有色金属新能源材料技术理论与应用

钠离子电池铁氧化物负极材料研究进展 789     

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摘要: 钠与锂具有相似的物理化学性质，且资源丰富，钠离子电池作为最有前途的锂离子电池替代品之一，越来越受到人们的关注。基于转化反应的铁氧化物FeOx (α/γ-Fe2O3和Fe3O4)具有成本低、比容量大等优点，是一种很有发展前途的钠离子电池负极材料。综述了FeOx材料的合成工艺、电化学性能等方面的最新研究进展。最后，对FeOx材料作为钠离子电池负极存在的问题及其未来发展方向进行了阐述。

铁氰化镍正极材料在天然海水中的储钠研究 1052     

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摘要: 水系钠离子电池因为拥有安全性高、环境友好且造价成本低等特点受到广泛关注，被认为是一类极具发展潜力的新型储能体系。鉴于此，本研究使用简单的液相共沉淀法制备典型的普鲁士蓝类似物–铁氰化镍作为储钠活性材料，系统研究铁氰化镍在天然海水和0.5 mol/L氯化钠溶液中的电化学性能，阐明廉价天然海水作为水系钠离子电池电解液的可能性，进一步降低水系钠离子电池的成本，提高其应用价值。

氧化石墨烯/蒙脱土协同增强纤维素纳米纤维气凝胶的制备与表征 589     

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摘要: 纳米纤维素基气凝胶因其材料天然可再生的特点受到广泛的关注，但其易燃、机械性能差的缺点使其实际应用受到限制。本文以纳米纤维素为基底，氧化石墨烯(GO)与钠基蒙脱土(Na-MMT)为填料，通过定向冷冻干燥制备了CNF/GO/MMT复合气凝胶。定向冷冻的方法使得复合气凝胶保持了较低的热导率(37.43 mW mK?1)，同时与纯CNF气凝胶相比，复合气凝胶的抗压强度提高了6倍(达到669 KPa)，阻燃性能也得到了显著的提升。这些测试结果表明通过GO/MMT的加入，成功地提高了复合气凝胶的综合性能，为建筑隔热材料提供了新的选择。

FeS2纳米颗粒/碳布的制备及其锂离子储存性能的研究 1147     

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摘要: FeS2是黄铁矿的主要成分，作为过渡金属硫族化合物的一员，其在锂离子电池应用方面有着巨大的潜力。然而，巨大的体积膨胀以及迟缓的动力学严重限制了其在电池中的应用。本文中，我们以碳布作为基底，通过水热以及硫化过程将FeS2纳米颗粒与碳布紧密地结合在一起。将FeS2/CC直接作为锂离子负极材料，不需要额外添加导电剂以及粘结剂，减少了容量的损失。并且碳布本身具有良好的导电性，可以提供巨大的空间，足以容纳FeS2在循环过程中的体积膨胀，提高循环稳定性。所以，FeS2/CC在200 mA g?1以及500 mA g?1的电流密度下分别循环100圈以及250圈后仍然可以维持着1376.5 mAh g?1和1345.5 mAh g?1的可逆容量，同时还具有优异的倍率容量，在2 A g?1的电流密度下其放电容量维持在750.6 mAh g?1。

水热法CdS纳米线的制备与表征 1125     

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摘要: CdS具有光吸收系数大与制备工艺简单等优点，可用于制光电探测器、太阳能电池等领域。尽管CdS纳米线的制备和应用已经在很多领域取得了进展，而对于通过低成本方式生长高质量的晶体结构还有很大进步空间。本文通过水热法制备了质量较高的CdS纳米线，研究以不同的硫源及反应时间制备得到了CdS纳米线，并利用拉曼光谱、光致荧光光谱(PL)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征测试技术对所制备的CdS纳米线进行了表征，实验结果表明，水热过程中，不同硫源与Cd2+及乙二胺的作用方式不同，所制备的CdS纳米线长度有所不同。表现为当硫源为硫粉时CdS纳米线形貌明显清晰，长度增加。而在反应时间方面，随着保温时间的增加纳米线有接合生长的趋势，表现为随着反应时间增加CdS纳米线长度明显增长。

溶液法生长钙钛矿纳米线 251     

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摘要: 近些年，一维(1D)卤化物钙钛矿的低维纳米材料在光电探测器材料领域成为备受科学家关注的焦点之一，因其拥有优异的光吸收系数、发射效率和高载流子迁移率，长的载流子扩散长度等优秀的光电性能。本实验通过蒸发诱导自组装方法制备出钙钛矿纳米线，在保持钙钛矿溶液浓度不变的情况下，把离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸(BMIMBF4)作为添加剂加入到钙钛矿纳米线中。其中设置了四组不同的BMIMBF4浓度来探究离子液体的添加对钙钛矿纳米线的影响，其中离子液体的浓度分别为0 mmol、0.1 mmol、0.3 mmol、0.6 mmol。从实验结果可以得知，加入BMIMBF4离子液体之后纳米线的PL (稳态光致发)强度更高，表明BMIMBF4对MAPbI3纳米线的生长起到一定的促进作用，提高了钙钛矿纳米线的稳定性和光电性能。其中加入0.3 mmol离子液体的促进效果最强，加入0.6 mmol离子液体的钙钛矿纳米线相对于浓度为0.3 mmol那一组的促进效果较弱，可能是由于离子液体浓度过高抑制了钙钛矿纳米线的生长。

TiO2电子传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用进展 669     

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摘要: 钙钛矿太阳能电池具有成本便宜、器件效率高、制备工艺相对简单等优势受到人们的广泛关注。电子传输层是钙钛矿太阳能的重要结构，在整个电池里要起到输送电子并把空穴阻隔在传输层以外的作用。TiO2具有与钙钛矿材料最低未占分子轨道能级相适应的导带底(?4.1 eV)，和比较宽的带隙大约3 eV，有益于电子的选择性传输，因此作为电子传输层材料，在钙钛矿太阳能电池中应用非常广泛。本文简要介绍了TiO2电子传输层的结构、性质和制备方法，重点分析了目前提高TiO2电子传输层材料性能的主要方法：形貌调控、掺杂和界面修饰，通过这些方法对TiO2电子传输层进行调控，并在不同程度上使电池的光电转换效率得到提升。希望研究结果能够为制备出性能优异的TiO2电子传输层提供一定的参考。

银纳米颗粒增强CsPbIBr2钙钛矿光伏器件的模拟研究 215     

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摘要: 在入射光的激发下，银纳米颗粒(Ag NPs)表面发生的局域表面等离激元共振效应具有近场增强的作用，这种效应有望增强对CsPbIBr2钙钛矿材料的激发态密度从而提高光伏器件的光电转换效率。另外，Ag NPs的前向散射会提高入射光的光程，有助于提高光吸收。基于此，本文设计了基于Ag NPs的局域表面等离激元增强型CsPbIBr2钙钛矿光伏器件，利用Ag NPs改善结构为FTO/ZnO/CsPbIBr2/Carbon的CsPbIBr2光伏器件的性能。我们利用时域有限差分法对基于Ag NPs的局域表面等离激元增强型CsPbIBr2钙钛矿光伏器件结构进行了相关的数值模拟，通过调控模型中FTO衬底表面上Ag NPs的间隔尺寸得到了具有不同Ag NPs表面覆盖比的CsPbIBr2钙钛矿光伏器件，进而模拟得到器件的吸收率以及各光伏器件剖面的电场分布情况。模拟结果表明，Ag NPs的局域表面等离激元增强效应以及前向散射效应有望改善CsPbIBr2钙钛矿光伏器件的性能，在理论上预言了本文设计的可行性，也为实验制备高效CsPbIBr2光伏器件提供了一定的理论指导。

无机钙钛矿量子点改善ZnO基紫外探测器光响应时间的研究 635     

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摘要: 近年来半导体量子点以其发光效率高、量子点尺寸具有可调的发射波长、特有的光学特性以及分离三角功能状态和光学振子密度大、温度不敏感的光学增益受到人们的极大关注。本文利用无机钙钛矿量子点(CsPbBr3)修饰ZnO基紫外探测器来改善响应时间。结果表明，修饰后的紫外探测器，在400 nm可见光照射下，器件的响应恢复时间反偏为2 s，正偏时间为10 s，恢复时间明显改善。

重构蓝宝石表面诱导La0.7Sr0.3MnO3纳米结构及其性质研究 1142     

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摘要二维La07Sr03MnO3纳米薄膜在由m面蓝宝石表面重构的具有纳米凹槽的横向纳米复合材料下制备通过XRD测试样品晶体结构确定样品物质组成用原子力显微镜AFM测试薄膜表面形貌我们通过范德堡法测试了薄膜温度电阻RT曲线来表征其金属绝缘体转变MIT特性发现在重构蓝宝石基片的不同取向即在沟道的不同方向上其MIT表现出各向异性从磁化强度随温度的变化我们发现LSMO薄膜显示出顺磁铁磁PMFM相变并且在沟道的不同方向上其PMFM也表现出各向异性

“双碳”背景下新能源材料产业化人才培养模式探索 814     

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摘要探索双碳背景下材料科学与工程中新能源材料产业化所需的人才培养模式思考培养模式中现存的问题并提出相应的对策以期提升材料科学与工程中新能源材料专业高素质人才的创新精神和实践能力促进大学生对双碳背景下材料科学与工程新工科属性和新能源材料产业化对国民经济发展重要性的认识强化大学生自主创新意识和自我学习能力从而在学业中就业中创业中获得成功

VHF频段极窄带高温超导滤波器的研制 1001     

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摘要本文研制了一款VHF频段的四阶极窄带高温超导滤波器该滤波器相对带宽为08插入损耗小于07dB滤波器基于切比雪夫原型设计由直径2英寸的氧化镁MgO为基底的高温超导薄膜材料DyBCO制作采用Sonnet软件进行滤波器的电路搭建电磁场仿真文章给出了极窄带滤波器的等效电路图理论曲线耦合矩阵物理电路模拟仿真和实际测试结果

基于第一性原理的SiO2晶体的光学性能研究——α-SiO2和β-SiO2晶体的光学性能对比分析 292     

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摘要SiO2具有制备简单粒径可调光学透明性和化学稳定性等优异性能作为一种可改性的光电材料以其优异的性能受到越来越多的关注在光电传感器光信息处理和存储装置光通信及激光器拉曼晶体等领域拥有广阔的前景本文应用第一性原理计算模拟软件MaterialStudio的CASTEP模块构建了SiO2晶体和SiO2晶体并对其进行几何优化使其达到稳定分析了压力对晶格常数的影响在5145nm激光入射下分析了两种晶体的光学性能结果表明SiO2晶体和SiO2晶体对光的反射折射和小光系数均是等价的而对于激光拉曼散射的能力差别很大SiO2晶体的拉曼频移主要集中在200cm1范围内

固体电解质电池和包含该固体电解质电池的电池模块及电池组 1046     

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本发明涉及一种固体电解质电池及包含所述固体电解质电池的电池模块，所述固体电解质电池包括正极、负极和置于正极和负极之间的隔膜，其中，负极包括：负极集流体；形成于所述负极集流体的至少一个表面上并包含第一负极活性材料、第一固体电解质和第一电解质盐的第一负极活性材料层；以及形成于第一负极活性材料层上并包含第二负极活性材料、第二固体电解质、第二电解质盐和熔点为30℃至130℃的增塑剂的第二负极活性材料层，所述固体电解质电池在所述增塑剂的熔点和130℃之间的温度下被激活，并在第二负极活性材料的表面上形成固体电解质界

水电解制氢装置 917     

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本发明公开了一种水电解制氢装置，包括底板，所述底板的顶面搭接有水电解箱，所述水电解箱的底部固定安装有支撑脚，且水电解箱的底部通过支撑脚与底板相搭接，所述底板顶面的右侧固定安装有固定条和磁吸挡板，且固定条位于磁吸挡板的两侧，所述固定条的顶部搭接有蓄电池，所述蓄电池的底部固定安装有支撑条和吸附板。该水电解制氢装置，通过抽动蓄电池，使吸附板与磁吸挡板分离，使蓄电池和支撑条与底板和固定条滑动即可拆出蓄电池，通过将悬挂环从悬挂杆抽出，即可取出过气管和进气斗，扭动第三连接管，即可拆离注液斗，从而达到了便于灵活地对多个组件进行灵活拆装的效果，使用起来更加方便。

固体电解质水电解膜电极及其制备方法 1138     

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本发明属于一种电解水制氢装置，涉及一种固体电解质膜电极及其制备方法，本发明通过调节水电解膜电极阳极粘结剂和催化剂的分布，制备双催化层阳极结构，低粘结剂含量的催化层有利于气体扩散与物质传输，而高粘结剂含量的催化层结构有利于质子的传质和增加质子透过率，本发明结合这两种优点，制备了双催化层结构，并将其用于固体电解质水电解膜电极，提升电解水的制氢效率。

MoS2/C材料的水系铝离子超级电容器及其电化学性能 1125     

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摘要: 本文采用水热法制备花状的MoS2、对MoS2进行碳化烧结制备MoS2/C复合材料。本文讨论水系电解液中的铝离子浓度对MoS2/C复合材料电化学性能的影响。结果表明，当电解液中的铝离子浓度较低时，MoS2/C电极材料的比电容较高，等效串联电阻较小，电化学性能较好。1 mol/L的AlCl3电解液在40 A/g的电流密度下，等效串联电阻为1.083 Ω，比电容达到189 F/g，表现出优良的电容性能。

高性能钴铝双金属氢氧化物超级电容器储能性能研究 284     

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摘要: 设计高性能电极材料是提高超级电容器比电容的关键，具有挑战性。在此通过简单的共沉淀法制备了具有三维层状结构的电极材料。电化学测试表明，CoAl-LDH电极在1 Ag?1时的比电容可达805.0 Fg?1，循环4000圈后，比电容仅衰减5.7%。将CoAl-LDH作为正极，办公废纸衍生的碳材料AC为负极构建非对称超级电容器。基于CoAl-LDH//AC的非对称超级电容器(ASC)在749.2 W kg?1时具有34.9 Wh kg?1的高能量密度，并且在3000次循环后具有出色的容量保持率95.6%。并由两个串联器件驱动风扇模型和小船模型。

导电聚合物PEDOT:PSS包覆对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料性能的影响 1139     

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摘要: 本文采用湿法包覆法成功制备了聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐) (PEDOT:PSS)包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料，研究了包覆改性前后材料的微观结构及电化学性能。LiNi0.8Co0.15Al0.05O2颗粒表面的聚合物PEDOT:PSS包覆层厚度大约为14 nm，PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有良好的电化学性能，在0.1 C倍率下首次放电比容量193.8 mAh/g，1 C循环100次后容量保持率为90.3%。PEDOT:PSS包覆层具有高电导率，可以提高材料的导电性，因此PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有高放电比容量、好的循环稳定性和良好的倍率性能。

固体电解质以及使用该固体电解质的二次电池 1044     

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本发明提供可传导镁离子的新颖的固体电解质以及使用该固体电解质的二次电池。所述固体电解质具有用通式MgxMySiOz(其中，M为选自Ti、Zr、Hf、Ca、Sr以及Ba之中的至少1种，x满足0＜x＜2，y满足0＜y＜2，z满足3＜z＜6)来表示的组成。

铝离子电池正极材料的研究进展与展望 1121     

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摘要: 铝离子电池是一种以金属铝为负极，铝基离子液体为电解质的新型电化学储能器件，具有负极容量高，安全性好及成本低等优点。而目前铝离子电池的发展主要受限于其正极性能，如容量低，循环性差等，这限制了其进一步发展和未来的实际应用。因此寻找合适的铝离子电池正极材料，特别是性能相对突出的正极材料，是目前铝电池研究方向的重中之重。本文综述了近年来铝电池正极材料的研究进展和相关优化方法。最后，对未来铝离子电池正极材料的发展提出展望。

石墨烯掺杂诱导准2D纳米氧化铝的制备和表征 996     

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摘要: 通过在醇铝法制备纳米氧化铝的过程中，添加不同掺杂量的石墨烯纳米材料，经溶剂热、干燥和煅烧等过程后，制备了准2D结构的片状纳米氧化铝材料；通过SEM和XRD的测试表征，随着石墨烯含量的增加，纳米氧化铝有呈现准2D的片状结构的趋势，当石墨烯含量在0.04%质量比时，氧化铝几乎全部形成准2D片状结构，石墨烯含量进一步增加时，形成氧化铝相互堆叠的立体结构。

高固含晶体硅太阳能电池双面铝浆研究 984     

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摘要: 为研发出更高固含量的铝浆，将苯乙烯–马来酸酐共聚物(SMA)引入到铝浆中，多角度表征并分析了SMA对铝浆性能的影响。流变性能测试和沉降实验结果表明：SMA分子通过吸附在铝粉表面以提高铝浆的分散性和稳定性，添加量为0.6% (质量分数)时效果最好。当固含量为80%的铝浆中含有SMA时，浆料具有良好的印刷性，铝栅线线宽约148.13 μm，线电阻率约1.3 × 10?5 Ω·cm。

宏量制备层状Ti3C2及其超级电容的性能 315     

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将钛粉、铝粉、石墨粉和少量锡粉混合，用原位烧结技术宏量制备高纯度前驱体材料Ti3AlC2，再以浓氢氟酸为刻蚀剂进行选择性刻蚀，改变刻蚀时间宏量制备出层间距可调节的层状剥离Ti3C2。使用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜分别表征了Ti3AlC2和Ti3C2的结构和层间距微观形貌，并对用Ti3C2制成的电极进行了电化学性能测试分析。结果表明，相比其它在相同条件下制备的电极其比容量大幅度提高，且具有良好的超级电容性能。

基于细观结构的铝电解阴极炭块钠扩散过程的数值分析和实验研究 971     

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依据铝电解阴极炭块结构的非匀质特性,将其看作由炭骨料和沥青粘合剂组成的多相复合材料,从细观结构的角度研究了钠的扩散过程。采用Matlab编写不同炭骨料粒度组成和含量的随机圆、椭圆、多边形骨料投放模型程序,得到七种阴极炭块细观结构模型图片,并以igs模型文件形式导入ANSYS建立了二维有限元数值模型。依据扩散方程和热传导方程的相似性,采用ANSYS的热分析单元对钠扩散过程进行模拟求解,分析了炭骨料粒度组成、含量和形貌对钠扩散过程的影响。结果表明,与炭块中沥青相比,炭骨料对炭块中的钠扩散的阻碍作用更大,炭骨料颗粒圆度越小、骨料粒度组成越小、含量越高,则钠的扩散速率越低。对于粒度组成为0.003~0.006 m、含量为80%的圆形炭骨料模型,钠的扩散速度最低,模拟结果与试验结果有较好的一致性,证明了模拟的精确性和可靠性。

两次氧化条件对阳极氧化铝孔洞的影响 665     

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采用两次阳极氧化法在草酸溶液中制备多孔氧化铝(AAO), 分别研究了电压、氧化时间及草酸溶液浓度对AAO孔洞特征的影响。结果表明, 在第一次氧化过程中孔间距随氧化电压的提高而增大, 氧化时间和草酸溶液浓度几乎没有影响, 在第二次氧化过程中时间、电压及草酸溶液浓度对孔间距基本无影响, 但是随着氧化电压的增大AAO孔径明显增大, 孔洞呈六方阵列排布。此外, 第二次氧化电压增大时孔洞形状由圆形到长条形、再到六边形变化, 第二次氧化草酸溶液浓度增大至0.4 mol/L时所制备的AAO的相邻孔洞沿特定取向发生贯穿现象, 甚至溶解, 而孔洞整体分布

聚丙烯酰胺凝胶合成尖晶石纳米铝酸锌的络合机理及发光性能 837     

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用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备颗粒近似呈球形且粒度均匀的ZnAl2O4纳米颗粒, 并制备了3种锌铝摩尔比的ZnAlO样品。XRD结果表明, 当锌铝摩尔比为1∶1.8和1∶2时, 在900℃煅烧干凝胶制备的样品均为纯相的ZnAl2O4粉体。SEM结果表明, 锌铝摩尔比为1∶2制备的样品其颗粒尺寸随着煅烧温度的提高而增大, 且在900℃出现严重的团聚。荧光光谱分析结果表明, 激发波长为352 nm时出现一个469 nm的蓝光发射峰。基于实验结果, 研究了其络合机理和发光机理。

SnO2 作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响 623     

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先用一步水热法合成空心纳米球，再将其作为量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)光阳极的散射层材料用丝网印刷技术刮涂在TiO2基底上。组装成的QDSSCs电池具有优异的电化学性能，表明SnO2的空心球结构有利于电解质的存储，在保证电子高效传输速率的同时提高其化学稳定性，使循环反应更加有效。在QDSSCs的制备过程中，以ZnCuInSe量子点为敏化剂，进一步研究了吸附量子点后不同膜厚的光阳极对太阳能电池光电性能的影响。膜厚为9 μm的SnO2散射层其最高光电转换效率值7.31%，可应用在QDSSCs中。

MXene在锂硫电池中应用的研究进展 511     

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MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物或碳氮化物，优异的金属导电性、丰富的表面官能团和超薄二维结构使其在电化学储能方面的应用有巨大的潜力。锂硫电池的理论比容量较高，在新一代储能器件中极具竞争力。二维MXene及其组装的三维材料作为一种先进的硫载体可通过多种途径克服锂硫电池固有的导电性差和放电产物溶解严重的问题。本文综述了目前二维和三维结构的MXene材料在锂硫电池中的应用，分析了性能与结构之间的关系，总结了目前存在的挑战和困难并对未来的设计方向提出一些看法。

Ni(OH)2 负极材料的十二烷基硫酸钠辅助制备及其储锂性能 1040     

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以十二烷基硫酸钠(SDS)为辅助剂用均相沉淀法制备出具有微/纳分级结构的α-Ni(OH)2材料并使用XRD、SEM、FT-IR、TGA和XPS等手段进行表征，研究了SDS对其结构和储锂性能的影响。结果表明，在制备过程中使用SDS可细化α-Ni(OH)2的晶粒并有助于形成更加开放的微/纳米分级形貌；在n(SDS)/n(Ni2+)为2∶10的条件下制备的α-Ni(OH)2储锂性能最佳，在2 A·g-1电流密度下循环40次后其比容量保持在800 mAh·g-1，在3 A·g-1大电流密度下其可逆比容量仍达到710 mAh·g-1，还表现出显著的赝电容效应(在0.9 mV·s-1下其赝电容贡献率高达84.2%)。