锂离子电池负极材料石墨烯复合氧化铋的电化学性能研究

通过水热法制备Bi_2O_3-rGO复合物作为高性能锂离子电池负极材料。Bi_2O_3颗粒均匀分布在石墨烯片层中,形成网络结构。Bi_2O_3-rGO复合物负极材料表现出了优异的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下,首次放电比容量为1 438.6 m A·h/g,循环100次后容量为312.1 m A·h/g,高于未包覆的Bi_2O_3粉末(首次放电比容量为1 709.6 m A·h/g,循环100次后容量为47 m A·h/g),且在800 m A/g的电流密度下,容量仍有239.1 m A·h/g。Bi_2O_3-rGO复合物优异的电化学性能主要归因于高的电子导电率、大的比表面积及低程度的结构坍塌。     

复合溶胶–凝胶一锅法制备锂离子电池氧化亚硅/碳复合负极材料

采用复合溶胶–凝胶法结合后续热处理,制备了具有包埋结构的氧化亚硅/碳(SiO_x/C)复合负极材料。扫描电子显微镜分析结果表明:氧化亚硅纳米颗粒嵌入在无定形碳中。电化学性能测试表明:SiO_x/C复合材料具有较高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。材料在0.1 A/g的电流密度下100次循环后的可逆比容量为710 m A·h/g,容量几乎无衰减;在1.6 A/g的电流密度下,可逆比容量为380 m A·h/g。优异的电化学性能是由于材料的包埋结构能有效地缓冲SiO_x充放电过程中的体积膨胀,保证材料的结构完整性和电化学循环稳定性。     

高取向富锂正极材料的合成及电化学性能

以六亚甲基四胺(HMT)为导向剂,通过水热法,在不同温度下合成了六边形薄片状的高取向三元前驱体NixCoyMn1-x-y(OH)2,采用氯化钾与氯化钠的混合熔盐法对前驱体进行煅烧后得到高取向富锂正极材料。经X射线衍射、扫描电镜等表征,材料具有良好的层状结构,在(003)晶面具有很高的择优取向。电化学测试结果表明,在0.1 C倍率下(20 m A/g),材料的首次放电容量为282.5 m A·h/g;1 C倍率下经30次循环放电容量从195.7 m A·h/g降至178.8 m A·h/g,容量保持率为91.4%;当倍率分别为2 C和5 C时,材料的放电容量分别为150.6 m A·h/g和110.0 m A·h/g。材料具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

氧化锰薄膜的制备及其电化学性能

采用简单的水热法制备了锰氧化物薄膜前驱体,并结合后期热还原处理制备了基于镍基底的氧化锰薄膜材料,将其作为锂离子电池负极材料,研究其电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了样品的成分、形貌和结构。通过充放电测试和循环伏安等方法对材料的电化学性能做了测试。由于纳米结构的活性物质直接生长在导电性基底上,该氧化锰薄膜材料具有较高的放电比容量(0.2C放电比容量为684 m A·h/g),优越的倍率性能(5C和20C下放电比容量分别为450 m A·h/g和174 m A·h/g)和良好的循环性能,在0.5C下经过60次循环,其放电比容量仍保持在470 m A·h/g。实验结果表明,该方法合成的氧化锰纳米结构薄膜是一种很有前景的锂离子电池负极材料。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

铌包覆改性对磷酸铁锂材料电化学性能的影响

采用机械研磨液相混合的方法制备了铌包覆改性磷酸铁锂(LFP)材料LFP@0.2%Nb、LFP@0.5%Nb、LFP@1%Nb。利用XRD和SEM对材料的结构和形貌进行表征。经扣式电池测试表明,与未掺杂改性的LFP相比,LFP@Nb材料具有更高的放电比容量和更稳定的循环性。0.1 C倍率下,LFP材料的放电比容量为149 m A·h/g,LFP@1%Nb的放电比容量为162 m A·h/g;在高倍率5 C下,LFP@1%Nb的放电比容量为130 m A·h/g,相对LFP的62 m A·h/g增加了1倍左右。经过1 C倍率下循环100次,LFP@1%Nb的容量保持率为90%左右,高于LFP材料的85%。     

基于埃洛石的硅纳米管制备及储锂性能

以天然埃洛石为前驱体,通过低温铝热还原法和自模板法合成硅纳米管,研究了结构形貌在还原过程中的维持机理及储锂性能。结果表明:在低温铝热还原过程中,天然埃洛石中的铝氧八面体有助于维持埃洛石一维纳米管状结构进而得到硅纳米管。基于埃洛石的硅纳米管作为锂离子电池负极时具有优异的电化学性能,电极首次比放电容量高达3 150.2 (mA·h)/g,50次循环后显示出1 786.0 (m A·h)/g的高容量,为商业硅材料比容量的2倍以上,采用2 A/g大电流密度循环时,电极在200次循环后比容量能够保持1 197.6 mA·h/g,远高于商业硅电极。     

氮离子掺杂对二氧化钛纳米片负极材料电化学性能的影响

通过水热法结合碳包覆的途径,制备出碳包覆的二氧化钛样品,并对样品进行氮掺杂后作为钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、XPS、充放电测试对其进行结构、形貌分析和电化学性能研究。结果发现,氮离子掺杂对二氧化钛的晶型没有影响,且氮离子成功地掺入晶体内部。氮离子掺杂后,样品N-TiO_2的倍率性能有了明显的提高。在5 A/g电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为120.5、141.9 m A·h/g。在1 A/g的电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为115、170.8 m A·h/g,循环1 000圈后,放电比容量依然高达111.2、168 m A·h/g,样品N-TiO_2和二氧化钛均具有优异的循环稳定性,但氮离子掺杂后,比容量有了显著的提高。实验表明,氮离子掺杂后,材料中产生的Ti3+和氧空位有效地提高了材料的导电性,使得其电化学性能有了明显的改善。     

金属有机骨架材料制备的多孔炭在锂硫电池中的应用

以水热法制备的镍基金属有机骨架为前驱体,经掺杂改性、高温炭化制得一种表面富含氮原子的多孔炭材料,并与升华硫复合制备硫/炭复合正极材料。利用扫描电镜、比表面分析仪及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明,这种富含N的复合正极材料在电流密度167.5 m A·g~(-1)(0.1 C倍率)下首次放电比容量达到1 218.9 m A·h/g,循环50次后比容量降为560.1 m A·h/g,容量保持率为46%,相较于未掺杂氮的硫/炭复合材料,电化学性能得到显著提高。     

LiAlO_2包覆尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

采用超声辅助溶液法在尖晶石Li Mn_2O_4表面包覆LiAlO_2。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及交流阻抗技术分析合成材料的结构、粒径、形貌及电化学性能。XRD测试结果表明:LiAlO_2包覆Li Mn_2O_4与Li Mn_2O_4的X射线衍射结果相差不大,包覆后的样品仍为尖晶石结构,没有出现杂质相。室温下0.2 C充放电时,包覆0.5%、1%、3%LiAlO_2的LiMn_2O_4首次放电比容量分别为123.3、120.2 m A·h/g和118.7 m A·h/g,低于未包覆Li Mn_2O_4的125.4 m A·h/g,但在1C和5C高倍率下,包覆3%LiAl O_2的Li Mn_2O_4放电比容量分别为107.8 m A·h/g和85.6 m A·h/g,高于未包覆的104.2 m A·h/g和64.1 m A·h/g。室温下以1 C倍率循环50次后,表面包覆3%LiAlO_2的Li Mn_2O_4的容量保持率比未包覆高出2.9%。     

柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纤维膜的制备及电化学性能研究

利用静电纺丝技术结合水热法制备了一种柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纳米纤维薄膜。超薄的SnS_2纳米片生长在TiO_2的碳纳米纤维上形成分层独特的柔性纤维薄膜,其作为锂离子电池的负极材料具备优异的电化学性能,在0.2 A/g的电流密度下充放电循环300次,可逆容量能保持在400 m A·h/g左右。此外,该电极也表现出优异的倍率性能,即使在2 A/g电流密度下循环300圈可逆容量仍达100 m A·h/g以上。     

TiO_2/C/BP复合负极材料的制备及其储锂性能研究

为了提高TiO_2负极材料的电化学性能,采用球磨-超声-水热法制备了TiO_2/C/BP复合负极材料,测定了材料的循环放电比容量、倍率性能、循环伏安曲线和交流阻抗。结果表明,二氧化钛掺杂石墨、黑磷后,二氧化钛晶型不受影响,TiO_2/C/BP复合材料颗粒分散性得到改善、交流阻抗减小、导电性明显增强,与纯TiO_2相比,电流密度为100 mA/g,首圈放电比容量由320 mA·h/g提高到502 mA·h/g,第3圈放电比容量由175 mA·h/g提高到335 mA·h/g,经过100次循环后,纯TiO_2的放电比容量降至98 mA·h/g,而TiO_2/C/BP的放电比容量仍维持在255 mA·h/g,放电比容量保持率明显提高,库伦效率的稳定性也得到显著提高。     

基于苝酰亚胺的高性能有机锂离子电池正极材料

以碳布(CF)为骨架,通过简单的溶液加工法制备基于苝酰亚胺(PDI)的炭黑/苝四甲酰二亚胺/热塑性聚氨酯/碳布复合电极材料(SPTC)。碳布骨架构成导电网络,能够显著降低材料的内阻,当SPTC作为锂离子电池的有机正极使用时,表现出优异的倍率性能和循环稳定性。SPTC在0.05 A/g电流密度下的放电比容量高达126 mA·h/g,接近苝酰亚胺分子的理论比容量,在0.5 A/g电流密度下循环300圈后仍能提供80 mA·h/g的比容量,是一种高性能的有机正极材料。     

柔性自支撑PDDA-Si/G纳米复合薄膜的制备及储锂性能

通过静电自组装技术成功制备得到柔性自支撑聚二烯二甲基氯化铵-Si/石墨烯(PDDA-Si/G)纳米复合薄膜。该复合薄膜无添加黏结剂及导电炭黑且仍能保持电极结构的完整性,其中石墨烯提供完整的导电网络和机械韧性。电化学测试结果表明,当电流密度为0.2 A/g,复合材料的比容量可达1439.9 (mA·h)/g,库仑效率保持98%以上。且在高电流密度(2 A/g)下,复合材料的比容量仍可维持在499.9 (mA·h)/g,远高于商品化纯Si电极的电化学性能。     

颗粒状钼酸镍负极材料的制备及其电化学性能

为了获得高性能锂离子电池负极材料,以NiCl2?6H2O和乙酰丙酮钼为原料,通过溶剂热法和高温热处理成功合成了颗粒状NiMoO4,将其用于锂离子电池负极材料.采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET技术对NiMoO4进行了结构和形貌表征.结果表明,在0.1 A/g电流密度下循环250圈后,比容量高达829 mA·h/g.同时,颗粒状NiMoO4展现出优异的倍率性能.当电流密度从0.1 A/g增加到5 A/g,然后恢复到0.1 A/g时,比容量还能够恢复到原来的水平.另外,颗粒状NiMoO4电极在1、2、5 A/g大电流密度下,其比容量分别高达600、529和412 mA·h/g.     

二硫化钼/石墨烯复合电极的制备及其电化学储钠性能研究

二硫化钼(MoS_2)是一种稳定、安全、廉价的钠离子电池负极材料,但是二硫化钼的本征电导率较低,限制了钠离子电池的比容量和倍率性能。利用一步水热法制备了二硫化钼和还原石墨烯(MoS_2/RGO)复合体系,并用于钠离子电池负极材料中。还原石墨烯不仅能增强复合材料的导电性,而且能够提高MoS_2的结构稳定性,从而提升钠离子电池的比容量和循环稳定性。电化学测试结果表明,在1 A/g的电流密度下循环250次后,MoS_2/RGO复合电极的比容量仍然高达509 m A·h/g。     

改进固相法合成LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料及性能研究

采用同相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等).以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O,Ni(AC)2·4H2O,Co(AC)2·4H2O和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整.电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75～4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA·h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA·h/g,容量保持率为90.8%.     

SnS_2/氮掺杂多孔炭网络复合材料的制备及其电化学性能研究

二硫化锡(SnS_2)是一种受到广泛关注的高比容量和低成本的锂离子电池负极材料,但SnS_2在充放电过程中存在体积变化大,电导率低的问题。为了解决该问题,利用NaCl晶体为模板借助冷冻干燥的方法制备出纳米SnS_2片镶嵌氮掺杂多孔炭网络复合材料(SnS_2/N-CN)。材料中SnS_2纳米片的厚度为6～10 nm,均匀地镶嵌在多孔炭网络中。SnS_2/N-CN电极在0.1 A/g的电流密度下循环100次依旧保持813.7 mA·h/g的高可逆比容量,在3 A/g的电流密度下拥有436.7 mA·h/g的比容量,是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。     

柔性自支撑PDDA-Si/G纳米复合薄膜的制备及储锂性能

通过静电自组装技术成功制备得到柔性自支撑聚二烯二甲基氯化铵-Si/石墨烯(PDDA-Si/G)纳米复合薄膜。该复合薄膜无添加黏结剂及导电炭黑且仍能保持电极结构的完整性,其中石墨烯提供完整的导电网络和机械韧性。电化学测试结果表明,当电流密度为0.2 A/g,复合材料的比容量可达1439.9 (mA·h)/g,库仑效率保持98%以上。且在高电流密度(2 A/g)下,复合材料的比容量仍可维持在499.9 (mA·h)/g,远高于商品化纯Si电极的电化学性能。     

锌离子电池正极纳米片材料制备和电化学性能研究

锌离子电池是一种环保、廉价、安全的新型电池,它的电化学行为是正极二氧化锰通过锰的价态转换来存储二价锌离子。二氧化锰作为锌离子电池的正极材料,由于其比表面积大、导电性差等特点导致其容量并不能充分发挥。采用自反应反胶束法制备的二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片作为一种储存锌离子的材料,从整体上提高锌离子电池的容量。以二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片为正极的锌离子电池,当电流密度为0.1 A/g时,最高容量达到484.2 m A·h/g,接近锌离子电池的最大理论容量616 m A·h/g;当电流密度为5 A/g时,电池循环两百圈后的容量保持率也有80%,表现了很好的循环性能。