亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鋰電池正極材料CuCrO4的合成及表征

        2010-05-31 08:15:08李益孝
        電源技術(shù) 2010年1期
        關(guān)鍵詞:單質(zhì)倍率電流密度

        李 琳,李益孝,楊 勇

        (廈門大學(xué)固體表面物理化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)系,福建廈門 361005)

        高比容量和高能量是衡量鋰離子一次電池材料性能的主要指標(biāo),一些具有多電子交換反應(yīng)的正極材料,例如Ag2CrO4[1]和Ag2V4O11[2],均先后受到人們廣泛的關(guān)注并得到商業(yè)應(yīng)用。這兩種材料因其放電產(chǎn)物單質(zhì)銀能夠提高電極的電導(dǎo)性而具有較好的倍率性能[1]。與此類似,CuCrO4的得失電子數(shù)目大,放電過程也可能發(fā)生多電子交換反應(yīng)。而且,CuCrO4的分子量相對(duì)較輕,具有比Ag2CrO4更高的理論容量。若CuCrO4在放電過程中以五個(gè)電子的轉(zhuǎn)換反應(yīng)來計(jì)算,即Cr(VI)→Cr(III)和 Cu(II)→Cu,理論比容量是 744 mAh/g,并且CuCrO4材料在放電過程中形成的金屬銅會(huì)提高材料的倍率性能。因此,CuCrO4材料是近年來非常令人們感興趣的鋰電池正極材料。

        近年來,一些研究團(tuán)體已經(jīng)報(bào)道了合成鉻酸銅鋰電池正極材料的方法。Dey用原位石墨的方法合成CuCrO4,但是因?yàn)槭姆稚⒉痪鶆颍共牧系碾娀瘜W(xué)性能相比不加石墨的電極材料并無太大改善[3-4]。Kachibaya等[5]通過研究CuCrO4體系中的鋰離子插入機(jī)理表明,CuCrO4在放電過程中形成了Cr(V)化合物。

        本文報(bào)道了一種合成CuCrO4的改進(jìn)方法,并用XRD和恒流放電技術(shù)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征;采用非原位X射線衍射技術(shù)(XRD) 和傅里葉反射紅外光譜(FTIR)的方法研究了其放電機(jī)理。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 試劑與儀器

        所用各種化學(xué)試劑均為分析純(中國醫(yī)藥上?;瘜W(xué)試劑公司)。

        所采用的儀器包括:Panalytical X'Pert型粉末X射線衍射儀 (荷蘭Philip公司),LEO 1530型場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡(英國Oxford Instrument公司),CT2001A充放電測(cè)試系統(tǒng)(武漢蘭電公司);Autolab電化學(xué)工作站(荷蘭Eco Chem ie公司)以及Nicolet Avatar 360傅里葉紅外光譜儀(美國Thermoelectro公司)。

        1.2 CuCrO4的制備

        沉淀法合成CuCrO4材料在文獻(xiàn)[3]中已有報(bào)道,我們?cè)诖嘶A(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)。將過量的CrO3緩慢加入到去離子水中,形成紅色的H2CrO4溶液,再在不斷攪拌下將化學(xué)計(jì)量比的 CuCO3·Cu(OH)2·x H2O(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 52%Cu)緩慢加入到H2CrO4溶液中,可看到形成紅棕色濁液,并有氣體產(chǎn)生,繼續(xù)在常溫下攪拌24 h至反應(yīng)完全,方程(1)表示的是其中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)。

        抽濾,并將濾渣置于200℃反應(yīng)10 h。冷卻后,依次用去離子水和乙醇洗滌,并在真空下60℃干燥6 h得到目標(biāo)產(chǎn)物。

        1.3 電池組裝

        將活性物質(zhì),乙炔黑,聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比8∶1∶1在N-甲基吡咯烷酮(NMP)分散劑中混合,球磨3 h,將制得的漿均勻涂布在鋁集流體上,于120℃烘干1 h,18MPa壓力下壓片,得到電極片。將所得電極作正極,金屬鋰作負(fù)極,Celgard2300作隔膜,電解液為1 mol/L的LiPF6+EC/DMC(質(zhì)量比1∶1),在填充氬氣手套箱中組裝成CR2025型扣式電池,并在充放電測(cè)試儀上以不同的電流密度進(jìn)行放電測(cè)試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 XRD表征

        圖1是合成的CuCrO4材料的XRD譜圖。據(jù)圖1可以看出,樣品的衍射峰與CuCrO4標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS card No:01-077-2474)對(duì)比一致,屬于正交晶系,Cmcm空間群。樣品的XRD圖中只有CuCrO4物相的衍射峰,并不存在其他雜相,說明合成的材料純度高。

        2.2 SEM形貌表征

        圖2是CuCrO4的SEM圖。由圖可知,該正極材料呈類似棒狀的形貌,規(guī)則形狀的棒狀粒子寬度約為400 nm,長(zhǎng)度為1~3μm。雖然圖中存在不規(guī)則形狀的粒子,但粒徑分布相對(duì)較均勻。

        2.3 電化學(xué)性能測(cè)試

        圖 3 是 CuCrO4材料在 10、30、100、200mA/g 的不同電流密度下,截止電壓為1.5 V的放電曲線。由圖中可以看出,當(dāng)在常溫下以10mA/g的電流密度放電,CuCrO4材料的首次放電比容量高達(dá)460mAh/g,電壓平臺(tái)大約在2.5 V(相當(dāng)于放出了62%的理論容量,且每個(gè)CuCrO4分子約有3.1個(gè)電子的交換)。隨著電流密度的增大,電極極化增大,放電比容量趨于下降。在30、100mA/g和200mA/g的較高電流密度下,Cu-CrO4的放電比容量依然分別達(dá)到了450、417 mAh/g和352 mAh/g。這表明通過改進(jìn)方法所合成的CuCrO4具有高的比容量和優(yōu)異的高倍率放電性能。

        2.4 CuCrO4放電機(jī)理研究

        為了研究CuCrO4的放電機(jī)理,及驗(yàn)證其可能的放電產(chǎn)物單質(zhì)銅,將材料裝配成扣式電池,在10mA/g、3.5~1.5 V范圍內(nèi)進(jìn)行放電測(cè)試;在放電結(jié)束后,將放電到不同電位的扣式電池立即在填充氬氣手套箱中小心解剖 (應(yīng)防止短路發(fā)生),取出正極片用DMC沖洗后,在填充氬氣手套箱中晾干后做XRD和IR檢測(cè)。圖4為CuCrO4原始材料和其放電后的ex-situ XRD圖。從圖中可以看出,當(dāng)電極放電到2.8 V后,CuCrO4的衍射峰就開始變?nèi)酰⒃陔S后的放電過程中完全消失。這說明CuCrO4在放電過程中,由晶態(tài)變?yōu)闊o定形態(tài)或者轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衔铩6?dāng)電極片放電到2.0、2.0 V和1.5 V,在2θ約為37.2°和43.2°處出現(xiàn)了兩個(gè)小峰,分別對(duì)應(yīng)著Cu2O和單質(zhì)Cu的特征衍射峰。這說明產(chǎn)物有Cu2O和Cu單質(zhì)。但是Cu2O也有可能是在非原位測(cè)試中,Cu接觸到空氣被氧化而形成。而且隨著放電深度的增加,Cu和Cu2O的特征衍射峰增強(qiáng),說明它們的量增多。結(jié)合圖2~4的數(shù)據(jù),一方面,材料的棒狀形態(tài)和亞微米級(jí)的粒徑縮短了鋰離子的擴(kuò)散路徑;另一方面,放電過程中單質(zhì)銅的析出,提高了正極的電子電導(dǎo)。這樣,該電極就具備了良好的鋰離子傳輸和電子傳遞的條件,從而使材料體現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。

        圖5為與圖4相同條件下的電極片的非原位FTIR圖。圖中在1 623 cm-1看到的較弱的吸收峰為水的彎曲振動(dòng)峰,1 429 cm-1的吸收峰對(duì)應(yīng)著碳酸鹽的v3振動(dòng)模式[6],且此吸收峰存在于所有與電解液接觸的電極片中[圖5(a~e)],而Cu-CrO4粉末中未見到,所以碳酸鹽可能來自于電解液與電極材料表面接觸反應(yīng)形成的SEI層,并且隨著放電深度的增加,峰的強(qiáng)度加強(qiáng),這說明SEI層逐漸增厚。952 cm-1和790 cm-1對(duì)應(yīng)著CuCrO4的特征峰[7]。然而在放電過程中,CrO42-的特征主峰消失,取而代之的是一個(gè)新的峰864 cm-1,指認(rèn)為Cr3+離子的紅外峰[6]。結(jié)合XRD和IR的數(shù)據(jù)說明說明CuCrO4剛開始放電時(shí),晶態(tài)結(jié)構(gòu)就發(fā)生了塌陷。此外,CuCrO4在放電過程中轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌衔?,如Cr3+化合物,并形成反應(yīng)產(chǎn)物Cu和Cu2O。

        3 結(jié)論

        采用改進(jìn)的沉淀方法制備了CuCrO4正極材料,此方法合成的CuCrO4材料,作為一次鋰電池正極材料,具有放電比容量高、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)。以10mA/g和200mA/g的倍率放電到1.5 V,比容量分別達(dá)到460mAh/g和350mAh/g。該材料的棒狀形態(tài)和亞微米級(jí)的粒子大小,使材料具有較好的離子傳輸條件;單質(zhì)銅在放電過程中的析出,使材料的電子電導(dǎo)得到改善。這兩點(diǎn)是該材料倍率放電特性優(yōu)異的主要原因。XRD和IR的研究結(jié)果揭示了CuCrO4在放電過程中可能轉(zhuǎn)變?yōu)榱似渌衔?,如Cr3+化合物,并形成反應(yīng)產(chǎn)物單質(zhì)Cu和Cu2O。

        [1]MESSINA R,PERICHON J,BROUSSELY M.Electrochem ical reduction mechanism of silver chromate in lithium cells[J].JElectroanalChem Interfacial Electrochem,1982,133(1):115-123.

        [2]BENINATIS,FANTUZZIM,MASTRAGOSTINO M,et al.MW-assisted synthesis of SVO for ICD primary batteries[J].Journal of Power Sources,2006,157(1):483-487.

        [3]DEY A N.Lithium-metal chromate organic electrolyte cell:US,3658592[P].1970.

        [4]DEY A N.lithium-metal chromate organic electrolyte cell and method for cathode:US,4423124[P].1976.

        [5]KACHIBAYA E I,DZHAPARIDZE L N,IMNADZE R A,et al.Physicochem ical study of products of CuCrO4electrochemical reduction in Libatteriesduring discharge[J].Soobshcheniya Akademii Nauk Gruzii,1995,151(1):65-69.

        [6]CRIVELLO M,PEREZ C,FERNANDEZ J,et al.Synthesis and characterization of Cr/Cu/Mgm ixed oxidesobtained from hydrotalcite-type compoundsand theirapplication in the dehydrogenation of isoamylic alcohol[J].Applied Catalysis a-General,2007,317(1):11-19.

        [7]HARRISON PG,LLOYD N C,DANIELLW,et al.Evolution of m icrostructure during the thermal activation of copper(II)and chrom ium(III)doubly promoted tin(IV)oxide catalysts:An FT-IR,XRD,TEM,XANES/EXAFS,and XPS study[J].Chem Mater,2000,12(10):3113-3122.

        猜你喜歡
        單質(zhì)倍率電流密度
        大型桅桿起重機(jī)起升變倍率方法及其應(yīng)用
        諸單質(zhì)運(yùn)動(dòng)的含義
        《鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)》教學(xué)設(shè)計(jì)
        FANUC0iD系統(tǒng)速度倍率PMC控制方法
        基于WIA-PA 無線網(wǎng)絡(luò)的鍍鋅電流密度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        一種智能加工系統(tǒng)中的機(jī)床倍率控制方法
        滾鍍過程中電流密度在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        電流密度對(duì)鍍錳層結(jié)構(gòu)及性能的影響
        電流密度對(duì)Fe-Cr合金鍍層耐蝕性的影響
        拉伸倍率對(duì)BOPP薄膜性能的影響
        中國塑料(2015年6期)2015-11-13 03:03:05
        国自产偷精品不卡在线| 中国孕妇变态孕交xxxx| 男ji大巴进入女人的视频小说| 国产一区日韩二区欧美三区| 一级无码啪啪| 高清在线有码日韩中文字幕| 精品一区二区三区免费视频| 国产精品99久久久久久宅男| AV熟妇导航网| 在线观看国产一区二区av | 最新国产日韩AV线| 淫欲一区二区中文字幕| 日本不卡一区二区三区在线视频| 女的扒开尿口让男人桶30分钟 | 亚洲国产日韩精品一区二区三区 | 一区二区中文字幕在线观看污污 | 久久久天堂国产精品女人| 精品国产拍国产天天人| 亚洲影院丰满少妇中文字幕无码| 青春草在线观看免费视频| 国产亚洲超级97免费视频| 鲁鲁鲁爽爽爽在线视频观看| 国产精品无码无片在线观看3D| 国产精品亚洲最新地址| 国产69精品久久久久9999apgf| aaaaaa级特色特黄的毛片| 毛片一级精油按摩无码| 亚洲一品道一区二区三区| 无码国产69精品久久久久孕妇| 久久国产精品二区99| 女同中文字幕在线观看| 亚洲国产精品久久精品| 欧洲熟妇色xxxx欧美老妇多毛网站 | 国产农村乱子伦精品视频| 一个人免费观看在线视频播放| 伊人精品成人久久综合97| 无码国内精品久久人妻| 日韩在线免费| 人妻少妇中文字幕av| 日本在线 | 中文| 男女男在线精品网站免费观看|