黏结剂对锂离子电池性能的影响

对比研究了明胶、PVA和PVDF黏结剂对锂离子电池性能的影响.充放电测试表明:采用明胶和PVA黏结剂制备的电池,在循环过程中比容量都出现上升的趋势.以10%明胶为黏结剂的电池,首次放电比容量为117.5 mAh/g,19次循环后,放电比容量增至136.7 mAh/g.     

多元素掺杂木质素基多孔硬碳材料的制备及应用

在钾离子电池负极材料中，生物质碳材料因其来源丰富、无毒可降解的优势有着良好的发展前景。然而，复杂的制备流程、相对较低的容量以及较差的循环性能限制了它的应用。以造纸工业废品木质素为前驱体，通过直接碳化法成功制备出多元素掺杂木质素基多孔硬碳(HC)。作为钾离子电池负极，HC具有较高的可逆容量(0.1 C时容量为312.5 mAh/g)、良好的倍率性能(2 C时容量为107.6 mAh/g)以及循环稳定性(0.5 C下经过200次循环后，容量保持在125 mAh/g)。优异的电化学性能归因于分级多孔结构以及N、O、S等多种元素掺杂产生的丰富缺陷和反应活性位点。更重要的是，相对简单的制备流程可以有效缓解工业木质素带来的环境污染和资源浪费问题，因此HC具有巨大的商业化应用潜力。     

高稳定性NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料的制备与表征

通过固相法合成了具有典型NASICON结构的NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料,碳质量分数为5%。以该材料为负极,以制备的λ-MnO_2为正极,在1 mol/L的Na_2SO_4水溶液中测试了NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料的电化学性能。结果表明:在0.1C下该材料的比容量达到82 mAh/g;在1.5C下初始比容量达到54 mAh/g,500次循环后为48 mAh/g,容量保持率为88.9%。NaTi_2(PO_4)_3/C材料具有优良的循环性能和倍率特性,且材料的制备工艺简单,绿色环保,作为水系钠离子电池的负极具有较好的应用前景。     

负极黏结剂对密封锌镍蓄电池性能影响

为改善密封锌镍蓄电池在多次充放电循环后锌负极的变形及脱粉问题,提高锌镍蓄电池的电化学性能,对其锌负极的黏结剂进行了研究。介绍了CMC＋PTFE、CMC＋SBR、HPMC＋SBR3种不同组分的黏结剂对锌负极的制备工艺和锌镍电池电化学性能的影响。研究发现：锌负极制备过程中采用适量HPMC＋SBR黏结剂可明显提高锌负极浆料的分散性,促进负极中活性物质的均匀分布,减少锌负极浆料在制浆和涂浆过程中的结团现象,增加锌负极在干燥后的柔软性及弹性,极大地减少了多次充放电循环后锌负极的变形及脱粉,提高了电池高温存储性能,延长了电池循环寿命。     

碳包覆MnSn2锂离子电池负极材料合成及性能

用球磨-热解法合成了碳包覆锂离子电池锰锡合金负极材料MnSn2/C.通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征.制备的材料粒径大小分布在1～2μm之间,合金材料表面完全被碳包覆,碳层厚度约为60～ 120 nm.在充放电电压为1.5 V到0V范围内,初始可逆充电比容量为675 mAh/g,经过20周的循环后,充电比容量仍然保持为440mAh/g.与没有碳包覆的MnSn2贸极材料相比,其循环性能有较大提高.     

以蒲草绒为碳源制备多孔碳及其在电化学中的应用

以蒲草绒为生物质碳源制备了具有高比表面积的多孔碳材料,其在超级电容器以及钠离子电池方面得到了较好的应用,并研究了不同活化比例对其电化学性能的影响。最佳比例条件下,0.5A/g的电流密度下,制备的碳材料在超级电容器中可以得到260F/g的比电容值,循环2500圈之后可以保持初始容量的92.7%;而在其作为钠离子电池负极的应用上,0.05A/g的电流密度下,其比容量可达245mAh/g;在大倍率(10A/g)下,其比电容仍然高达87mAh/g,在1A/g循环1000圈之后,其容量衰减仅衰减了16.4%,在5A/g循环1000圈仅衰减了11%,表现出了良好的电化学性能。     

LiFePO4正极材料的熔盐-碳热还原法合成

采用熔盐-碳热还原法制备了LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EIS)和充放电测试对粉末样品进行了表征。结果表明,合成材料具有完整的橄榄石结构,颗粒粒径约1μm且粒度分布均匀,材料0.2 C首次放电比容量为156.4 mAh/g,1 C首次放电比容量为141.2 mAh/g,循环50次后1 C比容量增至141.7mAh/g,表现出优异的电化学性能。     

叠片工艺制备25Ah磷酸铁锂锂离子电池

用叠片工艺制备了标称容量为25 Ah的磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池。对电极材料、极片表面形貌和电池的电化学性能进行分析。在正极面密度为2.40 g/dm2,压实密度为2.60 g/cm3时,以0.50C在2.60～3.40 V循环,所制备的单体电芯的最大放电容量为26.56 Ah;正极材料的放电比容量为132.80 mAh/g,循环100次的容量保持率为95.52%。挤压、针刺、过充和短路等测试结果表明:制备的电池具有良好的安全性能。     

氟掺杂磷酸锰锂正极材料的性能研究

采用高温固相法合成了碳包覆的氟掺杂磷酸锰锂正极材料,通过X射线衍射光谱法(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)和电化学测试对材料进行了表征。所制备的材料平均粒径约为70 nm,碳在材料表面包覆完整,包覆厚度约为2~4 nm。制备的LiMn(PO4)0.985F0.045正极材料具有最佳的电化学性能,在0.2 C电流充放电条件下首次放电比容量112.7 mAh/g,经过20周的循环后容量基本没有下降,在2.0 C恒流放电时,放电比容量仍然保持在65 mAh/g左右,具有较好的倍率性能。     

Si/AG/C复合负极材料的制备及性能研究

以硅、人造石墨和蔗糖为原料,通过高温裂解法制备了硅/石墨/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)分析材料的形貌和结构,复合材料制备成电极后,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学交流阻抗频谱(EIS)测试其电化学性能。结果表明:裂解碳将石墨和硅紧密包裹,高温后硅和石墨仍为晶体结构;在600~900℃,复合材料脱锂比容量随温度升高而增加,首次脱锂比容量在1 000~1 100 mAh/g,复合材料循环40次后比容量保持在418~543 mAh/g。紧箍包裹结构的硅/石墨/碳复合材料兼有石墨循环性好和硅容量高的特点。     

聚苯胺改性对MCMB电极性能的影响

为了改善中间相碳微球(MCMB)的电化学性能,用聚苯胺对其进行改性,制备出聚苯胺/中间相碳微球复合材料.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,并将复合材料用作锂离子电池负极材料,研究了它作为负极的电化学性能,并初步探讨了化学机理.研究结果表明:通过聚苯胺改性,中间相碳微球的可逆比容量从292.6 mAh/g增加到333 mAh/g以上,且前25次循环的可逆容量没有衰减.这种改善是由聚苯胺的表面修饰及过硫酸铵的氧化作用引起的.     

羧甲基纤维素钠取代度对蒽醌正极的影响

采用淤浆法制备水溶性粘结剂羧甲基纤维素钠(CMC),并进行红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H-NMR)和SEM分析.对蒽醌(AQ)正极进行了恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试.以CMC为粘结剂的AQ电极,比容量和循环性能均比以PVDF为粘结剂的更高.以0.2 mA/cm2的电流密度在1.5～3.5 V循环,以高取代度(DS=1.23)的CMC-1为粘结剂的AQ/CMC-1电极首次和第50次循环的放电比容量分别为226.4 mAh/g和70.9 mAh/g.高取代度的CMC-1的电化学性能好于低取代度(DS=0.86)的CMC-2.     

高温固相法合成水系富锂锰基Li_2Mn_(1-x)Co_xO_3

采用高温固相法合成水系锂离子电池用富锂锰基Li_2Mn_(1-x)Co_xO_3(x=0、0.1、0.5和0.9)正极材料。用SEM和XRD技术对材料进行物相分析,用循环伏安(CV)和恒流充放电(0.5 mA/cm~2、1.00~2.05 V)测试分析电池的电化学性能。掺入金属钴,不改变材料的基本结构;当钴含量x=0、0.1、0.5和0.9时,首次放电比容量分别为66.9 mAh/g、375.8 mAh/g、291.2 mAh/g和331.5 mAh/g,x=0.1的材料表现出最优的电化学性能,比容量可稳定在380 m Ah/g附近,库仑效率稳定在90%以上。     

以玉米芯为碳源的碳/硫复合正极材料的制备和研究

采用磷酸活化法制备玉米芯活性炭,并将其与单质硫热复合制备了碳/硫正极复合材料。通过XRD、BET、SEM等材料分析测试手段,对材料的物理化学性能进行了分析,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。测试结果表明,玉米芯活性炭能抑制多硫化物的溶解,减少活性物质硫的损失,从而提高碳/硫复合材料的放电比容量和循环性能。在0.2mA/cm2的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g,循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g,容量保持率达89.75%。     

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。     

核-壳多孔硅/碳复合阳极的制备及其电化学性能

将微米硅采用金属银诱导化学腐蚀法制成三维多孔硅。以磺化沥青为前驱体,通过喷雾干燥法对多孔硅包覆,高温碳化得到核-壳多孔硅/碳复合阳极材料。利用SEM表征复合材料微观结构,多孔硅表面均匀分布大量纳米级孔洞,热解碳壳则将多孔硅紧密包裹,从而增强锂离子的扩散性能,及容纳体积膨胀空隙的能力。电池循环210次后,活性物质与集流体未见明显分离。所制备的多孔硅/碳复合锂离子电池具有较好的电化学性能,在0.1 C电流密度下首次放电比容量为3 810 mAh/g,经30次循环后比容量仍保持在1 710 mAh/g。1 C电流密度下,100次循环后比容量稳定在824 mAh/g,库仑效率99%。恢复至0.1 C充放电后,比容量仍能保持在1 210 mAh/g。     

球形钛酸镍的制备及其电化学性能表征

钛酸镍(NiTiO3)是一种新型锂离子电池负极材料,采用溶胶.沉淀法可制备尺寸均匀、表面粗糙的球形NiTiO3颗粒.将制备的球形NiTiO3作为锂离子电池负极材料,具有良好的电化学性能,在0.1 C(50mA/g)时,其初始充电比容量约为375.6 mAh/g,库仑效率为52.1％;第二次充电比容量为331.3 mAh/g,库仑效率为90.9％;在1C时,其初始充电比容量为295.4mAh/g,经过前十次电池活化,循环20～100次的容量基本没有衰减,容量保持率高达99.7％.将球形NiTiO3与片状石墨复合,可提高首次库仑效率,改善循环性能,增加电子导电率,减小电池极化,有利于NiTiO3锂离子电池负极材料的工业应用.     

混合铁源制备碳包覆磷酸铁锂

以FeC2O4·2H2O和FePO4作为混合铁源,采用高温固相法制备锂离子电池正极材料碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)。采用SEM、XRD、恒电流充放电测试和交流阻抗谱对材料的表面形貌、物相结构和电化学性能进行了分析。在700℃、混合铁源n(FeC2O4·2H2O)∶n(FePO4)=1∶1时制备的LiFePO4/C的电化学性能较好。在2.5~4.1 V充放电,0.2 C时的放电比容量为165.9 mAh/g,2.0 C首次和第20次循环的放电比容量分别为135.3 mAh/g、141.9 mAh/g。     

喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。     

采用医用棉花制备锂离子电池负极材料

用KOH活化生物质医用棉花制备多孔碳材料.采用SEM、XRD、拉曼光谱、N2吸-脱附和透射电子显微镜(TEM)等测试进行结构和形貌分析;用恒流充放电测试研究电化学性能.医用棉花与KOH质量比为1:3时,样品的比表面积最大且具有多级孔结构,用做锂离子电池负极材料时的电化学性能较好.在0.01～3.00 V循环,0.10 A/g首次充、放电比容量分别为492.4 mAh/g和996.1 mAh/g;以0.50 A/g循环150次,库仑效率为99.8％.