溶胶-凝胶法制备ZnWO_4负极材料及其电化学性能研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Zn WO4材料,考察了焙烧温度对制备过程的影响.利用TG/DSC分析了Zn WO4前驱体的分解过程;通过XRD和SEM研究了Zn WO4材料的晶体结构组成和形貌;选择恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗测试了该材料的电化学性能.结果表明:Zn WO4材料在550℃下晶体结构完整,综合电化学性能较好,首次放电比容量为446.29 m Ah/g,循环20次可逆比容量为200.7 m Ah/g,比容量衰减相对较慢,充放电效率也较高,循环性能较好.     

以废铬屑为模板制备碳纳米纤维束锂离子电池负极材料

以废铬屑为低成本生物模板,采用高温热处理方法,制备了三种碳纳米纤维束材料(CNB),并利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)和恒定电流充-放电测试对CNB的形貌、结构和电化学性能进行了分析和评估。结果表明:热处理温度600℃所得的CNB具有较好的电化学性能,在0.2 A/g电流密度下的首次放电比容量可达1064.86 m Ah/g,100次循环后的可逆放电比容量为416.18 m Ah/g,且有较好的倍率性能。     

玉米秸秆制备活性炭用于锂硫电池的研究

以价廉易得的玉米秸秆为原料,采用ZnCl2化学活化法,通过微波加热制备活性炭材料,继而采用熔融法与单质硫复合制备硫/碳复合材料.利用比表面积和孔隙率分析仪,XRD,FESEM对材料的结构及形貌进行分析,并用充放电及循环伏安测试研究了材料的电化学性能.结果表明,所制得的活性炭比表面积达1 042.2 m2/g,总孔容为0.76 cm3/g,活性炭内部分布不同规格孔隙,表面有大量微孔.与单质硫经热处理后,硫成功地填充在活性炭的孔道及孔隙里,形成的硫/碳复合材料在电流密度为400 mA/g,1.5~3 V范围充放电,首次比容量为608.4 mAh/g,100次循环后容量保持率为60%,表现出较好的电化学性能.     

电化学沉积锌电池MnOx/碳纳米纤维膜自支撑正极的制备及其电化学特性

为开发性能优越、制备工艺简单的可充电锌离子电池(ZIBs)正极材料,以静电纺纳米纤维膜为前驱体,经预氧化和高温炭化制备了碳纳米纤维膜(CNFs),并以CNFs为基底,结合电化学沉积法制备了具有皮芯结构的MnO_x/CNFs复合材料。探讨了不同电化学沉积时间对MnO_x/CNFs复合材料表面形貌、结构以及ZIBs循环充放稳定性和倍率性能等电化学性能的影响。结果表明:电化学沉积法使MnO_x活性材料与CNFs基底间界良好结合,减少了活性材料脱附,提高了二者的界面离子和电子传输能力;以沉积2 h的MnO_x/CNFs作为正极时,ZIBs在0.1 A/g电流密度下的比容量可达647.9 mA·h/g,且在0.5 A/g电流密度下循环充放电500次后仍能保持221.8 mA·h/g的比容量;经2 A/g电流密度循环充放电后在0.1 A/g电流密度下仍能恢复至初始比容量的94%,具有较好倍率性能。     

掺锰氢氧化镍的机械球磨工艺及电化学性能研究

采用机械球磨法,通过确定最佳的工艺条件(锰掺杂量为20%,球磨时间15 min,球料比8∶1,球磨机转速350 r/min,陈化温度70℃),制备出电化学性能良好的掺锰Ni(OH)2材料.经X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试,结果表明,掺锰氢氧化镍保持了β-Ni(OH)2的晶体结构,颗粒呈不规则形状,粒径约5μm.恒电流充放电测试结果表明,该材料的0.2 C放电比容量达到261 mAh/g,经过300次1 C循环后容量仍保持初始容量的90%.     

酸掺杂聚苯胺电极材料的制备及其电化学性能研究

本研究以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,植酸为掺杂酸,与木质素磺酸盐进行化学聚合,通过原位化学氧化法合成了电子传导能力良好和电容性能优异的木质素磺酸盐/聚苯胺（LS/PANI）电极材料,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和比表面积及孔径分析仪（BET）对LS/PANI电极材料进行分析表征;运用循环伏安、充放电、电化学阻抗等测试LS/PANI电极材料电化学性能。结果表明,LS/PANI电极材料具有良好的电容性能和较好的循环稳定性;在充放电0.5 A/g的电流密度下比电容可以达到509.3 F/g,在充放电电流密度为10 A/g时,循环5 000次后仍能保留63.23%的电容。     

Al2O3包覆尖晶石型LiMn2O4的研究

对尖晶石型LiMn2O4表面进行Al2O3包覆,并对其材料结构和电化学性能进行研究.结果表明,Al2O3包覆可有效降低Jahn-Teller畸变,提高电化学性能.当Al的包覆量为3.0%时,材料的放电比容量与循环性能达到最佳,首次放电比容量为113.5 mAh/g,20次循环后,比容量衰减至87.6 mAh/g,容量保持率为77.2%.     

基于ZnCo2O4的多孔碳纳米纤维制备及其储能性能

针对锂硫电池循环过程中容量衰减快的问题,采用水热法制备ZnCo₂O₄纳米颗粒,然后与聚丙烯腈(PAN)混合,通过静电纺丝法制备复合纳米纤维并进行炭化处理得到复合多孔碳纳米纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、比表面积测试仪表征复合多孔碳纳米纤维的微观结构和物化性能,优化得到最佳制备工艺;并将其作为正极硫载体测试电化学性能。结果表明:基于ZnCo₂O₄制备的复合多孔碳纳米纤维存在大量孔孔相连的通道,比表面积高达210.85 m²/g;组装成的锂硫电池具有典型的充放电平台以及明显的氧化还原峰,其初始放电比容量为759.2 mA·h/g,50圈充放电循环后,仍具有74.0%的可逆比容量,相比于不掺杂ZnCo₂O₄的静电纺丝碳纳米纤维具有更高的比容量,更好的倍率性能。     

微波法制备SnO_2/石墨复合材料及其作为锂离子电池负极材料性能研究

锡类负极材料具有993m Ahg~(-1)的放电比容量,但是由于在充放电过程中具有较大的体积膨胀(300%),因此限制了在实际生产中的应用。文章主要针对锡作为锂离子电池锡负极材料中存在的问题,采用微波水热的方法,一步制备出了纳米SnO_2/G(SnO_2/石墨)复合材料。采用该方法制备出来的复合材料电化学性能优异,经过360次循环之后依然维持在388 m Ahg~(-1)放电比容量。     

碱木质素基多孔炭材料的制备及其在超级电容器中的应用

以碱木质素为原料,按照其与NaOH质量比(简称碳碱比) 1∶1、1∶3、1∶5进行混合,利用实验室小型管式炉热裂解制备碱木质素基多孔炭材料,对多孔炭材料进行了场发射扫描电子显微镜、粒径、有机元素和傅里叶变换红外光谱分析;并采用自制碱木质素基多孔炭材料制备超级电容器,通过循环伏安测试和恒流充放电测试分析其电化学性能。结果表明,碱木质素基多孔炭材料形貌都呈球状或半球状,有大量孔结构,表面粗糙有起伏,碳碱比从1∶1变化到1∶5,平均粒径分布逐渐减小。碳碱比为1∶1时,碱木质素基多孔炭材料制备的超级电容器电化学性能最优,随着电流密度从0. 1 A/g增加到1 A/g,其比电容从71 F/g下降到62 F/g,下降13%左右;在1 A/g的超大电流密度下充放电循环500次,比电容依然维持在62 F/g,循环性能良好。     

石墨烯/针织复合电极材料的制备及性能测试

为了满足柔性智能可穿戴电子产品的供电需求,设计了一种与之匹配的柔性超级电容器。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,为提高电极材料的电化学性能和耐弯曲性能,以针织物为基底,采用电化学沉积法制备石墨烯/针织复合电极材料。通过SEM测试表征电极材料的表观形貌及结构;通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试表征电极材料的电化学性能。试验结果表明:石墨烯/涤棉针织复合电极最佳电沉积时间为150 min,比电容为57.76 F/g、电阻为21.14Ω;经过1000次循环充放电后,电容保持率仍然可达82.2%,循环寿命长且耐弯曲性能优异。     

兔毛基中空碳纤维在锂硫电池中的应用

为开发高性能、低成本的锂硫电池正极储硫材料,利用天然生物质纤维兔毛为前驱体,经预处理和炭化制备了具有杂原子掺杂的兔毛中空碳纤维(RC),并采用热熔融法制得硫/兔毛基碳纤维(S/RC)复合材料。探讨了不同炭化温度对碳纤维形貌结构、S/RC复合材料晶型结构与电导率、锂硫电池的电化学性能及循环充放电稳定性的影响。结果表明:预处理温度为300 ℃,炭化温度为800 ℃时,制备的兔毛基中空碳纤维的形貌结构最好,用其作为正极材料制备的电池首次放电比容量达899 mA·h/g,在0.5C倍率下300次循环后放电比容量为598 mA·h/g,仍保持原始比容量的66.52%;在高倍率条件下该电池仍具有较高的放电比容量,1C和2C倍率下放电比容量分别为543.8和505.4 mA·h/g。     

铁酸锰晶体的制备及性能研究

为探究不同制备工艺对制备铁酸锰纳米晶体的影响,以及检测铁酸锰晶体的电化学特性,以硫酸锰和氯化铁为原料,分别采用低温共沉淀法、高温法及水热法在碱性环境下制备铁酸锰晶体,通过XRD对产物进行晶体结构分析,比较不同工艺条件对铁酸猛结晶性的影响。结果表明:低温共沉淀法制备的铁酸锰结晶性高且制备成本更低。对75℃条件下低温共沉淀法制备的铁酸锰晶体进行充放电测试,该材料首次充放电电容量为92m Ah/g。     

SnO2/SiO2复合材料的合成与电化学性能

采用溶胶凝胶法制备了纳米SiO2微球,并在其表面包覆了一层SnO2.用X射线衍射仪及透射电镜对其进行了晶相和形貌分析.结果显示:SnO2被成功地包覆在SiO2表面,且包覆物保持了SiO2微球原有的分散性.将样品制备成锂离子电池负极材料,充放电测试表明:该种材料具有较好的电化学循环性能.与溶胶凝胶法制备的纯SnO2相比,尽管复合材料的首次充放电容量稍低,但经过20次循环后,复合材料的充放电容量分别高出105.6%和80.7%,说明用该方法制备的复合材料具有较好的应用前景.     

石墨烯/棉针织复合电极的制备及性能

利用液相剥离法制备石墨烯分散液,以纯棉针织物为基底,采用电化学沉积法在不同电沉积时间下制备石墨烯/棉针织复合电极材料。通过扫描电镜(SEM)表征电极的微观结构,并结合循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试(GCD)以及电化学阻抗测试(EIS)对电极材料进行电化学性能研究。结果表明,该复合电极材料比电容的大小与石墨烯在织物表面的含量以及分布状态有关,当电沉积时间为90 min时,石墨烯/棉针织复合电极比电容达62.19 F/g,电荷转移电阻为12.08Ω,经过1 000次循环充放电后电容保持率仍然可达89.2%。此外,该电极在弯曲折叠测试中,比电容无明显变化,表现出稳定的电化学性能。     

富锂锰基正极材料前驱体Mn_(0.667)Ni_(0.166)Co_(0.166)CO_3的制备与表征

采用碳酸盐共沉淀法合成富锂锰基正极材料的前驱体Mn_(0.667)Ni_(0.166)Co_(0.166)CO_3,通过激光粒度仪、松装密度仪、振实密度仪、比表面积分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等多种手段对前驱体进行表征,研究不同NH_3/M(M=Mn、Ni、Co)摩尔比对前驱体材料性能的影响。结果表明,NH_3/M=0时,合成的前驱体材料粒度分布均匀、密度高、比表面积小、结晶程度较好,并且颗粒呈球形、表面光滑、内部密实无空心现象。将该条件下的前驱体与碳酸锂混合,用高温固相法制备富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.534)Ni_(0.133)Co_(0.133)]O_2。经电化学性能测试结果表明,其电化学性能良好,在充放电电压为2.0~4.6V范围内,电流密度20m A?g~(-1)条件下,首周放电容量达272.6m Ah?g~(-1),首次效率为87.5%;电流密度40m A?g~(-1)条件下,经过50次循环后放电容量保持率93.6%。     

SnO2的电沉积法制备及电化学性能

采用直流电沉积法制备了亚微米级SnO_2,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.X射线衍射(XRD)结果表明:电沉积法可一步合成SnO_2,经600℃热处理后结晶度明显提高.扫描电镜(SEM)显示所得样品为均匀球状的SnO_2颗粒,粒径在100～200 nm.将电沉积样品干燥后用作锂离子电池负极材料,其首次放电比容量仅有246 mAh/g,经600℃热处理后容量大幅度提高,首次放电达到723 mAh/g,这与600℃热处理后结晶度提高有关.显然,与共沉淀法制备的SnO_2材料相比,亚微米SnO_2具有较好的电化学循环性能。     

磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维柔性正极的制备及其性能

为更好满足柔性锂离子电池对电极材料柔性化的需求,通过静电纺丝以及热处理的方法制备了兼具柔韧性和自支撑性能的磷酸铁锂/炭黑/碳纳米纤维(LiFePO₄/CB/CNFs)柔性正极材料,并对其结构和性能进行表征与分析。结果表明:合成的LiFePO₄活性物质为橄榄石结构,自支撑LiFePO₄/CB/CNFs柔性正极为具有较高孔隙的三维网络结构,CB和LiFePO₄活性物质均可较均匀地嵌在CNFs基体中,CB在LiFePO₄活性物质生成过程中对其纯度和晶体结构的形成未产生影响;当CB质量分数为0.10%和0.15%时,柔性正极均具有较好的电化学可逆性,首圈放电比容量分别为141.1和139.1 mA·h/g,首圈库伦效率分别为87.3%和87.6%,且循环100圈后仍保持性能稳定,第2圈后的库伦效率维持在99%左右。     

PVDF/PMMA/PVDF层合纳米纤维隔膜的结构与性能

为了获得性能优异的纳米纤维隔膜,提高锂离子电池的电化学稳定性能以及安全性能,结合PVDF较优异的机械性能和PMMA较高的离子电导率优点,以一维纳米技术和层层制备方式,纺制PVDF/PMMA/PVDF层合纳米纤维隔膜。通过对隔膜孔隙率、力学性能、热稳定性、电化学性能等性能分析,探究层合结构对隔膜性能的影响。结果表明得到的层合纳米纤维隔膜具有较高的孔隙率为74.6%,较好的热稳定性,在140℃下能基本保持尺寸稳定,以及较好的充放电性能和循环性能,充电比容量可达158.2 mAh/g,容量保持率达105%,对产品的开发应用具有重要意义。     

多孔与连通结构碳纳米纤维电极的设计及其电化学性能

为开发设计具有高电化学性能的碳纳米纤维电极，采用静电纺丝技术、戊二醛交联和高温炭化制备聚丙烯腈/高直链淀粉(PAN/HAS)基碳纳米纤维，并对其形貌、元素组成、石墨化晶体结构和比表面积进行了研究。结果表明：经过戊二醛交联后的碳纳米纤维呈现连通结构，并具有优异的石墨晶体和多级孔结构、较大的比表面积(647 m²/g)和较高的总孔体积(0.60 cm³/g);将其制备成电极，在三电极体系下，当电流密度为1 A/g时比电容为255 F/g,当电流密度为20 A/g时比电容保持率高达71%;经过10 000次充放电循环后，电极比电容的保持率高达99.8%,显示出优异的循环耐久性。