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。     

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。     

硫形态对硫/碳复合材料性能的影响

以有机系介孔碳(SWOAC)作为载体,分别采用升华硫和化学沉淀法制备的单质硫与SWOAC复合,制备得硫/碳复合材料,用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、恒流充放电和循环伏安等测试对产物进行分析。以沉淀法制备的单质硫制得的复合材料,用氩气保护,在150℃下保持5 h、300℃下保持3 h后,电化学性能较好,以0.2 C在1.5~3.0 V循环,首次放电比容量为809.5 m Ah/g,循环20次保持在801.5 m Ah/g,容量衰减率为1%。     

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。     

氮掺杂的介-微孔碳/硫复合材料的性能

在真空高温条件下,通过热处理甘氨酸、碳纳米管(CNT)和单质硫,一步制备氮掺杂的介-微孔碳/硫复合材料。采用XRD、SEM、循环伏安和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构、形貌及电化学性能。制备的复合材料用作锂/硫电池正极,与普通热熔法制备的硫/CNT相比,电化学阻抗降低了38.1%,在1.6~2.8 V循环,0.2 C首次放电比容量增加了24.4%,不同倍率下的循环性能平均提高21.4%。     

石墨烯包覆硫-镍复合材料用于锂硫电池

通过化学还原法制备硫(S)-镍(Ni)复合材料,在常温下,用抗坏血酸还原氧化石墨烯对S-Ni复合材料进行包覆,形成一种可抑制穿梭效应的石墨烯包覆结构。XRD、SEM分析结果表明:该方法制备了还原氧化石墨烯包覆S-Ni复合材料(RGO@S-Ni)。复合材料以0.2 mA/cm~2的电流密度在1.5~3.0 V充放电,首次放电比容量为885.051 m Ah/g,第200次循环的比容量保持在672.991 m Ah/g,容量保持率为76.04%。     

水热法制备还原氧化石墨烯-硫复合材料的性能

以湿法制备的硫溶胶和氧化石墨烯为前驱体,采用水热法还原不同酸碱体系的氧化石墨烯,制备石墨烯-硫复合材料。通过XRD和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等对产物进行分析。石墨烯以薄膜状包覆在硫颗粒表面。恒流充放电、交流阻抗和循环伏安测试结果表明:180℃、酸性条件下水热12 h制备的复合材料电化学性能较好,以0.2 m A/cm2的电流密度在1.5~3.0 V充放电,首次放电比容量为803.72 m Ah/g,循环20次衰减至592.40 m Ah/g,容量保持率为73.71%。     

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。     

常温制备硫碳均匀复合材料

采用沉淀法制备硫溶胶,通过活性炭吸附溶胶中纳米尺度的硫颗粒,在常温下制得硫碳均匀复合材料,并将该复合材料用于锂硫电池正极。通过SEM和XRD对该复合材料进行表面形貌和内部结构表征,采用恒流充放电法和电化学阻抗测量法测试正极的电化学性能。测试结果表明,活性炭吸附的硫颗粒直径在50 nm附近,且硫在活性炭中均匀分散。在电流密度为0.2 mA/cm2时,含该复合材料正极的首次放电比容量为793 mAh/g。循环充放电50次后,正极放电比容量为460 mAh/g。     

锂硫二次电池正极材料工艺研究

采用不同碳材料与升华硫复合得到不同正极材料,并加入添加剂以改善放电曲线。对所得材料进行X射线衍射(XRD)、算比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等物理性能表征,研究其电化学性能,探究不同碳材料、制备工艺及添加剂对复合材料性能的影响。     

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。     

常温下真空浸渍制备的LMC/S复合材料

在常温下,采用真空浸渍的方法,将单质硫(S)填充在大介孔炭(LMC)的孔中,制备出LMC/S复合材料。用SEM、XRD和氮吸附等方法对复合材料进行了分析,用恒流放电、循环伏安等方法对复合材料的电化学性能进行了测试。填充在LMC中的硫高度分散,复合材料的循环性能和硫的利用率都较高。当电流密度为0.4 mA/cm2时,LMC/S电极中硫的首次放电比容量达1 215.5 mAh/g,第50次循环的可逆比容量仍有535.3 mAh/g。     

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。     

MoS2/C纳米复合材料的合成及其电化学性能研究

理论比能量高达2 600 Wh/kg的锂硫电池已经成为锂电池研究热点,然而硫导电性不好、穿梭效应和锂化体积效应较大等问题阻碍了锂硫电池的产业化。将无定型多孔碳材料的高导电性和极性MoS₂的固硫作用相结合改善锂硫电池的电化学性能。所得的S@MoS₂/C在0.05 C和2 C电流密度下的放电比容量分别为1 507和406.3 mAh/g,比S@MoS₂在相同电流密度下的放电比容量（1 400和345.7 mAh/g）更高。在循环性能测试中,S@MoS₂/C容量保持率为46.9%,要高于S@MoS₂（39.1%）。因此,MoS₂/C复合材料作为硫载体可以显著改善锂硫电池性能。     

LiMn0.6Fe0.4PO4掺碳改性的研究

采用高温固相法,制备了锂离子电池用的纯LiMno0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料.利用酸溶解法、XRD、扫描电镜及充放电测试等,对样品的碳含量、晶体结构、形貌以及电性能等进行了研究.所得LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4P04/C均为纯橄榄石型晶体结构,其中以蔗糖为碳添加剂的LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料具有良好的循环性能和高倍率性能:以0.1C充放电,首次放电比容量为122.3 mAh/g,循环15次之后,容量保持率为99.3%;以0.5 C和1.5 C充放电,首次放电比容量分别为121.4 mAh/g和110.2 mAh/g.     

锂硫电池过渡金属氧化物/碳/硫正极

提出了由金属-有机骨架材料(MOF)衍生的菱形十二面体NiO-NiCo2O4空心多面体结构包覆还原氧化石墨烯(rGO)作为硫载体的设计方案,极性金属氧化物可以有效吸附多硫化物,抑制穿梭效应,空心结构可以有效缓解电极反应过程中的体积变化,rGO的引入可有效提高电极材料的电导率,促进正极硫的充分反应,进而提高硫的利用率,提...     

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。     

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。     

不同碳源的溶胶-凝胶法制备LiFePO_4/C正极材料

以聚乙二醇、乙炔黑、甘氨酸、葡萄糖作为不同碳源,采用溶胶-凝胶法制备LiFePO_4/C复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析等分别对合成产物进行表征,用恒电流充放电测试分析了LiFePO_4/C样品的电化学性能。结果表明,引入碳源所制得的材料具有单一的橄榄石型晶体结构,与纯相LiFePO_4相比,以甘氨酸为碳源和络合剂制备的LiFePO_4/C具有更小的颗粒尺寸和优异的电化学性能。样品的平均颗粒尺寸在1.7μm并且分布均匀,在0.2 C下首次放电比容量有163.5 m Ah/g。在0.5 C、1 C下循环20次后比容量分别保持为130.1和112.3 m Ah/g,循环稳定性优异。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试,分析材料的电化学性能。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。