郭锦
- 作品数：14 被引量：12H指数：2
- 供职机构：太原科技大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家教育部博士点基金太原市科技计划项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程动力工程及工程热物理理学一般工业技术更多>>
- 用于一体化电极的碳布改性综述
- 2024年
- 由于碳布密度低、柔性高且导电导热性好,在电子器件中应用广泛。当碳布与其他材料复合时,为获得所需的性能,需对其进行改性处理。总结对当前用于电子器件中一体化电极的碳布进行改性的主要方法。从去浆、形貌处理和活性处理等3个方面进行介绍,并指出每种改性方法的优缺点和选用需考虑的要点。液相反应法对表面活性改变显著,但往往会降低电导率;热空气处理法对形貌改变显著,但操作过程复杂。液相氧化、热空气氧化和高温碳化相结合的改性效果可以更好,形貌改性和活性改性同时进行,可能会得到更好的综合性能。将碳布与活性物质直接复合制成一体化电极而完成改性处理,由于效率高可能成为改性技术的发展趋势。
- 闫时建郭锦同阳今西诚之
- 关键词：碳布改性
- 金属化合物在锂硫电池正极材料及夹层中的应用被引量：1
- 2022年
- 在能源危机的驱使下,电动汽车以及大型储能装置的快速发展需要高能量密度的锂二次电池来实现,锂硫电池硫电极因具有高理论比容量和能量密度而倍受关注。此外,单质硫具有储量丰富、成本低和无毒等优点,使得锂硫电池更具有商业竞争力,因此锂硫电池被认为是最有前途的二次电池之一。然而,锂硫电池依然存在电导率低、穿梭效应、体积膨胀和锂枝晶等问题,这限制其广泛应用。因此,研究者们从正极材料和夹层着手,除了对正极材料的导电性加以改善之外,主要从限制多硫化物的穿梭效应和缓冲正极体积膨胀进行研究。研究发现,相比碳基和聚合物基正极材料,金属化合物基正极材料可以更好地改善锂硫电池的倍率性能和循环稳定性。此外,金属化合物材料作为夹层时同样可以有效缓解这些问题,能够更好地抑制多硫化物的溶解和扩散,减少穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能。一些金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属磷化物等作为锂硫电池正极材料或夹层都取得了重大进展。对于部分极性金属化合物而言,其不仅能化学吸附充放电中间产物多硫化物,有效改善硫正极的循环稳定性,而且还能在氧化还原反应中表现出电催化活性,加快多硫化物的转化,提高硫正极的倍率性能。本文综述了近年来金属化合物基正极材料及夹层的研究进展并对其发展前景进行了展望,以期为制备优异性能的锂硫电池正极材料及夹层提供参考。
- 胡坤郭锦张敏刚连晋毅张怡轩李占龙
- 关键词：锂硫电池正极材料夹层金属化合物
- CoSe_(2)作为锂硫电池锚定材料的第一性原理研究
- 2023年
- 锂硫电池因具备一系列优势而应用前景广阔,但缺点阻滞了其工业化进程。针对锂硫电池中产生的多硫化物穿梭效应和正极终产物Li_(2)S不导电缺憾,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Li_(2)S在CoSe_(2)表面的吸附性能、锂离子在CoSe_(2)表面的迁移行为。结果表明:CoSe_(2)对Li_(2)S通过S-Co和Li-Se方式呈现出较强的化学吸附作用,且对锂离子的迁移能垒小,可有效缓解穿梭效应和Li_(2)S的不规则沉积,提高活性物质利用率,增加电池理论比容量,为锂硫电池锚定材料的选取提供了理论依据。
- 宋丽红张敏刚郭锦
- 正极材料不同配比对锂硫电池性能的影响机理被引量：1
- 2018年
- 为研究正极材料中活性材料、导电剂、黏结剂配比对锂硫电池性能的影响,将升华硫与乙炔黑按质量比为7∶3球磨制得活性材料,然后将活性材料、导电剂、黏结剂按5种不同的质量配比制得不同的正极复合材料,观察结构和形貌并组装成电池测试性能。结果表明:7∶1∶2配比的电池在0.15C的放电倍率下,首次放电比容量最高达1019.0mAh/g,100次循环之后比容量达547.9mAh/g,容量保持率为53.7%,具有比较好的综合性能,其原因在于合理的配比使得该正极复合材料在介观上具有最佳的电子传导性,在宏观上具有足够的牢固性,机理分析对于其他微粉粘接改性也具有指导作用。
- 闫时建郝豫宝郭锦张敏刚
- 关键词：锂硫电池导电性改性机理
- 过渡金属硒化物在锂硫电池中的应用
- 2023年
- 锂硫电池因较高的理论比容量(1675 mAh·g^(-1))和能量密度(2600 Wh·kg^(-1))成为研究的热点。硫资源丰富,无毒和环境友好等优势也使锂硫电池成为最有前途的储能体系之一。然而,仍然有硫的导电性差、多硫化物在电极之间来回“穿梭”和硫与其还原产物密度差异等问题制约其应用化发展。相关研究表明,过渡金属硒化物具有良好的导电性。基于其极性特征,过渡金属硒化物可以加速氧化还原反应动力学,抑制穿梭效应,改善锂硫电池的电化学性能。本文主要综述了过渡金属硒化物在锂硫电池正极材料以及隔膜等方面的应用,并且对过渡金属硒化物在锂硫电池应用的未来研究方向和发展趋势提出展望。
- 郭锦张怡轩任家友陈展张敏刚李占龙
- 关键词：锂硫电池正极材料
- 改性乙炔黑对锂硫电池电化学性能的影响
- 2020年
- 采用浓硝酸蒸汽改性乙炔黑(H-AB)表面,再将其与升华硫(S)通过热处理法复合制备S/H-AB复合材料。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附仪测试结果表明,经过浓硝酸蒸汽改性后,乙炔黑不仅在表面引入羧基官能团,且孔径和比表面积均增大,硫均匀地包覆于乙炔黑表面及内部。电化学测试结果表明,通过在H-AB纳米微粒表面引入羧基强亲水性官能团,固定单质硫及多硫化锂,有效减少穿梭效应的发生,同时减小了活性物质与电解液的接触阻抗,改善硫电极的循环稳定性,提高活性物质硫的利用率。S/H-AB复合正极的放电比容量和循环性能明显优于S/AB,经过100周循环后,其放电比容量仍保持为563 mAh·g^-1,远高于未经改性乙炔黑S/AB复合正极的放电比容量(406.9 mAh·g^-1)。
- 郭锦李占龙连晋毅闫晓燕闫晓燕
- 关键词：循环性能复合材料锂硫电池
- 硫/聚吡咯复合正极材料的第一性原理计算被引量：1
- 2017年
- 利用Material Studio软件中的分层模建工具构建了硫(S)/聚吡咯(PPy)模型,采用DMol 3模块对构建好的模型进行几何优化,并完成计算。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算了S、PPy和S/PPy的结合能和态密度。计算结果表明:单质硫与PPy复合后,不仅改善了硫电极的导电性,而且提高了硫电极的循环稳定性。
- 郭锦张敏刚郝豫宝刘纹赫
- 关键词：锂硫电池第一性原理态密度
- 高比容量锂硫电池复合正极材料被引量：2
- 2014年
- Li与S完全反应生成Li2S时,单质硫正极的理论比容量为1675 mA·h/g,比LiFePO4、LiCoO2等正极材料的比容量高很多。单质S价格低、无毒,是一种理想的正极材料,然而其导电性较低,循环比容量衰减较快,因此需要改善S正极材料的导电性来提高其电化学性能。本文综述了硫基复合正极材料的制备方法、结构与形貌、电化学性能。探讨了S与多孔碳、碳纳米管、石墨烯和聚吡咯等复合的正极材料的电化学性能,并对硫基正极材料的发展趋势进行了展望。
- 郭锦张敏刚闫时建孙钢
- 关键词：锂硫电池正极充放电性能
- 利用莫来石陶瓷与AlSi_(12)合金制备相变储热材料的研究被引量：2
- 2019年
- 以莫来石陶瓷和AlSi_(12)合金为原料,合成一种新型的相变储热材料。分析服役期间相变储热材料的物理化学性质,及其相组成、显微结构的变化规律,并探讨AlSi_(12)合金的氧化损坏对相变储热材料储热性能的影响。分析结果表明:经莫来石陶瓷封装的AlSi_(12)合金具有优良的抗氧化性,持续服役1 000 h后,AlSi_(12)合金的氧化增重率仅为3.75%;服役期间,AlSi_(12)合金中部分Al元素被氧化成Al_2O_3,导致了AlSi_(12)合金的相变温度范围变窄,储热量随之减小,从而影响了AlSi_(12)合金的储热性能;AlSi_(12)合金不会严重腐蚀莫来石陶瓷,也不会向莫来石陶瓷渗透,且部分Al_2O_3积聚在莫来石陶瓷表面,从而降低了AlSi_(12)合金在服役后期的氧化速度。研究结果为利用AlSi_(12)合金制备相变储热材料提供参考。
- 姚树山智丽飞张敏刚郭锦闫时建
- 关键词：莫来石陶瓷相变储热材料AL2O3
- 碳布用于锂离子电池三维一体化柔性正极的可行性研究
- 2024年
- 研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1~0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^(-1)和115.2 mAh·g^(-1),经过50周次循环充放电后比容量分别为55.0,80.0 mAh·g^(-1)和88.0 mAh·g^(-1)左右。将石墨化的碳布负载LiFePO_(4)后,电极的首次放电比容量分别为73.2,109.5 mAh·g^(-1)和130.2 mAh·g^(-1)。对于石墨化程度为76.02%的碳布,经过50周次循环充放电后比容量稳定在90.0 mAh·g^(-1)左右,综合电化学性能较好,更适合用于锂离子电池的一体化柔性正极。通过建立LiFePO_(4)颗粒与碳纤维之间相互作用的力学模型,探讨一体化正极的力学性能、电学性能和电化学性能之间的关系。将碳布用于锂离子电池一体化正极,可以简化锂离子电池的常规生产过程,革新其生产方式。
- 闫时建郭锦同阳今西诚之
- 关键词：锂离子电池碳布石墨化程度导电性
