Mingyuan Ye 1†Xiaorui Hao 2†Jinfeng Zeng 3Lin Li 4,*[ ... ]Yuhan Wu 1,6,****
Author Affiliations
Abstract
1 School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China
2 College of Materials Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China
3 College of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Engineering Research Center of Xinjiang and Central Asian Medicine Resources (Ministry of Education), Urumqi 830000, China
4 Institute for Carbon Neutralization, College of Chemistry and Materials Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China
5 School of Physics and Electronic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
6 Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), Nankai University, Tianjin 300071, China
Anode materials are an essential part of lithium-ion batteries (LIBs), which determine the performance and safety of LIBs. Currently, graphite, as the anode material of commercial LIBs, is limited by its low theoretical capacity of 372 mA·h·g?1, thus hindering further development toward high-capacity and large-scale applications. Alkaline earth metal iron-based oxides are considered a promising candidate to replace graphite because of their low preparation cost, good thermal stability, superior stability, and high electrochemical performance. Nonetheless, many issues and challenges remain to be addressed. Herein, we systematically summarize the research progress of alkaline earth metal iron-based oxides as LIB anodes. Meanwhile, the material and structural properties, synthesis methods, electrochemical reaction mechanisms, and improvement strategies are introduced. Finally, existing challenges and future research directions are discussed to accelerate their practical application in commercial LIBs.
alkali-earth metal iron-based oxides anodes lithium-ion batteries electrochemical energy storage 
Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 021801
作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响,选用3 mm光斑直径与50%搭接率,分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下,采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理,结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等,探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示:经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后,试样表面形貌与微观组织得到了改善,表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层,深度方向出现晶粒细化现象,在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外,相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样,1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%,同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构,展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。
激光技术 激光喷丸 2024-T351铝合金 电化学腐蚀 表面形貌 
中国激光
2024, 51(12): 1202204
作者单位
摘要
1 广东海洋大学 船舶与海运学院, 湛江 524005
2 广东海洋大学 电子与信息工程学院, 湛江 524088
为了提高316L基材的耐腐蚀性能, 延长其在海洋环境下的使用寿命, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢上制备出具有不同含铜量的Ni-Cu-WC的熔覆层, 利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、电化学工作站对熔覆层的显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能进行测试并分析其腐蚀行为。结果表明, 熔覆层与基材结合状况良好, Cu元素的加入部分抑制了碳化物增强相的形成而导致熔覆层的硬度有所下降; 同时熔覆层中的Cu元素可以有效提高其在海水中的耐腐蚀性, Cu质量分数为0.1时,抗腐蚀性能最佳, 在NaCl溶液(质量分数为0.035)中的腐蚀电位提升至-0.864 V, 腐蚀电流密度降低至0.1049 μA/cm2。此研究为后续激光熔覆制备耐海水腐蚀涂层提供了理论参考依据。
激光技术 复合涂层 激光熔覆 电化学腐蚀 316L不锈钢 laser technique composite coating laser cladding electrochemical corrosion 316L stainless steel 
激光技术
2023, 47(5): 653
作者单位
摘要
1 西南石油大学化学化工学院,成都 610500
2 天府永兴实验室,成都 610042
可逆质子导体陶瓷电化学电池(R-PCEC)是一种既能够将化学能转化为电能,又能将电能转化为化学能的新兴高效能源转换装置。R-PCEC在燃料电池和电解电池双重模式下的可逆操作具有高度灵活性,是能量高效转换和存储最有发展前途的方式之一。然而,对于R-PCEC而言,其在实际操作条件下,电解质电导率,阴阳极的催化活性、耐久性是制约其性能的主要因素。为了对目前国内外R-PCEC技术发展现状形成全面的认识,本文详细介绍了R-PCEC各组成部分的研发现状,包括电解质材料、氢电极和空气电极的研究进展,重点阐述了可逆电池空气电极的材料要求、电极性能和反应机理等最新进展,最后对R-PCEC的发展前景进行了分析和展望。
可再生资源 电化学储能 高温可逆电池 质子导体 空气电极 renewable resources electrochemical energy storage high-temperature reversible cells proton conductor air electrode 
硅酸盐学报
2023, 51(10): 2689
作者单位
摘要
1 长安大学土地工程学院,西安 710064
2 长安大学地球科学与资源学院,西安 710054
3 中国科学院青海盐湖研究所,西宁 810008
锌电极中的副反应和枝晶生长等问题制约其在储能领域的应用。对此,采用电泳沉积法在锌电极表面包覆凹凸棒石涂层的策略,成功制备出高性能的锌-凹凸棒石(Zn-ATP)复合电极。研究发现,凹凸棒石棒晶堆叠组成孔道丰富的功能性涂层,且涂层具有高力学强度,其组装的Zn/Zn-ATP对称电池和Zn-ATP/二氧化锰全电池具有良好的充放电循环性能。在涂层作用下,电极的析氢副反应受到明显抑制,同时,Zn沉积形成的板晶平整排列在电极表面,从而有效降低了枝晶刺穿电池隔膜的可能性。
凹凸棒石 复合电极 锌离子电池 电泳沉积 电化学性能 attapulgite composite electrode zinc ion battery electrophoretic deposition electrochemical performance 
硅酸盐学报
2023, 51(10): 2617
Author Affiliations
Abstract
1 Alferov University, Khlopina 8/3, St. Petersburg 194021, Russia
2 Department of Physics and Engineering, ITMO University, Lomonosova 9, St. Petersburg 197101, Russia
3 Institute of Automation and Control Processes (IACP), Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Ulitsa Radio 5, Vladivostok 690041, Primorsky Krai, Russia
4 Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya 29, St. Petersburg 195251, Russia
5 Skolkovo Institute of Science and Technology, Nobel 3, Moscow 121205, Russia
6 Qingdao Innovation and Development Center, Harbin Engineering University, Qingdao 266000, China
Halide perovskite light-emitting electrochemical cells are a novel type of the perovskite optoelectronic devices that differs from the perovskite light-emitting diodes by a simple monolayered architecture. Here, we develop a perovskite electrochemical cell both for light emission and detection, where the active layer consists of a composite material made of halide perovskite microcrystals, polymer support matrix, and added mobile ions. The perovskite electrochemical cell of CsPbBr3:PEO:LiTFSI composition, emitting light at the wavelength of 523 nm, yields the luminance more than 7000 cd/m2 and electroluminescence efficiency of 1.3×105 lm/W. The device fabricated on a silicon substrate with transparent single-walled carbon nanotube film as a top contact exhibits 40% lower Joule heating compared to the perovskite optoelectronic devices fabricated on conventional ITO/glass substrates. Moreover, the device operates as a photodetector with a sensitivity up to 0.75 A/W, specific detectivity of 8.56×1011 Jones, and linear dynamic range of 48 dB. The technological potential of such a device is proven by demonstration of 24-pixel indicator display as well as by successful device miniaturization by creation of electroluminescent images with the smallest features less than 50 μm.
composite inorganic halide perovskite silicon single walled carbon nanotubes light-emitting electrochemical cell photodetector indicator display 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(9): 220154
作者单位
摘要
贵州大学化学与化工学院,贵阳 550000
富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO2材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO2对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO2的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g-1,在0.1~5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO2的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。
多晶型MnO2 形貌调控 表面包覆 富锂锰基正极材料 电化学性能 锂离子电池 polymorphic MnO2 morphology control surface coating lithium-rich manganese-based cathode material electrochemical performance lithium-ion battery 
硅酸盐通报
2023, 42(9): 3387
作者单位
摘要
1 太原理工大学土木工程学院,太原 030024
2 山西六建集团有限公司,太原 030024
为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250~285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻Re和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。
流态固化土 赤泥 钢渣粉 工作性能 抗压强度 电化学阻抗谱 fluidized solidified soil red mud steel slag powder working performance compressive strength electrochemical impedance spectroscopy 
硅酸盐通报
2023, 42(7): 2488
作者单位
摘要
1 开封大学材料与化学工程学院,开封 475000
2 华北水利水电大学材料学院,郑州 450001
3 郑州大学材料科学与工程学院,郑州 450001
4 南京工程学院材料科学与工程学院,南京 210000
5 佛光发电设备股份有限公司,郑州 450001
对苯二酚(HQ)作为一种稳定剂和抗氧剂主要应用于工业领域,工业废水中对苯二酚的残留对人体及环境危害严重,因此,建立一种简单、准确检测对苯二酚的方法对食品安全和环境监测具有重要意义。本文构建了纳米氧化锌-高纯石墨/玻碳(ZnO-C/GC)复合材料电化学传感器,实验材料简单易得,成本低。利用原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学交流阻抗法(EIS)分析了纳米ZnO-C复合材料的结构特征、表面特征和导电性,采用循环伏安法(CV)实现了纳米ZnO-C/GC复合材料电化学传感器对对苯二酚的检测,探究了对苯二酚的电催化机理,该电化学传感器检测对苯二酚具有良好的稳定性和准确性,较宽的线性范围,检出限达到1.0×10-8 mol/L。
纳米复合材料 电化学传感器 氧化锌 对苯二酚 电催化 nanocomposite material electrochemical sensor zinc oxide hydroquinone electrocatalysis 
硅酸盐通报
2023, 42(8): 3005
作者单位
摘要
1 太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024
2 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司,吕梁 033603
3 天津大学化工学院,天津 300350
高表面积介孔SiO2纳米球(KCC-1)具有纤维状以及独特的孔道结构,这使其拥有较高的比表面积和更多的暴露活性位点,KCC-1能够在表面有效地分散和稳定活性组分,作为载体负载活性组分时表现出优异的性能。本研究以含有大量N原子的三聚氰胺为碳前驱体,通过两步热解法制备得到氮掺杂的多孔碳材料,同时利用KCC-1具有纤维状这一特殊结构,将活性组分分散并限域在其表面,探索KCC-1含量对多孔碳材料结构与电化学性能的影响。研究表明,随着KCC-1含量的增加,材料的比电容整体呈先升高后降低的趋势。当加入KCC-1的质量分数为6%时,材料的比电容最高,为35.88 F·g-1(1 A·g-1电流密度下),与未加入KCC-1的原材料相比提升了约588.7%,且经过换算后同等质量下活性组分的比电容最高能达到190.53 F·g-1。因此,本研究证明了KCC-1的限域效应能够有效提高活性组分的电化学性能及利用率,为将其应用在超级电容器中提供了一定的参考。
纤维状结构 两步热解法 多孔碳材料 限域 电化学性能 KCC-1 KCC-1 fibrous structure two-step pyrolysis porous carbon material confine electrochemical performance 
硅酸盐通报
2023, 42(8): 2895

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