电极材料性能与性质的研究
《电极材料》PPT课件
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2.1.1.2 电极的主要性能
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2.1.1.2 电极的主要性能
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2.1.2 自焙电极的制作
自焙电极由电极壳和电极糊构成。自焙电极的 外壳由薄钢板焊接成，安装在使用电极的电炉炉 膛顶上，加入壳内的电极糊经高温焙烧制成自焙 电极。自焙电极没有接头（而石墨电极接头占 15% -20%)，直径可大些，生产工艺较简单，成 本低廉。
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自焙电极是用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料， 在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电 炉上的电极壳中，经过烧结成型。
这种电极可连续使用，边使用边接长边烧结成型，自 焙电极因工艺简单、成本低，因此被广泛用于铁合金电炉、 电石炉等。自焙电极在焙烧完好后，其性能与碳素电极相 差不大，但其制造成本仅为石墨电极的1/8，是碳素电极 的1/3。
2.1.3.1自焙电极的烧结
第一阶段称为软化段，温度从室温升到200℃，电极糊由 块状熔化。此间，仅其中的水分和低沸点的成分开始挥发。
第二阶段称为挥发段，温度从200℃升至600，此间已全部 熔化的液态电极糊中的粘结剂全部开始分解、气化，排出 挥发物，尤其在400℃左右进行得更为激烈，电极糊由可 塑性状态逐渐变成固态。
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2.1.2.1 电极壳
作用
赋型和保护电极不受氧化； 作为导电元件，当电极未烧好时能承受大部分电流，
起导电作用； 下放电极时，承受整个电极的自重，并能提高电极的
机械强度。
电极壳的钢板用碳素钢板制作，不能用生锈变质 的钢板。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚阴离子型钠离子电池正极材料研究
摘要新型可再生能源如风能、太阳能、潮汐能等都具有间歇性和随机性的特点，往往不能满足实时、有效、稳定的能量供给需求，因此，发展高效便捷的储能技术已经成为各个国家的研究热点。
目前，锂离子电池占据了便携式移动电子设备的主要市场，而且在电动汽车、电力储能系统方面也有重要的应用。
随着锂离子电池的大规模应用，锂元素的需求量会越来越多，而地球上有限的锂资源无法满足我们日益增长的需求。
钠和锂位于同一主族，具有相似的物理和化学性质，而且钠元素在地壳中的储量丰富，提炼简单（海洋中含有大量的钠），因此，钠离子电池在未来化学电源应用中具有极大的优势。
本论文以Na3V2(PO4)3和Na2.4Fe1.8(SO4)3两种钠离子电池正极材料为研究对象，采用固相法制备了以壳聚糖为碳源包覆的Na3V2(PO4)3/C正极材料，并对其电化学性能进行了研究。
结果表明壳聚糖碳源能够在活性材料中形成一种导电网络，大大增加了Na3V2(PO4)3/C的导电性。
其中，理论碳源添加量30%的样品具有相对优越的电化学性能。
在1 C电流密度下，首圈放电比容量115.01 mAh g-1，循环200圈后，比容量仍有107.21 mAh g-1，容量保持率为93.2%；2 C电流密度下，首圈放电比容量92.74 mAh g-1，循环200圈后，比容量为79.02 mAh g-1，容量保持率为85.2%，循环性能稳定。
采用固相法合成了Na2.4Fe1.8(SO4)3正极材料，并利用导电聚合物PEDOT与Na2.4Fe1.8(SO4)3复合，合成了Na2.4Fe1.8(SO4)3/PEDOT复合材料，探索了导电聚合物(PEDOT)添加量对Na2.4Fe1.8(SO4)3/PEDOT电化学性能的影响。
结果表明：导电聚合物添加量40%的Na2.4Fe1.8(SO4)3/PEDOT正极材料，在0.05 C电流密度下放电比容量最高，达到118.1 mAh g-1。
电催化氧化处理难降解废水用电极材料的研究进展
电催化氧化处理难降解废水用电极材料的研究进展一、本文概述随着工业化的快速发展，难降解废水的产生和排放问题日益严重，对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。
电催化氧化技术作为一种高效、环保的废水处理方法，近年来受到了广泛关注。
电极材料作为电催化氧化技术的核心组成部分，其性能直接决定了废水处理的效率和效果。
因此，研究和开发高性能的电极材料对于推动电催化氧化技术的发展具有重要意义。
本文综述了近年来电催化氧化处理难降解废水用电极材料的研究进展。
介绍了难降解废水的特点和处理难点，阐述了电催化氧化技术的原理及其在难降解废水处理中的应用优势。
然后，重点分析了不同类型的电极材料（如金属电极、碳基电极、复合电极等）在电催化氧化处理难降解废水中的研究现状和发展趋势。
还讨论了电极材料的改性方法、性能优化及其在实际应用中的挑战和前景。
对未来电极材料的研究方向和应用前景进行了展望，以期为电催化氧化技术在难降解废水处理中的实际应用提供理论支持和技术指导。
二、电催化氧化技术原理电催化氧化技术是一种先进的废水处理技术，其基本原理是利用电极材料在电场作用下产生的强氧化剂，如羟基自由基（·OH）等，对废水中的难降解有机物进行氧化分解，从而将其转化为低毒性或无毒性的物质。
电催化氧化过程涉及电子转移和化学反应两个主要步骤，其中电极材料的性能对反应效率和废水处理效果起着决定性作用。
在电催化氧化过程中，阳极是发生氧化反应的主要场所。
当施加一定的电压时，阳极材料表面的电子被激发，形成高活性的氧化物种。
这些氧化物种具有很强的氧化能力，可以与废水中的有机物发生氧化还原反应，从而将其矿化为二氧化碳和水等无机物。
同时，阴极上也会发生还原反应，产生氢气等副产物。
电极材料的选择对电催化氧化技术的效果至关重要。
理想的电极材料应具备高催化活性、高稳定性、高导电性和长寿命等特点。
目前，研究较多的电极材料主要包括贵金属（如铂、钯等）、金属氧化物（如二氧化钛、氧化铱等）和碳基材料（如活性炭、碳纳米管等）。
超级电容器电极材料研究进展
１．１．１ 活性炭
活性炭具有生产成本低、性质稳定、孔隙结构发达、比表面
积大、绿色环保等优势，这使它成为一种有广阔发展前景的超
级电容器电极材料。
活性炭主要是以果壳、秸秆、木材、煤、沥青、石油焦、树脂等
有机原料为前驱体，经过碳化和活化等特殊处理得到的产物。
活性炭的原料可归为三类：生物质、矿物质及高分子聚合物。
９３．７６％ ［７］ 。
１．１．２ 模板碳
模板碳可以通过模板法制备。 模板法根据模板不同可以
分为硬模板法和软模板法。 硬模板法是以具有多孔结构的硬
质材料为模板，将碳前驱体填充至模板内，经炭化后去除模板
获得多孔碳结构。 软模板法是利用表面活性剂为软模板剂，通
过改变模板剂和碳前驱体的反应比例及温度等工艺条件制备
墨烯作为超级电容器电极材料的文章。 石墨烯具有优异的电
导率、热导率及较高的理论比表面积（ ２６３０ ｍ２ ／ ｇ） 和良好的化
学稳定性，它符合超级电容器对电极材料的要求，是一种理想
的双电层电容器电极材料。 然而，石墨烯的比表面积和比容量
值都远远小于其理论值。 如何优化制备方法，充分有效地利用
石墨烯的高比表面积，提高石墨烯材料的本征电化学性能，具
ｆｕｔｕｒｅ ｗａｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｒｅｓｅａｒｃｈ
随着社会的发展，煤、石油和天然气等传统化石能源消耗
量日益增大，能源短缺和环境污染问题不断加剧，这给人类带
来了新的挑战。 开发新能源和利用可再生能源代替传统的化
针对不同尺寸的电解液离子，碳电极材料的最佳孔径也不
同，如果碳材料的孔径过小，将导致电解液离子无法进入，当碳
石墨烯电池材料的制备与性能研究
石墨烯电池材料的制备与性能研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料，具有高导电性和高度机械强度等优良性质，是目前材料领域研究的热点之一。
石墨烯材料在能量存储领域也有广泛的研究应用，其中在电池领域的应用备受关注。
本文将主要探讨石墨烯电池材料的制备与性能研究。
一、石墨烯电池材料的制备由于石墨烯的单层结构和极高的比表面积，使得其作为电极材料有着广阔的应用前景。
目前制备石墨烯材料有多种方法，如化学气相沉积法、机械剥离法、溶液剥离法等。
其中，化学气相沉积法制备的石墨烯材料在电极材料中的应用最为广泛。
化学气相沉积法主要是在惰性气体中将石墨烯材料进行热解或化学反应，然后将过程中产生的气体送入到基板表面得到石墨烯。
与其它方法相比，化学气相沉积法可以制备单晶质量高、具有工业化生产条件、可以控制多层石墨烯等收益。
在石墨烯材料的电池应用中，电化学沉积法也是石墨烯电池材料制备中的一种重要方法。
二、石墨烯电池材料的性能研究石墨烯电池材料具有极高的导电性和高比表面积，并有望替代传统锂离子电池中的石墨负极材料和传统电容器中的活性炭等材料。
石墨烯电池材料的优良性质赋予了其在储能方面有着较高的研究价值。
目前，石墨烯电池材料在超级电容器、铅酸电池、锂离子电池和锂硫电池等领域都有广泛的应用。
值得一提的是，在锂离子电池领域，石墨烯材料作为负极材料的电化学性能得到了很好的提升。
石墨烯电池材料的研究工作中，除了制备工艺，石墨烯材料在电池性能中的变化也是研究的重点之一。
一般来说，石墨烯材料的性能表现与其表面形态和结构密切相关，如石墨烯电池材料的比表面积影响其电容性能与能量密度，孔隙大小、密度等因素将影响这些材料的电荷传输和储存性能。
不仅如此，超级电容器中的石墨烯电池材料的电容性能也受到电解液的影响，这包括电解液的缓冲能力、离子浓度以及容积效应等。
三、未来展望石墨烯电池材料的制备和性能方面的研究将会是一个长期的过程。
随着对其导电性、比表面积和电化学性能等方面的深入研究，石墨烯材料在储能领域的应用将会越来越广泛。
超级电容器及其电极材料的研究
第5期2018年10月No.5 October，2018随着人类对友好型社会的美好向往，大家逐渐开始重视可再生能源，然而可再生能源不适合电能输送，因其不稳定、不连续性会影响输电质量。
因此我们需要开发良好的储能装置。
超级电容器凭借它具有的诸多良好性质而被关注。
不同电极材料影响着超级电容器的性能，因此我们应注重电极材料的研究。
超级电容器是介于电池和传统电容器之间通过极化电解质储能的电源[1]。
其充电速度快、放电能力超强、循环使用时间长，而且其功率密度极高。
目前研究的主要有法拉第准电容（赝电容）和双电层电容器两种类型。
1 赝电容赝电容是电活性物质处于潜在沉积下，在电极上发生可逆的化学吸附、解吸或氧化还原反应，产生电极的充电电位[2]。
赝电容的电极材料有以下几种。
1.1 金属氧化物氧化钌材料的比电容较大、导电性能极好，但其价格较为昂贵，并不能广泛应用；氧化锰价格低廉、对环境友好、性能良好，价态较多容易获得且价格低廉，因此被广泛使用；氧化镍导电性能好、易获取、制备简单，也很有发展前景。
1.2 复合金属氧化物钼酸盐因其催化和电化学性能的优异性而被研究作为电极材料，有实验小组研究了COMOO 4/MnMOO 4异质结构纳米材料的超电容性，结果发现，COMOO 4纳米棒活性电极电化学性能优异；有文献报道了用NiCO 2O 4作为赝电容的电极材料，其常用的制备方法有水热法（溶剂热法）、微波辅助法、模板法、电沉积法、共沉淀法等；据报道，CuCO 2S 4成功用熔剂法合成，结果显示制得的花瓣状的CuCO 2S 4材料具有较高的比电容、充放电速率很优良、循环性也很稳定，因其特殊的3D 结构，导电率较高、比表面积较大而体现出优异的赝电容性能。
1.3 导电聚合物导电聚合物是利用掺杂原理使材料电导率处于半导体和导体范围间，其主链上含有交替的单键与双键，形成共轭大π体系，因π电子流动而能导电[3]。
其可使用的温度范围宽、其寿命长。
以镍锰酸锂为正极材料的固态电池制备与性能研究
0引言近年来，新能源汽车产业发展迅猛，高速的产业发展激发了对高效储能系统的需求。
在诸多电池系统中，基于插层反应的锂离子电池应用广泛[1]。
通过开发高容量材料或者提高电池的电压来提高锂离子电池的能量密度[2]。
相较于磷酸铁锂、钴酸锂等正极材料，尖晶石结构的镍锰酸锂的最高工作电压可达5V ，且具有成本低、毒性低、循环稳定等优点。
目前基于尖晶石结构镍锰酸锂正极的锂离子电池大多为液态体系，而液态体系的锂电池存在电解液泄露、易燃、易爆等安全隐患，因此，固态锂电池的研究和开发已成为一大热点[3-5]。
固态锂离子电池目前正朝着高能量密度、轻薄化和更高的安全性方向发展，而固态电解质作为固态电池最重要的部分，受到了广泛的关注和研究[6-8]。
NASICON 型结构的Li 1.3Al 0.3Ti 1.7(PO 4)3(LATP)固态电解质具有电化学性能稳定、化学窗口宽、离子电导率高等优点，是目前最具发展潜力的固态电解质之一[9]。
在众多种类的固态电解质中，无机固态电解质存在接触性差、阻抗大的缺点，而聚合物电解质则存在常温下离子电导率低的缺点[10]。
为了充分结合2种电解质的特点，采用有机-无机复合电解质PES-LATP@PVC 来制备固态电解质膜，并在常温下应用于固态电池中。
本文采用高电压的镍锰酸锂材料作为正极，以PES-LATP@PVC 复合物作为固态电解质膜，组装成半电池，室温下测试了其充放电情况和其他电化学性能，探究了以镍锰酸锂为正极材料在固态电池方面的应用可能性，为研究新型固态电池电极材料的电解质材料提供参考。
1实验部分1.1实验试剂与仪器实验试剂：镍锰酸锂（LiNi 0.5Mn 1.5O 4，国药集团化学试剂有限公司），分析纯；黏结剂PVDF （法国苏威），分析纯；导电碳黑（国药集团化学试剂有限公司），分析纯；溶剂N-甲基吡咯烷酮（国药集以镍锰酸锂为正极材料的固态电池制备与性能研究张宇，姜兴涛，伍澎贵，梁兴华*（广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545616）摘要：由于液态电池存在安全隐患，开发新型材料的固态电池成为研究热点。
电催化反应中的电极材料选择
电催化反应中的电极材料选择电催化反应是一种利用电能促进化学反应的技术，可以用来制备新型材料、降解污染物、储能等。
其中，电极材料是电催化反应的关键。
本文将着眼于电极材料的选择，介绍了常见的电极材料以及其优缺点，为电催化反应的研究提供参考。
一、金属电极金属电极是电催化反应中最常用的电极之一，具有导电性好、易于制备和成本低等优点。
常见的金属电极有铜、银、铝、钼、铁、镍等。
其中，铜和银电极具有良好的催化活性，在有机合成、清洁能源等领域具有广泛的应用。
1. 铜电极铜电极是电化学催化反应中最常用的电极之一，因其良好的催化活性而广受研究者的青睐。
铜电极可以催化各种有机物的还原和氧化反应，如羧酸的加氢还原、硝基化合物的还原、有机酯的水解等。
铜电极的催化活性主要取决于其晶体结构和表面形貌，因此，在制备铜电极时需要注意控制晶体结构和表面形貌。
2. 银电极银电极是一种优良的电化学催化材料，可以用于化学传感、光电催化和电解水制氢等领域。
银电极催化氧化剂还原反应的活性具有明显的结构依赖性，表面原子的密度和组合方式对反应活性有很大的影响。
此外，银电极还可以催化有机化合物的氧化反应，如苯酚的氧化等。
二、半导体电极半导体电极是应用范围广泛的电极材料之一，常用于光电催化、生物传感等领域。
半导体电极的优点在于其表面常态就能形成电子与空穴对，故能够吸收光能激发电子，进而催化化学反应。
常见的半导体电极有TiO2、ZnO、Fe2O3等。
1. TiO2电极TiO2电极是一种良好的光电催化材料，具有高的光催化反应活性、抗腐蚀性、化学稳定性等优点。
TiO2电极主要应用于光催化分解水制氢、有机废水处理等领域，在光催化领域中有着广泛的应用。
2. ZnO电极ZnO电极是一种广泛受到研究的光催化材料，具有高的光催化活性和良好的耐腐蚀性等优点。
ZnO电极可用于水的分解、空气污染物的降解、有机废水的处理等多种领域。
三、碳基材料电极碳基材料电极是一种具有较好催化活性的电极材料，具有导电性好、耐腐蚀等优点。
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电极材料性能与性质的研究引言
电极材料作为电化学科技领域中的重要组成部分之一，对于电池、超级电容器、燃料电池等高新技术领域的发展发挥着决定性作用。
电池、超级电容器、燃料电池等设备的性能和特点，很大程度上取决于电极材料的性能和性质。
因此，研究电极材料的性能和性质，不仅是理论研究的需要，也是产业发展的重要保障。
一、电极材料性能的研究
1.1 放电电位
放电电位是电池放电时电极反应自发进行的起始电位。
对于电池来说，放电电位越低，电池就越容易发生放电反应，这意味着电池的工作电压可以随着放电电位的降低而减小。
对于超级电容器来说，放电电位越低，电池储能密度就越大。
1.2 电容
电容是指一个电极对于单位电荷的存储能力。
不同的电极材料有着不同的电容特性，这直接影响了电池或超级电容器的性能表现。
1.3 充放电速率
充放电速率决定了电池、超级电容器等设备的充放电时间。
对
于高速充放电要求的设备，例如电动车，需要选择具有优异放电
性能的电极材料。
1.4 循环寿命
循环寿命指电池或超级电容器在循环充放电过程中的使用寿命。
电极材料可以通过循环寿命测试来评估其稳定性和使用寿命。
二、电极材料性质的研究
2.1 化学成分
电极材料的化学成分是决定其性质和性能的关键。
随着技术的
进步，研究者已经成功地开发出了多种化学成分的电极材料，例如：有机金属配合物、高分子、碳材料等。
2.2 结构形态
电极材料的结构形态也对其性质和性能有着直接的影响。
例如，纳米结构的电极材料具有更高的比表面积和更快的充放电速率。
2.3 稳定性
电极材料的稳定性对设备的使用寿命和稳定性有着非常大的影响。
因此，在设计电极材料时，必须考虑到其在长时间工作过程
中的稳定性和性能表现。
2.4 内阻
电极材料的内阻对设备的效能有着非常大的影响。
对于超级电容器来说，内阻越小，其放电效率就越高。
结论
在电化学领域中，电极材料性能和性质的研究非常重要，对于电池、超级电容器、燃料电池等高新技术设备的发展和推广具有决定性作用。
研究者需要整合电极材料的化学成分、结构形态、稳定性和内阻等方面的信息，来设计和优化电极材料的性能和性质，以满足不同应用场景的需求。