电极对参比,对电极对参 比,工作电极对对电极的电压值; 14.★无线控制:用户可通过WIFI网络控制仪器进行测试; 15.双恒电位:可以组建2套双恒电位仪,同时连接2套RRDE旋转环盘电极系统同步测量; 16.软件升级:支持每年升级一次新版本软件; 17.硬件升级:可升级到48 V高电压,120 A大电流; 三、售后服务 1年免费保修,免费上门安装培训与技术支持

孔隙特征和电化学性能有序

孔隙特征和电化学性能有序 双电层电容器的介孔碳 李小丽,淮和宋,肖红尘 北京100029,北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,中国公关 收稿2006年1月20日,在2006年2月28日收到;接受于2006年3月4日 2006年4月17日可在线查看 摘要 已通过不同的路线合成三种类型具有不同的孔隙特性的有序介孔碳材料,无论合成路线怎样,采用三嵌段共聚物作为碳前驱体和结构导向剂。详细阐明碳电极和孔隙特征的电容之间的关系,材料C - P表现出最低的阻力,最高超过170 F / G在这些碳材料中,这可能是由于不仅具有高表面积,同时_也适当的孔径分布,此外,值得一提的是,维持具体的电容与负载电流增加每个样品比一般活性炭更好,较大孔和高孔分数速率能力发挥重要作用。 关键词:介孔碳;模板;嵌段共聚物;蔗糖;电容器 1.介绍 双电层电容器(EDLC)是一个储能系统,它是与下一代设备的可能性被应用到助 电源和太空飞行技术。形成双层电极/电解质接口,其中电荷的电极上的积累被安排 在表面和相反电荷的离子电解质端[1,2]。机制,电极的基础上材料应具有高表面积 电荷积累[3]。目前,活性炭被广泛用作双电层电容器的电极材料。即使这些市售碳 原子具有高表面积,他们的EDLC的应用是相当有限的,因为它们含有随机连接和 广泛分布的毛孔,从微孔到大孔不等。微孔起到至关重要的作用,而离子吸附孔必 要为他们的快速交通[2,4]。很长一段时间,它已被认为只有超微孔(0.7-2纳米)和 孔(2-50 nm)的性能有利于EDLC的,但线性关系最近一直发现之间的电容和极 微孔(小小于0.7纳米)体积一些研究者[5]。因此,量身定制孔径分布为好,强烈 要求性能,太。此外,电荷存储和利率能力将进一步限制,如果毛孔被随机连接[6]。 总结,不仅高表面积也控制孔径分布和相互关联的毛孔双电层电容器的电极材料是 非常可取的。有序的孔炭材料(有序介孔炭)报道,自1999年以来,看来,以满 足上述要求[7-9]。贤和他的同事提出初步结果onEDLCperformance的自有序介孔 碳(首尔大学-1)[7],这是植入铝有序介孔二氧化硅合成MCM-48为模板和酚醛树 脂作为碳源。首尔大学-12纳米孔互连2纳米厚的碳墙隔开的阵列和循环伏安表现 出一种理想的长方形。显然,一般来说,OMC的合成过程如下:(1)渗透无机非 金属材料的多孔结构(模板)(2)碳前驱体(一般为聚合物或预聚物);渗透物质 的聚合;(3)炭化模板的复合材料和消除。这个过程是复杂和费时。近日,Lee等人。合成统一大小的孔碳[10]直接从P123/phenol-resin/silica复合材料的炭化。在 这里,P123的聚(环氧乙烷)的缩写- 块聚(环氧丙烷)块聚(环氧乙烷)嵌段 共聚物(EO20PO70EO20)。碳成功作为EDLC的电极材料和展出的具体110-130 F / G,这是相若的电容介孔二氧化硅的介孔碳(首尔大学-2)(HMS)的铝[9]。最近,我们制作一个新的有序介孔碳直接从合成的二氧化硅/蔗糖/碳化嵌段共聚物复合 材料,通过新颖而有效的方法。期间,P123和蔗糖的合成,提高形成OMC的共同 和增加碳产量。作为一个扩展,制备了三种类型的有序介孔炭本文中使用不同的路线,即直接炭化作为合成的复合材料(包括上面提到的二氧化硅/sucrose/P123 SBA-15/P123系统)和浸渍碳前驱体合成SBA-15孔模板,其中的SBA-15是一六 角有序介孔二氧化硅合成,P123作为结构导向剂[11]。这些调查的孔隙特征的基础

电化学技术表征能量存储器件的性能

电化学技术表征能量存储器件的性能 一. 循环伏安曲线(CV) 【原理简介】 循环伏安法是以线性扫描伏安法的电位扫描到头后,再回过头来扫描到原来的起始电位值,所得的电流—电压曲线为基础的分析方法。扫描电压呈等腰三角形。如果前半部扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程,则后半部扫描(电压下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。一次三角波扫描完成一个还原过程和氧化过程的循环,故称为循环伏安法。 在一个典型的循环伏安实验中,工作电极一般为浸在溶液中的固定电极。为了尽可能降低欧姆电阻,最好采用三电极系统。在三电极系统中,电流通过工作电极和对电极。工作电极电位是以一个分开的参比电极(如饱和甘汞电极,SCE)为基准的相对电位。在循环伏安测试实验中,工作电极的电位以10 mV/s 到200 mV/s 的扫描速度随时间线性变化(Fig.1a),在此同时记录在不同电位下的电流(Fig.1b)。 图一 【实验原理】 若电极反应为O+e →R,反应前溶液中只含有反应粒子O且O、R在溶液均可溶,控制扫描起始电势从比体系标准平衡电势φ正得多的起始电势j i处开始势作 0附近时,O 正向电扫描,电流响应曲线则如图所示。当电极电势逐渐负移到φ 平 开始在电极上还原,并有法拉第电流通过。由于电势越来越负,电极表面反应物O的浓度逐渐下降,因此向电极表面的流量和电流就增加。当O的表面浓度下

降到近于零,电流也增加到最大值I pc,然后电流逐渐下降。当电势达到j r后,又改为反向扫描。随着电极电势逐渐变正,电极附近可氧化的R粒子的浓度较大, 0时,表面上的电化学平衡应当向着越来越有利于生成R 在电势接近并通过φ 平 的方向发展。于是R开始被氧化,并且电流增大到峰值氧化电流I pa,随后又由于R的显著消耗而引起电流衰降。整个曲线称为“循环伏安曲线”。如图2所示: 图二 【应用】 基于CV曲线的电容器容量计算,可以根据公式(1)计算。 (ν为扫速,单位V/s) (1) 从式(1)来看,对于一个电容器来说,在一定的扫速下做CV测试。充电状态下,通过电容器的电流i是一个恒定的正值,而放电状态下的电流则为一个恒定的负值。这样,在CV图上就表现为一个理想的矩形。由于界面可能会发生氧化还原反应,实际电容器的CV图总是会略微偏离矩形。因此,CV曲线的形状可以反映所制备材料的电容性能。对双电层电容器,CV曲线越接近矩形,说明电容性能越理想;而对于赝电容型电容器,从循环伏安图中所表现出的氧化还原峰的位置,我们可以判断体系中发生了哪些氧化还原反应。 二. 恒电流充放电曲线(CCD) 【原理简介】 恒电流充放电法,又称计时电势法。一种研究材料电化学性能中非常重要的方法之一。在恒流条件下对被测电极进行充放电操作,记录其电位随时间的变化规律,研究电位随时间的函数变化的规律。它的基本工作原理是:在恒流条件下对被测电极进行充放电操作,记录其电位随时间的变化规律,进而研究电极的充

石墨烯修饰电极电化学性能

石墨烯修饰电极的电化学性能 石墨烯(Graphene>是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料,是构建零维富勒烯、一维碳纳M管、三维石墨等其他碳质材料的基本单元,具有许多优异而独特的物理、化学和机械性能,在微纳电子器件、光电子器件、新型复合材料以及传感材料等方面有着广泛的应用前景,基于石墨烯的相关研究也成为目前电化学领域的热点研究领域之一。 本论文围绕石墨烯的不同修饰电极条件,结合电化学基础研究,开展了石墨烯及其相关的电化学性能研究。具体内容归纳如下: (1>将石墨烯与具有良好导电性能的聚苯胺(PANI>复合,研究了石墨烯/聚苯胺复合物修饰电极的电化学性能。利用石墨烯与聚苯胺之间电子给体与电子受体的相互作用,实现了聚苯胺在中性甚至强碱性溶液中的电化学活性,并利用红外光谱、拉曼光谱和紫外光谱进行了可能的机理探讨。石墨烯/聚苯胺复合物材料在中性溶液里的电化学活性,在生物传感领域具有可能的应用空间。同时,在不同pH溶液里的电化学活性也为石墨烯/聚苯胺复合物材料在pH传感中提供了可能的应用空间。 (2>将石墨烯与具有电绝缘性能的凡士林混合,研究了石墨烯/凡士林膜电极的电化学性能。循环伏安测试表明:采用10.0 mg/mL、5.0 mg/mL和1.0 mg/mL的石墨烯/凡士林修饰电极可以依次得到常规尺寸电极、亚微尺寸电极和微尺寸的纳M电极阵列,并且通过简单混合所制备的石墨烯/凡士林膜电极具有良好的电化学活性和稳定性。作为新型碳材料的膜电极,石墨烯/凡士林膜电极在基础电化学研究和应用中具有一定的潜在价值。 (3>将石墨烯组装在具有完全电绝缘性能的硫醇自组装膜电极上,研究了石墨烯/硫醇自组装膜电极的电化学性能。交流阻抗数据表明,随着组装时间的增加,石墨烯/硫醇自组装膜电极的电化学阻抗逐渐降低,表明石墨烯在硫醇自组装膜上是一个可控的组装过程。循环伏安测试还表明,石墨烯的组装时间是120 min和5 min时,可以分别得到常规尺寸和微尺寸纳M电极阵列的石墨烯/硫醇自组装膜电极,而且对抗坏血酸、多巴胺、尿酸具有较好的电催化活性。同时,为了探讨可能的实验机理,我们讨论了电子传递的可能原因以及影响自组装膜电极双电层结构的两个因素。结果表明随着硫醇中碳链长度的增加,电子传递速率逐渐降低,氧化还原峰电位的差值逐渐增大。不同碳材料的电子转移速率呈现为:石墨烯>多孔碳>石墨。这种采用简单而有效的方法制备的石墨烯/硫醇自组装膜电极,在电化学理论研究和实际应用中具有较好的前景。 超级电容器是一种绿色、新型的储能元件,因为其高效、无污染的优良特性,符合“低碳”经济的发展要求,受到了人们的高度重视。超级电容器的核心是电极材料。 新兴的石墨烯二维单层原子碳材料因具有大的比表面积、优异的导电性、高的机械强度,被认为是理想的超级电容器电极材料。化学方法制备的氧化石墨烯具有良好的成膜性,可用于制备“石墨烯纸”并进而应用于无支撑电极。 此外,氧化石墨烯上丰富的含氧官能团可用于锚定金属纳M粒子,形成石墨烯复合材料。本论文围绕石墨烯薄膜制备、修饰和电化学电容性质开展研究工作,发展了石墨烯/碳纳M管复合薄膜的溶液铸造制备方法,提出了水热还原制备石墨烯基复合薄膜的途径,并研究了所制备材料的电容性能,取得了以下的研究成果:1.利用氧化石墨烯良好的成膜性,通过溶液铸造方法,制备了氧化石墨烯薄膜和氧化石墨烯/碳纳M管复合薄膜。 然后通过200℃退火,得到了相应的石墨烯薄膜、石墨烯/碳纳M管薄膜。这种薄膜通过石墨烯层间相互作用结合,例如π-π堆积,以及范德华力等,因而能够在各种极性电解液中稳定存在。复合薄膜的比电容在70~110 F/g,并且因为其表面仍然存在着部分含氧官能团的作用,显示了一定的赝电容的特性,表明其作为超级电容器电极的潜质。2.通过抽虑法制备了氧化石墨烯/碳纳M管复合薄膜。在水热条件下,氧化石墨烯被水还原并实现自组装,重新构建成具有π-π堆积的网络状三维结

仪器分析习题 Y3习题の电化学分析法导论-电位分析法-电解与库伦分析法

选择题 1.下列参量中,不属于电分析化学方法所测量的是() A电动势B电流C电容D电量 2.下列方法中不属于电化学分析方法的是() A电位分析法B伏安法C库仑分析法D电子能谱 3.区分原电池正极和负极的根据是() A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度 4.区分电解池阴极和阳极的根据是() A电极电位B电极材料C电极反应D离子浓度 5.衡量电极的极化程度的参数是() A标准电极电位B条件电极电位C过电位D电池的电动势 6.浓差极化是由于在电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体溶液的浓度 差别引起的,它的大小与哪些因素有关() A电极电位B溶液电阻C搅拌程度D电流密度 7.对于极化的结果,下列说法正确的有() A阴极电位变负B阴极电位变正 C阳极电位变正D阳极电位变负 8.下列不是作为一个参比电极的条件的是() A电位的稳定性B固体电极C重现性好D可逆性好 9.甘汞电极是常用参比电极,它的电极电位主要取决于() A温度B氯离子的活度C主体溶液的浓度DKCl的浓度 10.电位分析中所用的离子选择电极属于() A极化电极B去极化电极C指示电极D理想电极 1~5:C、D、C、A、C;6~10:C、AC、B、B、C ****************************************************************** 11.下列哪项不是玻璃电极的组成部分?() AAg-AgCl电极B一定浓度的HCl溶液 CKCl溶液D玻璃膜

12.pH玻璃电极膜电位的产生是由于() A离子透过玻璃膜B电子的得失 C离子得到电子D溶液中H+和硅胶层中的H+发生交换 13.璃电极IUPAC分类法中应属于() A单晶膜电极B非晶体膜电极 C多晶膜电极D硬质电极 14.晶体膜电极的选择性取决于() A被测离子与共存离子的迁移速度 B被测离子与共存离子的电荷数 C共存离子在电极上参与响应的敏感程度 D共存离子与晶体膜离子形成微溶性盐的溶解度或络合物的稳定性 15.测定溶液PH值时,所用的指示电极是:() A氢电极B铂电极C氢醌电极D玻璃电极 16.测定溶液PH时,一般所用的内参比电极是:() A饱和甘汞电极B银-氯化银电极C玻璃电极D铂电极 17.玻璃电极在使用前,需在去离子水中浸泡24小时以上,其目的是:() A清除不对称电位B清除液接电位 C清洗电极D使不对称电位处于稳定 18.晶体膜离子选择电极的灵敏度取决于() A响应离子在溶液中的迁移速度B膜物质在水中的溶解度 C响应离子的活度系数D晶体膜的厚度 19.氟离子选择电极测定溶液中F-离子的含量时,主要的干扰离子是() ACl-BBr-COH-DNO3- 20.实验测定溶液pH值时,都是用标准缓冲溶液来校正电极,其目的是消除何 种的影响。() A不对称电位B液接电位 C温度D不对称电位和液接电位 11~15:B、D、B、C、D;16~20:B、D、B、C、D *********************************************************************

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