MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料的绿色制备技术

针对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料制备工艺复杂的问题,提出快速温和的绿色制备技术.以MnCl_2·4H_2O、H_2O_2和泡沫镍为原料,水热体系下研究不同反应温度对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料结构、电化学性能的影响.结果表明,在反应温度90℃、水热3h,成功在泡沫镍上沉积分布均一的MnO_2/Ni(OH)_2纳米片.测试结果表明,在该条件下制备的MnO_2/Ni(OH)_2@Ni电极材料展现出优异的电性能,即高的比容量(电流密度为2.5mA/cm~2,放电比容量为7.4F/cm~2)、好的倍率性能、好的循环稳定性(充放电循环500次,容量保持率为78%).     

核壳型ZIF-67派生非晶C压缩多面体@MnO_2纳米片阵列复合材料的制备及其锂离子电池性能

采用水浴法在ZIF-67派生非晶C压缩多面体上生长MnO_2纳米片材料,利用能量色散X射线光谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)分析样品的物相组成和微观形貌,并作为负极材料制成锂电池,通过恒流充放电和循环伏安法研究该锂电池性能。研究结果表明:ZIF-67派生非晶C多面体上成功生长了MnO_2纳米片阵列,纳米片高约150 nm,厚约5～15 nm;在电流密度0.1 C时,非晶C多面体@MnO_2纳米片阵列复合材料的首次放电比容量可达944.60 mAh/g,200次循环后放电比容量依旧保持在625.00 mAh/g,表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

铁镍电池Ni(OH)_2正极材料的掺杂及电化学性能研究

以Ni(OH)_2为正极材料掺杂Co~(2+)、Zn~(2+)、Al~(3+)离子,制备铁镍电池。利用X射线衍射(XRD)对制备的Ni(OH)_2进行表征,利用电化学仪器对制备的正极材料性能进行分析。结果表明,纯Ni(OH)_2正极电化学性能差,放电比容量只有223.9 mAh/g;单一掺杂Co~(2+)、Zn~(2+)、 Al~(3+)到镍电极后,电池的放电比容量明显升高;将Co~(2+)、Zn~(2+)、Al~(3+)混合掺杂到镍电极后,电池的放电比容量好于单一掺杂,可达到324.5 mAh/g左右。     

CNT环绕生长NiO纳米片材料的制备和锂离子电池性能研究

通过化学浴沉积技术在碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)表面均匀环绕生长氧化镍(Nickel oxide,NiO)纳米片,采用X射线衍射仪和场发射扫描电镜测试方法观察其晶体结构和微观形貌,测试表明:CNT作为核心骨架,NiO纳米片在CNT表面均匀地立体生长。通过循环伏安与恒流充放电测试发现:NiO/CNT复合材料作为锂离子电池负极材料的比容量和循环性能有明显改善,在100 mA/g电流密度下NiO/CNT首次放电比容量1990mAh/g,比纯NiO的1560mAh/g提高了27.6%,循环30次后比容量仍保持在1500mAh/g,而NiO衰减到285mAh/g。其比容量和循环性能的改善,是由于CNT提高了复合材料整体的导电性能,NiO纳米片环绕生长在CNT表面上,促进活性材料与电解液的有效接触,增强NiO的电化学活性。     

NiCo_2S_4&KB复合材料的制备及其电化学性能

针对锂-硫电池中活性物质硫和Li_2S/Li_2S_2导电性差,充放电过程中硫的体积膨胀、中间产物多硫化物离子易溶于电解液等问题,以科琴黑(KB)、六水合硝酸镍(Ni(NO_3)_2·6H_2O)、六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素为原料,经水热和热熔过程制备出均匀分散的NiCo_2S_4KB/S正极材料,并将该正极材料应用于锂-硫电池电化学性能研究。结果表明:经过0.5 M硫化钠处理的NiCo_2S_4KB/S电极表现出优异的电化学性能;在低电流密度下(0.2 C),初始放电比容量为1278 mAh/g,循环100圈后其比容量仍保持在984 mAh/g,库伦效率达到94.20%;在5.0 C的高电流密度下,首圈放电比容量为437 mAh/g,200圈后容量仍能达到331 mAh/g,平均每圈衰减率为0.12%。该复合材料为锂-硫电池的正极材料的设计与制备提供一种新的思路和方法。     

复合掺杂Nd(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)非晶态Ni(OH)_2电极活性材料的制备及其表征

以NiSO_4、ZnSO_4和Nd(NO_3)_3为原料, 采用共沉淀快速冷冻法制备出了复合掺杂稀土Nd(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的非晶态氢氧化镍粉体材料.测试发现:样品材料微结构无序性强,结晶水含量较高.将样品材料制备成镍电极并组装成MH-Ni电池,在80 mA/g恒电流充电5.5 h、40 mA/g恒电流放电、终止电压为1.0 V的充放电制度下,复合掺杂6%Nd(Ⅲ)和6%Zn(Ⅱ)样品材料电池的放电平台为1.262 4 V,放电比容量为343.12 mAh/g,远高于目前应用的β-Ni(OH)_2电极活性材料的放电比容量.     

醋酸对Li_(1.42)Ni_(0.08)Mn_(0.70)Co_(0.08)O_(2.00)固溶体正极材料电化学性能的影响

以Li_2CO_3、NiCO_3·2Ni(0H)_2·4H_20、MnC0_3、Co(CH_3COO)_2·4H_20、醋酸溶液和聚乙烯醇为原料,制备出具有α-NaFeO_2层状结构的Li_(1.42)Ni(0.08)Mn_(0.7)Co_(0.08)O_(2.00)富锂固溶体正极材料.通过红外光谱、X射线衍射、恒电流充放电测试、交流阻抗和循环伏安法等方法研究了制备样品的结构及电化学性能.研究表明:按0.707 5 mol碳酸锂比例加入2.5 g醋酸时制备得到的正极材料充放电性能最好,在1C条件下,首次放电容量93.2 mAh/g,30次循环后容量达到177.2 mAh/g.     

水系铵离子电池β-MnO2正极材料的 制备及性能研究

通过简单的水热法合成了隧道型β-MnO2正极材料并应用于水系铵离子电池，并采用1 mol/L (NH4)2SO4水系电解液，在窗口电压为0~1.6 V范围内，测试其电化学性能。实验结果表明：β-MnO2正极材料在0.1 A/g电流密度下表现出109.8 mAh/g放电比容量，经过140次循环后，其放电比容量仍有101.9 mAh/g，容量保留率为92.8%，库伦效率接近100%，具有优异的循环稳定性能。同时还具有优异的倍率性能，β-MnO2纳米棒正极材料即使在1.0 A/g大电流密度下仍有78.7 mAh/g。此外，通过非原位FTIR、XPS测试探索了其储铵机理，结果表明铵根离子具有良好的可逆性。     

C包覆CoMoO_4复合纳米片阵列材料的制备和赝电容性能的研究

采用两步水热法,结合高温煅烧工艺,制备了直接生长在泡沫Ni基底上的C包覆CoMoO_4复合纳米片阵列材料。利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析C包覆CoMoO_4的结构特征,结果表明C成功包覆在多孔交联CoMoO_4纳米片的表面。通过循环伏安法和恒流充放电法分析C包覆CoMoO_4的电化学性能,发现C包覆显著提高CoMoO_4的比电容和循环性能。在1A/g的电流密度下循环2000次,最高比电容达1864.79F/g,比电容保持率86.65%。比电容和循环性能的改善是由于碳包覆提高了CoMoO_4电导率和结构稳定性,促进了赝电容反应。     

碳微米螺旋纤维的电化学特性研究

用碳螺旋纤维作锂离子电池的电极,选择金属锂片作为对电极和参比电极,系统地测量其极化过程中的充放电曲线、循环性能以及电化学阻抗谱.结果表明：首次放电比容量为304.06mAh/g,首次充电比容量为184.87mAh/g,不可逆比容量为119.19mAh/g;循环实验显示,该材料第150周放电比容量达到170mAh/g,为第2周的80%,循环性能良好,这与碳螺旋纤维的大比表和中空结构密切相关;首次放电阻抗谱显示,当电极电位位于1.2～0.6V时,电解液与螺旋纤维间的固体电解质相界面膜（简称SEI膜）开始生长,所形成的SEI膜性质稳定,这也为维护循环稳定性提供有力保障.     

CNW/M_(11)(HPO_3)_8(OH)_6(M=Ni+Co)复合材料的制备及其电化学性能

采用一步水热法,以活性炭纤维棉织物(CNW)为基底,表面负载棒状M_(11)(HPO_3)_8(OH)_6(M=Ni+Co),制备CNW/M_(11)(HPO_3)_8(OH)_6(M=Ni+Co)复合材料。通过X射线衍射仪、X射线能量色散谱仪、场发射扫描电子显微镜等仪器表征样品的物相及形貌,通过电化学工作站进行电化学性能测试。结果表明:样品物相纯净,为棒状阵列形貌,棒的直径约为400 nm;当CNW/M_(11)(HPO_3)_8(OH)_6(M=Ni+Co)复合材料在电流密度为10 mA/cm~2时,其放电比电容为1121.9 F/g,经1000次恒电流循环充放电后仅衰减14.9%,电化学性能表现良好。     

二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

为了提高TiO_2的导电性和材料的分散性,进而提高材料的倍率性能和循环性能,将二氧化钛与石墨烯复合,通过水热法合成了二氧化钛/石墨烯(TiO_2/rGO)复合材料,并对材料的形貌进行了表征,测试了材料用于锂离子电池的电化学性能.结果表明:与石墨烯复合后材料的比容量和倍率性能均升高,在电流密度为0.1C(C=150 mA/g)下,初始放电容量为374 mAh/g,50周后的放电比容量仍保持在165 mAh/g,循环保持率为44%,远高于同种方法下合成的二氧化钛样品50周后的比容量50 mAh/g和保持率17%.     

MoO_2/GO薄膜电极的制备及其电化学性能的研究

结合电化学沉积法和浸渍法制备了不同层数"三明治"结构的MoO_2/GO复合薄膜电极材料,将其直接作为电极装配成锂电池进行电化学性能研究。结果表明:二氧化钼纳米颗粒分布均匀,缩短沉积时间(1 min)和沉积层数(2层)时,复合薄膜的厚度仅为2.4μm,此时薄膜具有最佳的电化学性能,在0.1 C电流密度下进行充放电测试,首次放电比容量可达1 250 mAh/g,循环50次后放电比容量仍有781 mAh/g,表现出良好的电化学稳定性。     

反应温度对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2组织结构及电化学性能的影响

在共沉淀法合成Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的基础上制备了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对不同反应温度下LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.测试表明随着反应温度的提高,c/a和I(003)/I(104)值也在增加,表明温度的升高可以减少锂镍离子的混排,使层状结构更加完整,进而电化学性能也更优异.900℃下反应所得到的样品,以0.2C放电,其首次放电容量为148.3mAh/g,库伦效率最高可达9.8%.循环40个周期后容量保持率为93.9%,具有较好的电化学性能.     

MoS_2纳米片@碳纳米管中管复合材料的制备及其锂离子电池性能

为了改善二硫化钼(MoS_2)材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能,对其进行复合改性,通过二氧化硅和碳前驱体在碳纳米管上的连续沉积,结合碳化、刻蚀和水热法合成二硫化铜@碳纳米管中管(MoS_2@CTTs)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射式电子显微镜(TEM)分析MoS_2@CTTs复合材料的物相组成及微观形貌;通过恒流充放电测试、倍率性能测试和循环伏安测试研究该材料的电化学性能。结果表明:在150 mA/g的电流密度时,该材料首次放电比容量达到1057 mAh/g;经过175次循环后,其放电容量为856 mAh/g,容量保持率为81%。这说明制备所得复合材料具有较高的比容量和优异的循环性能。     

镍表面负载CoMn_2O_4的电化学性能研究

采用水热法在泡沫镍表面沉积CoMn2O4,设计一种无粘结剂型电极。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)、X射线粉末能谱仪(EDS)、循环伏安法(CV)和恒电流充放电(CP)对电极材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:CoMn2O4纳米片以无定形结构均匀致密地沉积在泡沫镍表面,其放电比电容最高达1.14F/cm2,循环500次后,比电容保持率为65.5%。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的合成及性能研究

以硝酸盐和淀粉为原料,采用溶胶-凝胶方法合成LiNi_0.8Co_0.2O₂锂离子电池正极材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明,合成材料为单一晶相的α-NaFeO₂型层状结构,颗粒小且分布均匀,在电压为2.75~4.50 V (vs. Li+/Li) 范围内,以0.2 mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为183.1 mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为171.3 mAh/g,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

钠离子电池正极材料Na(Fe_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3))O_2的制备及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2,通过扫描电镜、充放电测试等方法,对Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料的表面形貌以及电化学性能进行研究,并探索络合剂柠檬酸用量对材料电化学性能的影响.结果表明:当柠檬酸与该材料中过渡金属总摩尔比为1∶1时,合成的Na(Fe1/3Ni1/3Mn1/3)O2材料晶粒分散均匀,粒径均一,颗粒大小约为0.5μm.电化学性能测试表明该产物具有高的放电比容量、优良的循环性能和倍率性能.在10 m A/g的电流密度下首次放电比容量为132.2 m Ah/g,25次循环之后容量仍能达到112.2 m Ah/g,容量保持率达到84.9%.在1 C的放电倍率下,其放电比容量仍能达到84.1 m Ah/g.     

LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.02Zn0.02O2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA·cm2,3.0～4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh·g-1和204.58 mAh·g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06mAh·g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh·g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.     

PDA源多孔碳的制备及其电化学性能

多硫化物会造成锂硫(Li-S)电池活性物质利用率不足、电池循环稳定性差等问题,为获得高循环稳定性的锂硫电池,以聚多巴胺(PDA)纳米粒子作为前驱体制备多孔碳,以获得具有高的比表面积及导电性的碳材料,将其用作锂硫电池正极硫载体,分析该碳/硫复合电极的电化学性能。结果表明:在0.20 C电流密度下碳/硫电极首圈放电容量高达950 mAh/g,循环200圈后放电容量为630 mAh/g,平均每圈的容量衰减率为0.16%;在高电流密度下,该电池也表现出良好的循环稳定性:1.00 C电流密度下首圈放电容量为691 mAh/g,循环400圈后容量高达503 mAh/g,容量保持率为72.79%。制备的碳材料显著提高了活性物质硫的利用率及电池的循环稳定性,是一种极具应用潜能的锂硫电池活性材料。