锂硫二次电池正极复合材料的合成和性能研究

采用单质硫与活性炭在一定条件下合成了一种新型含硫复合材料。通过XRD、BET比表面积分析和孔径分布测试手段对复合材料进行了表征,利用循环伏安和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:此复合材料表现出了较好的电化学性能,其初始放电比容量达650mAh/g,在室温下经过40次循环之后电池放电比容量仍稳定在480mAh/g。     

以玉米芯为碳源的碳/硫复合正极材料的制备和研究

采用磷酸活化法制备玉米芯活性炭,并将其与单质硫热复合制备了碳/硫正极复合材料。通过XRD、BET、SEM等材料分析测试手段,对材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。测试结果表明,玉米芯活性炭能抑制多硫化物的溶解,减少活性物质硫的损失,从而提高碳/硫复合材料的放电比容量和循环性能。在0.2mA/cm2的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g,循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g,容量保持率达89.75%。     

碳硫纳米复合正极材料的电化学性能

采用升华硫与高比表面积活性炭在一定条件下合成了一种新型碳硫纳米复合材料。用该复合材料作为正极活性物质所制备的锂蓄电池具有较好的循环性能和高的比容量、比能量。通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等材料分析测试手段,对复合材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安、交流阻抗和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,与传统硫电极比较,此复合材料表现出了很好的电化学性能,其初始放电比容量高达600mAh·g-1,经过50次循环之后,比容量仍保持在400mAh·g-1。     

聚苯胺包覆对锂硫电池电化学性能的影响

采用充放电测试、交流阻抗测试等方法并结合粉末电导率测试,研究了水溶性聚苯胺包覆对硫正极电化学性能的影响。比较了不同包覆层厚度硫正极的放电性能,实验结果表明,水溶性聚苯胺包覆可以改善硫正极的导电性,提高硫正极的放电性能;同时聚苯胺网络对聚硫锂的溶解有抑制作用,提高硫正极的循环性能。聚苯胺质量分数为5.8%的活性物质制备的硫正极有较好的电化学性能,首次放电比容量达1356mAh/g,循环50次比容量保持为1000mAh/g。     

碳材料对硫/碳复合材料性能的影响

以活性炭、乙炔黑、多壁碳纳米管和超级电容器用有机系活性炭(OAC)作为碳材料,通过分段加热的方式制备锂硫电池正极用硫/碳复合材料。元素分析、XRD、SEM、比表面积分析、循环伏安和恒流充放电等实验结果表明:OAC的综合性能最好,具有2 304.80 m2/g的比表面积和1.138 3 cm3/g的孔容,与硫复合材料以0.2 mA/cm2的电流在1.5~3.0 V充放电,首次、第20次循环的放电比容量分别为1 189.2 mAh/g和1 068.7 mAh/g,第20次循环的容量保持率为89.87%。     

S/TiO2复合材料在锂硫电池中的应用

采用单质硫与TiO_2在一定条件下合成一种新型S/TiO_2复合正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合正极材料的结构和形貌进行了分析,并通过循环伏安法、电池充放电测试和交流阻抗测试研究了材料的电化学性能。结果表明:此正极材料表现出比较好的电化学性能,其初始放电比容量达到731 mAh/g,40次循环后放电比容量仍有563 mAh/g。     

锂硫电池硫-导电炭黑复合正极材料的研究

采用富含微孔的导电炭黑BP2000和无孔导电炭黑VXC72作为导电载体材料,分别与单质硫进行复合制备硫-导电炭黑复合材料,研究微孔孔隙对硫-导电炭黑复合材料电化学性能的影响。通过扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射光谱法(XRD)、低温氮气吸附法对该材料进行了结构表征,利用循环伏安扫描和恒电流充放电技术对复合材料的电化学性能进行了测试。结果表明:硫与导电炭黑复合后,能较好地改善单质硫的导电性和电化学性能,具有高比表面积微孔结构的炭黑BP2000因其高吸附性可限制聚硫离子的溶解和扩散,表现出较高的比容量和较好的大电流充放电能力。样品S/BP2000在100 mA/g充放电时,首周放电比容量达1 274.4 mAh/g,硫的利用率达到了76.1%;在1 600mA/g的大电流密度充放电时,其放电容量明显高于S/VXC72与单质硫电极,并表现出较好的倍率性能;经过120次循环后充放电效率保持在99.1%,较之普通硫电极其电化学性能得到显著改善。     

花球状二硫化锡复合材料在锂硫电池中的应用

将导电性优异的多孔碳材料石墨化科琴黑和具有极性锚定硫作用的过渡金属硫化物SnS₂结合以改善硫正极材料的电化学性能。以一步水热法制备了二硫化锡-石墨化科琴黑复合材料(SnS₂-GKB)，其与科琴黑(C)一同作为载硫体，通过155℃熔融注硫，即可得到新型硫碳复合材料(SnS₂-GKB/S/C)。该复合材料在0.05 C下的首次放电比容量为1 256.0 mAh/g，在2 C下为322 mAh/g，远高于同等放电倍率下的硫/科琴黑(S/C)的放电比容量；在0.1 C下进行循环性能测试时，SnS₂-GKB/S/C循环100次后的放电比容量也明显高于S/C的放电比容量。将碳材料的优势和过渡金属硫化物的优势相结合共同作为载硫体可以显著改善硫正极材料的电化学性能。     

高温热处理制备硫/碳正极材料的电化学性能

分别以气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)作为单质硫载体,通过高温热处理制备锂硫电池用S/C正极材料。采用SEM、XRD、热重分析(TG)、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构及电化学性能。碳材料形态对锂硫电池的放电比容量和循环性能有重要影响,S/VGCF复合材料的电化学性能较好。以0.1 C的电流在1.5~3.0 V充放电,首次和第100次循环的放电比容量分别为1 204.87 m Ah/g、547.62 m Ah/g。     

LiNi0.8-xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料,用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2(x=0.01,0.03,0.05,0.07),采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Al掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750℃下合成的LiNi0.77Co0.2Al0.03O2在3.0～4.2V,以0.2C恒电流充放电测试,其首次放电容量为164.9mAh/g,经过50次充放电循环后放电容量为149.5mAh/g,可逆容量的保持率为90.66%。     

胶态电解质锂硫电池电化学性能研究

采用多壁碳纳米管与升华硫在一定条件下合成了一种新型纳米复合材料。用该复合材料作为正极活性物质所制备的锂电池,分别在液态电解质和胶态聚合物电解质中进行了充放电性能比较。结果表明：胶态锂硫电池比液态锂硫电池具有更好的循环性能、更高的比容量和比能量。这种胶态电解质抑制了锂硫电池中单质硫本身和正极活性物质的放电产物多硫化物的溶解。     

新型锂蓄电池正极含硫复合材料的研究

采用聚丙烯腈与单质硫在一定条件下合成了一种新型含硫复合材料。用该材料作为活性物质制备的锂蓄电池正极具有高的质量比容量和良好的循环性能。还通过对该复合材料的结构表征初步推测,该复合材料含有硫醇基,由硫-硫键断裂和键合实现能量释放与存储。     

锂硫电池硫碳复合正极材料的研究

采用单质硫与KS6合成石墨在一定条件下合成了一种新型硫碳复合材料.通过扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、布鲁瑙尔-埃利特-特勒法(算比表面积)(BET)对该材料进行了结构表征,利用循环伏安扫描和不同电流密度下恒电流充放电实验对复合材料的电化学性能进行了测试.结果表明:该复合材料具有容量利用率高,大...     

正极材料高温热处理后锂硫电池电气性能变化

采用多壁碳纳米管(MWCNT)、气相生长碳纤维(VGCF)、活性炭(AC)为单质硫的载体,通过高温热处理的方法制备锂硫电池用S/C正极材料。通过对所得材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、热重分析、恒流充放电及循环伏安测试等对材料的结构及电气性能进行分析。研究发现,锂硫电池的放电比容量及循环性能受碳材料的影响较大,其中S/VGCF复合材料的电化学性能较好,当以0.1 C的电流在1.5~3.0 V进行充放电时,其首次和第100次循环的放电比容量分别为1 205.62、613.18 m Ah/g。     

锂硫电池正极复合材料研究进展

从两个方面综述了锂硫电池正极复合材料的研究进展:一方面为含硫复合材料,它包括硫/碳、硫/纳米金属氧化物及硫/聚合物复合材料;另一方面为正极所含的粘结剂,它包括聚环氧乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、水溶性聚合物(LA)、白明胶(gelatin)等。此外,针对锂硫电池存在的问题,对后续研究作了展望,提出选择具有多孔结构和良好导电性的碳材料是提升锂硫电池性能的关键因素;同时具有良好粘结性能、高的导电性能及优异化学稳定性的黏结剂也对锂硫电池性能的提升发挥重要作用。     

锂离子电池硫正极材料改性研究进展

综述了高能Li／S二次电池含硫正极材料改性研究的最新进展。指出：优化电解液的组成、提高金属锂负极的界面稳定性能是改善Li／S电池循环稳定性能的重要措施;制备粒度分布均匀的导电纳米硫／碳复合材料是今后硫正极材料研究的发展方向。     

锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展

综述了锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展.侧重介绍了利用单质硫对聚合物进行加热硫化,制备具有电化学活性的导电高分子锂离子电池正极材料的方法.所制备的材料具有较高的比容量(超过600mAh/g),且循环性能优良.聚合物硫化是制备低成本锂离子电池有机正极材料的有效方法.     

Importance of mixing protocol for enhanced performance of composite cathodes in all-solid-state batteries using sulfide solid electrolyte

All-solid-state battery performance is strongly dependent on effective charge transfer at both 1) the interface of the active particles and 2) through the interstitial regions of composite cathode. Design of the composite cathode is further complicated by the necessity to limit the amount of conductor additives in order to attain high energy density. These requirements present a difficult design challenge for the composite cathode. Here we investigate the extent to which the mixing order of the three components in the composite cathode impacts the charge transfer and cell performance. We test a total of 5 mixing protocols and find that the initial discharge capacity and the rate capability varies significantly with mixing order. It is shown that the location of the electron conductive carbon is particularly critical for cell performance due to its limited quantity in the composite cathode. Mixing protocols that concentrate the carbon at the active particle interface lowers the interfacial resistance leading to higher discharge capacity. Mixing protocols that place more carbon in the interstitial regions improves the electron path conductivity and is found to correlate with higher rate capability. Based on these results we demonstrate a mixing protocol that achieves both higher discharge capacity and better rate performance for all-solid-state batteries.     

AA 型 TAG-LiMn_2O_4 锂离子蓄电池

用Ｌｉ２ＣＯ３和ＥＭＤ高温合成得到的尖晶石（ＬｉＭｎ２Ｏ４）作阴极活性材料,与Ｌｉ配对做成试验电池,充电容量达１３０ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１０ｍＡｈ／ｇ,显示ＬｉＭｎ２Ｏ４有较好的充放电性能。对热解苯碳（ＰｙＣ）、处理的人造石墨（ＴＡＧ）、天然石墨（ＮＧ）和玻璃碳（ＧＣ）进行研究,发现ＴＡＧ有较好的充放电性能。用ＬｉＭｎ２Ｏ４做阴极活性材料,ＴＡＧ做阳极活性材料,组装成ＡＡ型锂离子蓄电池,初始放电容量为５４０ｍＡｈ,以０．２Ｃ（１００ｍＡ）恒流放电,６０ｍＡ恒流充电,电池循环寿命已达２００次。     

柔性聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极研究进展

锂硫电池具有高能量密度、低成本和环境友好等特点,被认为是最具潜力的下一代储能体系之一。介绍了柔性导电聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极材料方面的研究进展,并与传统的聚苯胺或碳质材料单独改性硫基正极材料进行对比。围绕后者在单独改性中存在的电化学性能不佳的问题,对柔性导电聚苯胺与碳质材料二元复合改性硫基正极材料的结构设计和制备方法等进行综述,并对其未来发展方向和商业化应用进行展望。