CN113745530A - 一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电化学和新能源领域，涉及一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料及其制备方法。本发明制备材料为大小均一的磷掺杂氧化镍球花，球花的平均直径约为6微米，具有较大的比表面积(约235m2g‑1)，可用于锂二氧化碳电池的正极催化材料，可以得到很高的比容量和优异的循环稳定性，同时制备方法简便，仅通过简单水热反应和后续热处理即可获得，极具工业化生产价值和实际应用价值。

Description

一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材 料及其制备方法
技术领域
本发明属于电化学和新能源领域，具体涉及一种球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料制备方法，以及用该方法制备电极材料在锂二氧化碳电池正极材料中的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
全球变暖已经成为威胁人类生存的一个严重问题，二氧化碳作为占比量第二的温室气体，排放量高居不下，而传统的二氧化碳捕捉(燃烧后捕捉、燃烧前捕捉和氧气燃烧)与封存，会导致一氧化碳，甲烷，乙烯等产物生成，储存和转化这些产物会进一步的导致能量消耗和环境污染。锂二氧化碳电池由于相对高的放电电位(～2.8V)和理论比容量密度(1876Wh kg-1)在二氧化碳固定和能量储存领域都有着很好的前景。然而其中间产物碳酸锂十分稳定，在低压下难以分解，会使锂二氧化碳电池的反应动力学滞后，导致锂二氧化碳电池在充电过程中具有过高的过电位和低库伦效率。为了提高电池性能，研发高效锂二氧化碳电池的正极催化材料十分必要。
研究人员为了寻找高性能催化材料做了很多努力，其中贵金属和碳基材料被广泛研究，但贵金属材料价格高，碳基材料不能有效分解碳酸锂，因而在大规模应用上受到了限制。过渡金属氧化物如氧化钴、氧化锰、氧化镍和氧化钼等因其较好的催化性能，价格低廉吸引了研究者的注意。其中氧化镍被报道过可以在低电位下有效分解碳酸锂，但是由于导电性差，限制了氧化镍催化锂二氧化碳电池中二氧化碳的转化。
目前已经有研究表明氧化镍材料应用于锂二氧化碳正极催化剂能够显著的提高锂二氧化碳电池的循环及倍率性能。如有研究人员用水热法和吸附法合成了氮、硫、钴共掺杂的石墨氧化镍复合纳米颗粒，将其作为锂二氧化碳电池的正极催化材料，在电流密度为100mA g-1时，放电容量可达到13400mAh g-1；在电流密度为100mA g-1，截止比容量为500mAhg-1时，电池的循环寿命可达到50圈。有研究通过缺陷工程进行表面改性，在长在碳纸上的氧化镍引入氧空位，这种电极在截止电压2.3-4.5V的测试条件下可以稳定循环58圈。
尽管目前关于氧化镍材料应用于锂二氧化碳电池正极催化材料已经有了一些进展，但目前报道的相关制备方法都有些复杂涉及碳负载以及多原子掺杂等，不利于大规模应用。
发明内容
针对上述技术的不足之处，本发明提供了一种高性能的球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料及其制备方法，该材料制备方法简单，形貌特殊，比表面积大，表现出很好的容量性能和循环性能。同时原料易得价廉且制备方法简单，仅通过水热反应和后续热处理即可获得，为锂二氧化碳电池的大规模工业化生产和实际应用提供了有效助益。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，包括：
将镍盐、尿素溶解与醇溶液中，进行水热反应，得到固相前驱体；
将所述固相前驱体进行煅烧，得到氧化镍球花材料；
将所述氧化镍球花材料进行磷化处理，得到球花状磷掺杂氧化镍材料。
本发明提供了一种原料廉价、制备简便的高性能氧化镍材料，研究发现：与现有的中空磷化镍材料相比，通过将煅烧后形成的氧化镍球花材料进行磷化处理，制备的球花状磷掺杂氧化镍材料形貌特殊，比表面积大，容量性能和循环性能良好，可以用于锂二氧化碳电池。
本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料，所述球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料中孔的结构为纳米级，孔径的范围在7-15纳米之间，球花的直径为5～7微米。
本发明的第三个方面，提供了上述的花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料在制备锂二氧化碳电池中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过调控水热条件和热处理条件制备出球花状的磷掺杂氧化镍材料，环境友好，生产成本低。需要说明的是，掺杂磷的含量影响其作为催化材料的催化性能；
(2)本发明制备的电极材料具有较大的比表面积(约235m2g-1)，有利于传质过程，赋予材料很好的催化性能。
(3)本发明制备的电极正极催化材料形貌与电化学性能具有良好的可重复性，且循环稳定性能优异。在本发明的一个具体实施案例中，所述电极材料在电流密度100mA g-1的测试条件下进行充放电，首圈充放电的比容量达到13215/11660mAh g-1；在电流密度为200mA g-1截止比容量为600mAh g-1的测试条件下进行充放电，电池的循环寿命可以达到70次。
(4)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1合成的球花状磷掺杂氧化镍材料XRD测试结果；
图2是实施例1合成的球花状磷掺杂氧化镍材料FESEM图；
图3是实施例1合成的球花状磷掺杂氧化镍材料氮气吸附-脱附等温线和孔径分布图；
图4为实施例1合成得到的球花状磷掺杂氧化镍材料用于锂二氧化碳电池测试时的首圈充放电图，测试条件为电流密度100mA g-1，截止电压2.3-4.5V；
图5为实施例1合成得到的球花状磷掺杂氧化镍材料用于锂二氧化碳电池测试时的循环性能图，测试条件为电流密度200mA g-1，截止比容量为600mAh g-1。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明的一个具体实施方式中，提供一种球花状磷掺杂氧化镍材料的制备方法，包括步骤如下：
S1.制备反应溶液：将六水硝酸镍、尿素溶于乙醇得到反应溶液；
S2.制备固相前驱体：将S1.制备得到的反应溶液在120-150℃下反应6-9h，反应结束后纯化得固相前驱体；
S3.制备氧化镍球花材料：将S2.制备得到的固相前驱体置于200-300℃锻烧2h，反应结束后即得氧化镍球花材料；
S4.制备球花状磷掺杂氧化镍材料：将S3.制备得到的氧化镍球花材料和次亚磷酸钠置于200-300℃煅烧1-2h，反应结束后得到球花状磷掺杂氧化镍材料；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S1.中，六水硝酸镍/六水氯化镍和尿素的摩尔比为1:1-1.5，更进一步的，所述六水硝酸镍和尿素的摩尔比为1:1；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S2.中，所述纯化步骤包括分离、清洗和干燥，更进一步的，所述纯化步骤为待反应结束后离心分离得到样品，用水和酒精溶剂反复洗涤样品，干燥得到固相前驱体；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S3.中，在空气气氛中对固相前驱体进行热处理，升温速率控制为5℃ min-1，在200-300℃锻烧2h；
本发明的又一具体实施方式中，所述步骤S4.中，在氩气气氛下对S3.步骤得到的氧化镍球花材料进行磷化处理，次亚磷酸钠/五氧化二磷与氧化镍的质量比为0.5-2：1，升温速率控制为5℃ min-1，在300℃煅烧1-2h；
本发明的又一具体实施方式中，提供一种球花状磷掺杂氧化镍材料的制备方法，包括步骤如下：
S1.制备反应溶液：将摩尔比为1：1的六水硝酸镍和尿素溶于乙醇中搅拌得到反应溶液；
S2.制备固相前驱体：将S1.制备得到的反应溶液在120-150℃下反应6～9h，反应结束后纯化得固相前驱体；
S3.制备氧化镍球花材料：将S2.制备得到的固相前驱体进行热处理，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度，在200-300℃保温2h，反应结束后即得氧化镍球花材料；
S4.制备球花状磷掺杂氧化镍材料：将S3.制备得到的氧化镍球花材料和次亚磷酸钠置于300℃煅烧1-2h，反应结束后得到球花状磷掺杂氧化镍材料；
在一些实施例中，所述磷化过程中，氧化镍球花材料和磷盐分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内煅烧即可获得高性能的球花状磷掺杂氧化镍材料，无需将氧化镍球花材料和磷盐混合，制备方法更为简单。
(1)本发明的又一具体实施方式中，提供由上述方法制备得到的球花状磷掺杂氧化镍材料，所述球花状磷掺杂氧化镍材料中孔的结构为纳米级，孔径主要分布在7-15纳米之间，集中在11纳米左右，其外观形貌为独特而均匀的球花状，球花的直径约为6微米；上述表面形貌使其具有较大的比表面积，有利于传质过程，赋予材料很好的催化性能。
本发明的又一具体实施方式中，提供一种锂二氧化碳电池正极催化材料，所述锂二氧化碳电池正极催化材料包含上述球花状磷掺杂氧化镍材料；
本发明的又一具体实施方式中，提供一种锂二氧化碳电池，所述锂二氧化碳电池包含上述正极催化材料/或上述球花状磷掺杂氧化镍材料。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混合溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在120℃，反应时间控制在6h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料；
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温1h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
图1为本发明方法合成的球花状磷掺杂氧化镍材料的XRD测试结果，衍射数据与面心立方相氧化镍标准卡片(JCPDF 71-1179)一致，且没有出现其他杂质相，表明产物为高纯度的磷掺杂氧化镍材料，且没有其他杂质。图2为球花状磷掺杂氧化镍样品的FESEM图片，由图2可以看出该发明方法合成的表面形貌为球花状，球花的直径在6微米左右。图3为本发明方法合成的球花状磷掺杂氧化镍材料的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布图，显示孔径主要分布在7-15纳米之间，集中在11纳米左右。
用实施例1所得球花状磷掺杂氧化镍材料按下述方法制成电极并测试其锂二氧化碳电池性能：以4：4：2的质量比分别称取球花状磷掺杂氧化镍材料、炭黑、聚四氟乙烯，与一定体积的异丙醇混合，超声30min得到催化剂浆料，均匀滴加在碳纸上制成极片，120℃真空干燥6h。采用金属锂片为负极，电解液为1mol L-1的双三氟甲磺酰亚胺锂/三乙二醇二甲醚，隔膜选用玻璃纤维隔膜，组装成锂二氧化碳电池。所有电池都是在氩气充满的手套箱中组装，然后置于具有高纯二氧化碳的净化室中，在室温下在LAND CT 2001A多通道电池测试仪上进行锂二氧化碳电池的恒电流放电/充电测试。
图4为所组电池在电流密度为100mA g-1下的首圈充放电性能。本发明电极材料在100mA g-1电流密度下，充放电比容量达到13215/11660mAh g-1。图5为所组装电池在电流密度为200mA g-1时的循环性能。本发明电极材料在截止比容量为600mAh g-1时的循环寿命可以达到70圈，循环性能优异。
实施例2
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混色溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在120℃，反应时间控制在9h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料；
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温1h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
实施例3
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混色溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在150℃，反应时间控制在6h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料；
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温1h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
实施例4
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混色溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在150℃，反应时间控制在9h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料。
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温1h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
实施例5
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混色溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在120℃，反应时间控制在6h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料；
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温1h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
实施例6
球花状磷掺杂氧化镍材料，通过如下步骤制备：
(1)制备反应溶液
将1mmol六水硝酸镍、1mmol尿素溶于40mL乙醇中，搅拌1h形成浅绿色混色溶液；
(2)制备固相前驱体
将步骤(1)中所制得溶液转移至80mL聚四氟乙烯内胆中，进行高温高压水热反应，反应温度控制在120℃，反应时间控制在6h，充分反应后冷却至室温，用去离子水和乙醇对反应产物进行离心洗涤，在60℃下空气中干燥12h后得到固相前驱体；
(3)制备氧化镍材料
将步骤(2)中收集的前驱体置于马弗炉中，在空气气氛中，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待马弗炉冷却到室温，得到的黑色样品即为氧化镍材料；
(4)制备球花状磷掺杂氧化镍材料
将步骤(3)中收集的氧化镍材料与次亚磷酸钠分别置于两个瓷舟中，在同一管式炉内，在氩气气氛下，以5℃ min-1的升温速度升温至300℃，保温2h，待管式炉冷却到室温，得到的样品即为球花状磷掺杂氧化镍材料。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，包括：
将镍盐、尿素溶解与醇溶液中，进行水热反应，得到固相前驱体；
将所述固相前驱体进行煅烧，得到氧化镍球花材料；
将所述氧化镍球花材料进行磷化处理，得到球花状磷掺杂氧化镍材料。
2.如权利要求1所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述镍盐为六水硝酸镍或六水氯化镍。
3.如权利要求1所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述固相前驱体在空气气氛中进行煅烧。
4.如权利要求1所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述磷化处理的具体步骤为：将氧化镍球花材料与磷盐混合均匀，煅烧，即得。
5.如权利要求4所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述磷盐为次亚磷酸钠或五氧化二磷。
6.如权利要求4所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，氧化镍球花材料与磷盐在惰性气体气氛中进行煅烧。
7.如权利要求1所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述镍盐和尿素的摩尔比为1:1-1.5，优选地，所述镍盐和尿素的摩尔比为1:1；
或，固相前驱体在200-300℃下锻烧2～3h；优选地，升温速率为5～10℃min-1；
或，所述水热反应后进行纯化，优选地，所述纯化步骤包括分离、清洗和干燥，更优选地，所述纯化步骤为待反应结束后离心分离得到样品，用水和酒精溶剂反复洗涤样品，干燥得到固相前驱体。
8.如权利要求4所述的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料的制备方法，其特征在于，所述磷盐与氧化镍球花材料的质量比为0.5-2：1；
或，磷盐与氧化镍球花材料在在300～350℃煅烧1-2h；优选地，升温速率为5～10℃min-1。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的高性能球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料，其特征在于，所述球花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料中孔的结构为纳米级，孔径的范围在7-15纳米之间，球花的直径为5～7微米。
10.权利要求9所述的花状磷掺杂氧化镍锂二氧化碳电池正极催化材料在制备锂二氧化碳电池中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114678492A (zh) * 2022-03-08 2022-06-28 山东大学 花状二硫化钴表面负载二硫化镍微米花材料及其制备方法
CN114759201A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 齐鲁工业大学 一种Li-CO2电池用金属基催化剂阴极及制备和应用
CN114759195A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 齐鲁工业大学 一种新型无粘结剂阴极复合材料的制备及应用
CN114784292A (zh) * 2022-04-12 2022-07-22 西安交通大学 一种锂-二氧化碳电池正极材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682327A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 南京师范大学 基于氮掺杂碳层包裹的空心多孔氧化镍复合材料的锂离子电池及其制备方法
WO2018036001A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 福州大学 一种杨梅状钴酸镍纳米材料及其制备方法
CN108493458A (zh) * 2018-02-09 2018-09-04 山东大学 一种高性能海胆状氧化镍/钴酸镍微球锂氧气电池正极催化材料及其制备方法
CN110137511A (zh) * 2019-05-10 2019-08-16 深圳大学 掺杂氧化镍锂空气电池正极及其制备方法和锂空气电池
CN110975914A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 东华大学 磷掺杂氧化镍铁氮掺杂碳纳米纤维复合材料及其制备方法与应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682327A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 南京师范大学 基于氮掺杂碳层包裹的空心多孔氧化镍复合材料的锂离子电池及其制备方法
WO2018036001A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 福州大学 一种杨梅状钴酸镍纳米材料及其制备方法
CN108493458A (zh) * 2018-02-09 2018-09-04 山东大学 一种高性能海胆状氧化镍/钴酸镍微球锂氧气电池正极催化材料及其制备方法
CN110137511A (zh) * 2019-05-10 2019-08-16 深圳大学 掺杂氧化镍锂空气电池正极及其制备方法和锂空气电池
CN110975914A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 东华大学 磷掺杂氧化镍铁氮掺杂碳纳米纤维复合材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
REIXIN ZHENG 等: "Oxygen vacancy engineering of vertically aligned NiO nanosheets for effective CO2 redution and capture in Li-CO2 battery", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114678492A (zh) * 2022-03-08 2022-06-28 山东大学 花状二硫化钴表面负载二硫化镍微米花材料及其制备方法
CN114759201A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 齐鲁工业大学 一种Li-CO2电池用金属基催化剂阴极及制备和应用
CN114759195A (zh) * 2022-03-29 2022-07-15 齐鲁工业大学 一种新型无粘结剂阴极复合材料的制备及应用
CN114784292A (zh) * 2022-04-12 2022-07-22 西安交通大学 一种锂-二氧化碳电池正极材料及其制备方法

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