一氧化硅/碳/膨胀石墨用作锂离子电池负极材料

以聚乙烯醇缩丁醛为碳源,在一氧化硅(SiO)表面包覆碳层,再与膨胀石墨复合,制备锂离子电池负极用SiO/C/膨胀石墨复合材料。无定形碳层能提高SiO的导电性;膨胀石墨的柔韧性良好,能缓冲SiO的体积膨胀并保持电子通路,良好的吸液性保证了SiO的离子通路。25℃时在1.50~0.01 V循环,复合材料以50 m A/g充放电的首次嵌、脱锂比容量分别为1 352 m Ah/g和675 m Ah/g,库仑效率为49.9%;以200 m A/g充放电,第100次循环的可逆比容量为545 m Ah/g。     

锂离子电池Si/C/G复合负极材料的制备及性能研究

以纳米硅粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、人造石墨为原料,采用喷雾干燥和高温热解制备了Si/C/石墨复合负极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒电流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。复合材料电极电化学测试显示,当热分解温度为600℃得到的复合材料,以电流密度为100 mA/g充放电时,电极材料首次放电比容量为953.5 mAh/g,首次库仑效率为85.3%,50次循环容量保持率为87.2%。聚乙烯吡咯烷酮热解形成碳包覆的结构,以及石墨基体能有效地改善硅基负极材料的电化学性能。     

锂离子电池硅碳复合材料中硅含量的测定

分别用氟硅酸钾容量法、氯化铵重量法和硅钼蓝光度法测定锂离子电池硅碳混合、复合材料中硅的含量。3种测试方法的结果一致,表明方法可靠可行。校正硅含量后,对硅碳复合材料进行测试,以0.53 A/g的电流在0.01~1.50 V充放电,材料的可逆比容量从1 300 mAh/g修正为1 650 mAh/g;循环280次,材料的比容量仍稳定在1 600 mAh/g以上。     

高能球磨制备硅/人造石墨复合材料

以硅粉(Si)和人造石墨(AG)为原料,通过高能球磨制备了锂离子电池用Si/AG复合材料。SEM、XRD和充放电测试结果表明:复合材料呈嵌入型,硅含量越多,粘连在石墨表面的硅颗粒相应增多,复合效果越差;球磨基本上未破坏硅和石墨的结构。硅含量在5%~40%时,复合材料的脱锂比容量随着硅含量的增加先增大、后降低;电流为0.2 C5、电压为0.001~2.000 V时,复合材料的首次脱锂比容量为528~1 700 mAh/g,库仑效率为70%~80%;循环10次后,复合材料循环性能基本稳定,第40次循环的可逆比容量为309~567 mAh/g。     

负极材料石墨/SnO2/无定形碳的电化学性能

用液相法合成石墨/SnO2复合材料,再以葡萄糖为碳源,用水热法包覆碳,合成石墨/SnO2/无定形碳复合材料。用XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安法对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。两种复合材料中,SnO2的结晶度都很低,包覆的碳为无定形结构;石墨/SnO2/无定形碳复合材料的团聚较少,循环性能良好,以100 mA/g充放电,首次充电比容量为432.1 mAh/g,第45次循环时为403.4 mAh/g,容量保持率为93.4%。     

溶剂热制备绒球状ZnCo_2O_4/CNT多孔微球

用溶剂热法制备绒球状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/碳纳米管(CNT)复合材料。用XRD、SEM技术分析物相和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试电化学性能。添加CNT使ZnCo_2O_4呈多孔结构,可提高作为锂离子电池负极材料的电化学性能。以500 mA/g的电流在0.01~3.00 V循环,ZnCo_2O_4/CNT的首次充、放电比容量分别为1 002.3 mAh/g、1 284.9 mAh/g,首次库仑效率达78.00%;第50次循环的充、放电比容量分别为1 197.2 mAh/g、1 209.8 mAh/g,库仑效率达98.96%。     

泡沫镍上生长纳米片ZnCo_2O_4负极材料

采用水热法和烧结法在泡沫镍基底上制备锂离子电池负极材料钴酸锌(ZnCo_2O_4),用XRD、SEM分析物相结构与形貌,用恒流充放电、循环伏安测试电化学性能。合成的ZnCo_2O_4纳米薄片呈横竖交错的叶状。ZnCo_2O_4/泡沫镍复合电极可缓冲充放电过程中的体积膨胀效应,改善体系的循环性能。以100 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,首次放电比容量为1 301.7 mAh/g,首次库仑效率为85.5%,循环50次,可逆比容量仍保持在1 249.5 mAh/g。     

Si/AG/C复合负极材料的制备及性能研究

以硅、人造石墨和蔗糖为原料,通过高温裂解法制备了硅/石墨/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)分析材料的形貌和结构,复合材料制备成电极后,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学交流阻抗频谱(EIS)测试其电化学性能。结果表明:裂解碳将石墨和硅紧密包裹,高温后硅和石墨仍为晶体结构;在600~900℃,复合材料脱锂比容量随温度升高而增加,首次脱锂比容量在1 000~1 100 mAh/g,复合材料循环40次后比容量保持在418~543 mAh/g。紧箍包裹结构的硅/石墨/碳复合材料兼有石墨循环性好和硅容量高的特点。     

三维孔道结构硅/碳负极材料的制备及其电化学性能研究

本文采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,再通过高温热还原的方式制备硅/石墨烯复合材料。以海藻酸钠(SA)为基体框架,采用原位冷冻干燥法制备出三维多孔硅/石墨烯复合材料。经恒流充放电测试发现建立孔道结构的硅/石墨烯首次可逆容量为1327.3mAh/g,50次循环后为995.6mAh/g,循环效率为75%,均高于同样配比的开孔硅/石墨(67.9%),硅/石墨烯(47.0%)和硅/石墨(24%)。     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。XRD和TEM测试表征了样品的结构及形貌,结果表明,合成的样品为纯相单斜晶系的Li3V2(PO4)3,其表面包覆了导电碳层,提高了复合材料的导电性。恒流充放电、CV及EIS测试表明,800℃下合成的样品电化学性能最佳,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在1 C(1 C=140 mA/g)和10 C下充放电,首次放电比容量分别为128.2和118.4 mAh/g,100次循环后,容量保持率分别为97.0%和96.1%,库仑效率接近100%。在20 C下充放电时,首次放电比容量仍然可以达114.9 mAh/g。     

锂离子蓄电池电镀锡阳极材料的研究

采用电镀法在铜箔上制得了金属锡电极,用作锂离子蓄电池阳极材料进行了电化学测试。首次充电(合金化)容量达到715mAh·g!1,首次放电(去合金化)容量达到632mAh·g!1,初次充放电效率为88.4",10次循环后可逆容量仍保持在487mAh·g!1。实验发现,当电流密度大于160mA·g!1,电位范围为0.01#1.50V时,电解液在活性锡表面不发生还原反应,循环性能得到很大提高。     

单质硫与KS6合成石墨制备S/C复合材料

通过球磨和150℃加热处理,用单质硫与KS6合成石墨合成了硫(S)/碳(C)复合材料。SEM、XRD和比表面积分析表明:复合材料的粒径约为100μm,大部分硫以非晶态分散于碳骨架中,比表面积为0.04 m2/g。循环伏安扫描和恒流充放电测试表明:复合材料的容量利用率高、倍率性能和循环稳定性好。以100 mA/g在1.0～3.0 V循环,复合材料中硫的首次放电比容量为1 715 mAh/g,在室温下第80次循环的放电比容量为1 030 mAh/g。     

EC基电解液添加剂对锂离子电池性能的影响

以碳包覆Si合金粉末与人造石墨混合作为负极材料,制备CR2032型扣式电池,探讨氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)和氯代碳酸乙烯酯(CEC)等3种电解液添加剂对Si-C负极材料半电池性能的影响。适当的添加剂会先于碳酸酯类溶剂在负极材料表面形成薄而稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,抑制碳酸酯类溶剂在充放电过程中的分解,使Si合金粉末的碳包覆壳保持稳定,同时解决Si-C负极材料的体积膨胀问题。当FEC、VC和CEC的添加量(体积分数)分别为3%、1%和3%时,电池的放电比容量、首次库仑效率和循环稳定性均得到改善。以100 mA/g电流在0.01～3.00 V充放电,Si-C负极材料的首次放电比容量达452.60 mAh/g,首次库仑效率达91.90%;第循环150次的容量保持率为86.50%。     

氧化锡/石墨锂离子电池负极材料的研究

通过溶胶凝胶法引入石墨材料合成SnO2/石墨复合材料,X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)研究表明,两种材料的形貌和结构均保持了自身的特点。电性能研究显示石墨材料对改善SnO2的循环性能效果明显。含碳量为80%的复合材料,首次可逆比容量为397.2 mAh/g,库仑效率为80.9%,50次循环之后容量保持率为71.5%。     

高能球磨制备钠离子电池负极材料CuP_2/C

采用高能球磨工艺,以金属铜粉、导电炭黑SP及廉价、无毒的商业红磷为原料,在氩气气氛中球磨处理36 h,合成二磷化铜(CuP_2)/C负极材料。用XRD、SEM技术分析材料的结构和形貌,用恒流充放电、循环伏安(CV)测试材料的电化学性能。纯CuP_2的容量衰减较快;CuP_2/C复合材料由于导电性良好的碳材料与硬的金属磷化物相互挤压,形成软硬镶嵌的片层结构,不仅改善了单一CuP_2的团聚现象,而且增强了导电能力,电极的循环稳定性得到改善。以100 mA/g在0.01~2.50 V循环,CuP_2/C复合材料的首次放电、充电比容量分别为796.15 mAh/g、450.44 mAh/g,首次循环的库仑效率为56.6%,第100次循环的放电、充电比容量维持在489.53 mAh/g、488.00 mAh/g,库仑效率为99.7%。     

极片厚度对Si/C负极材料性能的影响

以纳米硅粉、有机物碳源及石墨为原料制备Si/C复合负极材料,用SEM和XRD测试分析材料的形貌和结构,并研究复合材料制成不同厚度负极片的电化学性能。纳米硅颗粒均匀分散在低体积效应的石墨中,石墨和硅材料在复合材料中无形态转变,属于物理复合;极片厚度为100μm时,电极的电化学性能最好,以100 m A/g在0.005~1.500 V恒流充放电,首次库仑效率达到94.1%,循环50次的容量保持率为90.6%。     

锂离子电池SiO/C负极材料制备与嵌锂性能研究

以沥青为有机碳源,利用高能球磨和高温热解法制备得到一种循环稳定性能和倍率性能均很优异的SiO/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),对材料的结构和表面形貌进行表征。通过恒电流充放电和循环伏安测试了材料的电化学性能。结果表明,在100mA/g电流密度下,SiO/C电极的首次放电、充电比容量分别为1223.1mAh/g、827.3mAh/g,30周充电比容量保持在748.1mAh/g。即使在500mA/g电流密度下,仍然保持有430mAh/g左右的可逆容量。     

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%。     

石油沥青包覆对石墨负极电化学性能的影响

将沥青煤油溶液过滤后,与天然球化石墨充分混合,蒸发溶剂后真空炭化,获得锂离子电池用沥青包覆天然石墨负极材料,实验研究发现当沥青包覆量在一定范围内时,可明显降低天然石墨的比表面积,提高石墨负极材料的循环性能,同时石墨负极材料的可逆容量及首次充放电效率明显提高.当包覆量为8%时,炭化温度为1 100℃,首次充电比容量为367 mAh/g,首次库仑效率为94.5%,循环20次后可逆容量保持率为92%.可见沥青包覆改性后,天然石墨材料的电化学性能得到明显改善.     

锂离子电容器用氧化石墨正极材料研究

将振实密度较高的氧化石墨材料用作锂离子电容器正极材料。利用X射线衍射分析、拉曼谱图分析、X射线光电子能谱分析、恒电流充放电测试等对材料进行了系统表征,结果表明,氧化石墨中丰富的官能团,使氧化石墨相对于活性炭和石墨有着较高的可逆比容量,在50 mA/g下,可逆比容量能稳定在120 mAh/g;而在100 mA/g条件下,比容量稳定在85 mAh/g。