钛酸锂/石墨烯复合材料及电化学性能

通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品,再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征,并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明,石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能,0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.10%;20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。     

Li_4Ti_5O_(12)-C复合材料的制备及性能

以葡萄糖为碳源,以Li_2CO_3、TiO_2为原料,采用原位复合法制得不同碳质量分数的锂离子电池复合负极材料Li_4Ti_5O_(12)-C。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对复合材料的结构及表面形貌进行了表征,采用恒流充放电和电化学阻抗等技术对复合材料进行电化学性能测试。结果表明:Li_4Ti_5O_(12)-C没有杂相,颗粒均匀。其中,碳质量分数为3%的复合材料在0.5 C下的首次放电比容量最高,为185.9 mA·h/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mA·h/g,容量保持率为86.9%;在4.0 C下,其首次放电比容量为106.9mA·h/g。与其他样品相比,碳质量分数为3%的复合材料循环伏安氧化还原峰电位相差为278.6 mV,溶液阻抗为6.198?,电荷转移电阻为187.2?,电化学性能最好。     

WO_3/FeOOH的制备与电化学性能研究

采用水热法制备一维WO_3微米棒,并以其为模板利用Fe~(3+)水解成功制备出具有三维结构的WO_3/FeOOH复合材料。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、电化学测试等手段对材料的结构、组成以及电化学性能进行了表征。结果表明,WO_3/FeOOH复合材料作为超级电容器材料具有优异的电化学性能。电流密度为0. 5 A/g时,比容量高达296. 7 F/g;电流密度为10 A/g时,比容量为171. 7 F/g。并且在电流密度为10 A/g时循环1 000次后,其比容量保持率为92. 3%。     

锂离子电池用硅-石墨/炭复合负极材料的电化学性能研究（英文）

以纳米硅、石墨和马铃薯淀粉为原料制备硅-石墨/炭复合负极材料,探讨复合材料的制备工艺对其电化学性能的影响,并采用扫描电镜和X-射线衍射法对材料的颗粒形貌和微晶结构进行表征。研究表明:当复合材料中m(Si)/m(graphite)为1∶4,球磨时间为10 h时,复合材料经20次循环后其可逆容量仍为466 mA·h/g,显示出良好的电化学性能,进一步分析表明纳米硅和石墨均对复合材料的可逆容量做出贡献,而且复合材料中含量较高的石墨的颗粒形貌和微晶结构对其电化学性能起关键性作用。     

CC/MnO_2/LiMn_2O_4复合材料的制备及其电化学性能研究

通过简便的两步水热法,在碳布(CC)上直接合成了一种新型的CC/MnO_2/LiMn_2O_4复合材料,并将其用于超级电容器电化学性能研究,结果表明,在0.5 A·g~(-1)的电流密度下,CC/MnO_2/LiMn_2O_4复合材料的比容量达292.91 F·g~(-1),大于CC/MnO_2的比电容(233.52 F·g~(-1)),LiMn_2O_4和MnO_2发挥协同效应提高了超级电容器的电化学性能。     

碳包覆对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用溶液沉积-真空热解法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料。用热重与差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,蔗糖热分解后在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的表面包覆形成了一层无定形碳。无定形碳可以有效阻止LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的聚集,增加电极的导电面积,降低电池极化,从而改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能。与未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4粉末相比,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。0.2C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量达到144.8mA.h.g-1,经60次循环后平均每次循环的容量损失仅为0.0081%。而1.0C和2.0C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量分别保持在131.9mA.h.g-1和122.4mA.h.g-1。     

锂离子负极材料NiFe_2O_4/Graphene复合材料的制备和电化学性能

通过水热法合成了NiFe2O4/Graphene纳米复合材料,采用XRD和SEM对其晶相结构和形貌进行了表征,并将其作为锂离子电池活性材料组装成模拟电池,考查电化学性能。结果表明NiFe2O4/Graphene复合材料在100mA/g的电流密度下首次放电容量达970mAh/g,循环20次后,容量保持在668mAh/g,相比纯的NiFe2O4,具有较好的循环稳定性,这种优异的电化学性能归因于复合材料的纳米结构和NiFe2O4与Graphene的协同作用。     

锂离子电池硅/石墨烯负极材料的电化学性能

采用高能球磨法制备了纳米硅/石墨烯(Si@G)复合锂离子电池负极材料,并研究了高能球磨时间对Si@G复合材料成分和电化学性能的影响。X射线衍射分析结果表明:球磨40 min后,产物中出现少量电化学惰性的碳化硅。球磨20 min的Si@G复合材料具有最高的首次放电比容量(3 418 mA?h/g)和首次Coulomb效率(89%),但其充放电循环稳定性较差,放电比容量在33次充放电后即衰减为首次的80%。而球磨40 min的Si@G复合材料,充放电84次后,其容量保持率仍为80%。表明没有储锂容量的杂质相SiC虽然导致Si@G负极材料的首次充放电比容量下降,但有利于提高充放电循环稳定性。     

普鲁士蓝镶嵌聚吡咯薄膜电极的制备及其电化学电容性质的研究

为提高聚吡咯电极材料电化学性能，研制出一种普鲁士蓝(PB)镶嵌聚吡咯(PPy)薄膜电化学电容器电极。采用化学沉淀法结合气相聚合(VPP)法将同步合成的PB引入PPy薄膜中，制备了自支撑聚吡咯/普鲁士蓝(PPy/PB)复合电极材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线粉末衍射技术等对复合材料的形貌及结构进行表征。在三电极体系和对称超级电容器中研究PPy/PB复合材料的电化学表现，研究结果表明，PPy/PB复合材料组装的超级电容器比电容高达447.6 F/g。不同电流密度下充放电性能研究表明，电流密度从1.0 A/g增大到10.0 A/g时，PPy/PB比容量保持率为70.8%,具有优异的倍率性能。通过4 000次恒流充放电后PPy/PB电容保持率为76.9%,高于纯PPy电极材料，显示出较好的电容性能。     

原位包覆法制备LiVOPO4@C复合材料及其电化学性能

以LiVOPO4、硼酸三正丁酯为原料,采用原位包覆法制备了LiVOPO4@C复合材料。采用元素分析、比表面分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对复合材料的组成、微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,硼酸三正丁酯中少量硼元素的存在,起到了阻止LiVOPO4中V4+被生成的碳还原成V3+而形成Li3V2(PO4)3等物质的作用,保证了纯的LiVOPO4@C复合材料的形成。硼酸三正丁酯热分解后包覆在LiVOPO4颗粒表面,形成了一层多孔碳。多孔碳为锂离子在电极中的传输提供了更为便捷的通道,增加了电极颗粒之间的电接触,有效阻止了LiVOPO4颗粒的聚集,降低了电池极化,改善了LiVOPO4的电化学性能。壳层厚度为8 nm左右的LiVOPO4@C复合材料的电导率达到1.35×10-8S/m,0.2 C时首次放电容量达到146.0 mA.h/g,经50次循环后材料的容量保持率为98.8%,1.0 C倍率下的容量保持率达到96.25%。     

负极材料对磷酸铁锂电容电池性能的影响

文章将磷酸铁锂/活性炭复合材料(LAC)正极分别和四种负极材料(钛酸锂(LTO)、人造石墨(AG)、软炭(SC)、硬炭(HC))组装成软包试样后,通过循环伏安法和恒流充放电法测试了各个软包试样的电化学性能。软包LAC/SC表现出良好的电化学性能,在0.2 C下,比容量达到59.5 m Ah/g,且在100C下容量保持率为25.7%。同时软包LAC/SC表现出优异的大倍率循环寿命,5C下循环2000次之后,容量保持率为95.8%。     

碳源及加入量对LiFePO_4/C性能的影响

以不同的有机物(蔗糖、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙二醇2000、酒石酸)为碳源合成LiFePO4/C复合材料,研究了不同碳源对复合材料晶型结构与电化学性能的影响。结果表明,不同的碳源对LiFePO4材料的晶型结构没有影响,但对电化学性能影响较明显,其中采用蔗糖为碳源制得的复合正极材料电化学性能最好。进一步研究了蔗糖加入量对复合材料的形貌、粒径分布、电导率及电化学性能的影响,发现当蔗糖加入量为铁与碳的物质的量比为1∶1时,样品颗粒细小、分布均匀,电导率明显提高,电化学性能最好,0.1C首次放电比容量为154.53 mA.h/g,0.5C首次放电比容量也高达141.14 mA.h/g,循环10次后,仍保持在137.62 mA.h/g。     

聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用液相化学沉积法,并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能,结果表明,聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时,所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算),120次后比容量保留为903.3 mAh/g,容量保持率为63.8%;2 C充放电时,首次放电比容量可达到904 mAh/g,200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。     

锂离子电池阴极材料Li_(0.99)M_(0.01)FePO_4/C(M=In~(3+),Al~(3+))性能研究

采用湿法球磨辅助固相反应法制备了Li_(0.99)M_(0.01)FePO_4/C(M=In⁽³⁺⁾,Al(3+),Al⁽³⁺⁾)复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安法、循环实验和阻抗实验研究其物理电化学性能。结果表明,与Li_(0.99)Al_(0.01)FePO_4/C复合材料相比,在高电流密度下,Li_(0.99)In_(0.01)FePO_4/C在容量传递、循环性能和可逆性方面均表现出较好的电化学特性。这一改进归于掺杂了更大半径的阳离子到晶格中而引起的。此外,LiFePO_4晶格中较大的离子可以在高速率循环过程中稳定晶体结构,降低电荷转移电阻。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12/C的制备与表征

针对Li₄Ti₅O₁₂导电性和倍率性能差的缺陷,以PEG为碳源采用溶胶-凝胶法制备出电池负极材料Li₄Ti₅O₁₂/C,考察不同分子量聚乙二醇PEG(400、600、1000)做碳源制备的Li₄Ti₅O₁₂/C复合材料电化学性能的优劣,采用热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、倍率放电、交流阻抗(EIS)等方法对材料进行了结构表征和电化学性能测试。结果表明:以PEG1000为碳源时得到的Li₄Ti₅O₁₂/C,0.1C下首次放电比容量为143.5 mA·h·g^-1,2C的倍率下仍然保持了105 mA·h·g^-1的比容量,容量保持率达到73.17%,并且此材料有最小的电阻,在大电流条件下有良好的电化学性能。     

竹炭/聚苯胺复合材料作为超级电容器电极材料的研究

低温下采用动态界面法制备HCl掺杂态聚苯胺/竹炭复合材料,考察了竹炭(BC)和单体苯胺(An)不同质量比对电化学性能的影响。分别用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、热重分析(TG)表征了复合材料的形貌、表面官能团和热性能。通过恒流充放电和循环伏安、交流阻抗测试研究聚苯胺/竹炭复合材料作为超级电容器负极材料时的电化学性能。结果表明:复合材料的热稳定性良好,有短棒和球形形貌的聚苯胺,直径分别在100 nm和0.5μm左右,且当m(BC)∶m(An)=6∶4时复合材料的首次比容量高达269 F/g,100次循环稳定后维持在153 F/g,而纯竹炭和纯聚苯胺在经过100次充放电后分别稳定在93 F/g和7 F/g。复合材料显示了很好的电化学性能。     

锂离子电池阴极材料Li_(0.99)M_(0.01)FePO_4/C(M=In~(3+),Al~(3+))性能研究

采用湿法球磨辅助固相反应法制备了Li_(0.99)M_(0.01)FePO_4/C(M=In~(3+),Al~(3+))复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安法、循环实验和阻抗实验研究其物理电化学性能。结果表明,与Li_(0.99)Al_(0.01)FePO_4/C复合材料相比,在高电流密度下,Li_(0.99)In_(0.01)FePO_4/C在容量传递、循环性能和可逆性方面均表现出较好的电化学特性。这一改进归于掺杂了更大半径的阳离子到晶格中而引起的。此外,LiFePO_4晶格中较大的离子可以在高速率循环过程中稳定晶体结构,降低电荷转移电阻。     

氧化铟包覆二氧化锰正极材料的电化学性能研究

以MnSO₄、KMnO₄为原料合成MnO₂,通过在反应中添加In(NO₃)₃·H₂O在其表面形成In₂O₃包覆层,经XRD、SEM表征发现包覆层并未明显改变MnO₂的晶体结构,但改善了颗粒分布情况。通过充放电测试、循环伏安测试和电化学阻抗测试研究了复合材料的电化学性能,结果表明,在1 A/g的测试条件下,包覆n(Mn)/n(In)为1∶0.03的样品首次放电比容量为206.3 mAh/g,经100次充放电循环后的容量保持率为95%,In₂O₃包覆层能够有效提高正极材料的循环性能。     

石墨烯/钛酸锂复合锂离子电池负极材料制备及性能研究

采用水热法成功制备了Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料,用XRD,SEM等手段对复合材料的结构和形貌进行表征,分析结果表明纳米Li_4Ti_5O_(12)颗粒完整且分布均匀,与石墨烯交叠在一起,有效地阻止了双方的团聚;通过恒流充放电测试对其电化学性能进行分析研究,结果表明Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯的储锂性能优于钛酸锂,30次循环后,可逆容量为260m Ah/g,循环性能优异;石墨烯量越大,Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

煅烧条件对水热反萃法合成LiFePO_4/C的影响

为了合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,设计开发了一种水热反萃法制备LiFePO_4/C的方法,并重点研究了煅烧温度和时间对LiFePO_4/C的结构、形貌及其电化学性能的影响。分别运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电、循环伏安(CV)等测试手段对样品进行了表征。电化学测试结果表明:在煅烧温度为650℃,煅烧时间为4 h的情况下,LiFePO_4/C的电化学性能较好。在0.1、0.2、0.5和1.0 C下,其首次放电比容量分别达到151.7、154.8、149.8和139.1 m Ah·g~(-1)。除此之外,它还具有良好的容量保持率和循环性能。