木质素基纳米炭纤维制备与电容性能研究

以碱木质素作为炭前驱体,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作为纺丝助剂,通过静电纺丝技术获得初纺纳米纤维,再经过预氧化、炭化过程制备木质素基纳米炭纤维。通过扫描电镜、XRD、XPS和低温氮吸附等手段对纳米炭纤维的结构进行了表征,并进行三电极电化学测试,通过循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行了考察。结果表明:木质素基纳米炭纤维的直径在200~250 nm,比表面积最高达600 m~2/g,纺丝助剂对于纳米炭纤维比表面积的提升和孔结构的调节具有积极的效果,当PVP与木质素的比例为1∶1时,所得纳米炭纤维具有最佳的电容性能,在1 A/g的电流密度下,比电容达到161 F/g。     

化学浴法制备氢氧化镍@生物质炭纤维纳米复合材料及其电化学性能研究

以棉花在惰性气氛下高温处理得到的生物质炭纤维为载体,采用化学浴法原位制备氢氧化镍@生物质炭纤维纳米复合材料,并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。借助X射线衍射和扫描电镜表征手段研究材料的结构和形貌。采用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗等电化学测试方法对材料的电化学性能进行分析。结果表明,氢氧化镍@生物质炭纤维复合材料中的氢氧化镍以纳米片层结构生长在生物质炭纤维表面,形成以氢氧化镍纳米片为壳、生物质炭纤维为核的核壳式结构;生物质炭纤维的引入能有效改善氢氧化镍的分散性,降低材料的电子转移阻力,进而提高氢氧化镍@生物质炭纤维复合材料的电化学性能。     

锂离子电池用增强型凝胶聚合物电解质

用相转移法制备无纺布增强型聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物电解质,用扫描电子显微镜和循环伏安对所制聚合物膜性能进行表征,用充放电实验和交流阻抗测试聚合物电池的电化学性质。结果表明：无纺布增强后的聚合物电解质电化学稳定窗口超过5.0 V,室温离子电导率达到2.3 mS/cm,机械强度大幅度提高,以此制备的聚合物电池阻抗降低,充放电时界面阻抗稳定,循环性能得以提高。     

锰酸锂的SEI膜研究

通过循环伏安(CV)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电研究锰酸锂表面的成膜性能及电化学性能。结果表明,锰酸锂表面的SEI膜在电池首次充电过程中就开始形成,充放电循环至3周时,SEI膜得到较大程度的修补和完善。但循环到一定次数后,SEI膜会逐渐变厚,直接影响电池的电化学性能。     

聚苯胺/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

采用冷冻干燥后管式炉碳化制备壳聚糖电极材料,经KOH活化法活化后通过氧化还原聚合法制备聚苯胺(PANI)/壳聚糖电极材料,运用循环伏安、交流阻抗、充放电等测试聚苯胺/壳聚糖电极的电化学性能。结果表明,聚苯胺/壳聚糖电极材料表现出良好的电容性能和稳定的电化学性能,比电容129.6 F/g,循环充放电500次,比电容保持率90.8%。     

聚苯胺/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

采用冷冻干燥后管式炉碳化制备壳聚糖电极材料,经KOH活化法活化后通过氧化还原聚合法制备聚苯胺(PANI)/壳聚糖电极材料,运用循环伏安、交流阻抗、充放电等测试聚苯胺/壳聚糖电极的电化学性能。结果表明,聚苯胺/壳聚糖电极材料表现出良好的电容性能和稳定的电化学性能,比电容129.6 F/g,循环充放电500次,比电容保持率90.8%。     

LiNO3-TiO2-尿素体系燃烧合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12及电化学性能

以纳米TiO2和LiNO3为原料,尿素为燃料,燃烧法合成了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12. 利用XRD、SEM和恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对其进行表征. 结果表明,预设炉温850℃,尿素与锂摩尔比1,焙烧8 h,制备得到平均粒径小于500 nm、粒度分布均匀的纯相尖晶石型结构Li4Ti5O12,并具有良好的电化学性能,具有1.5 V充放电平台,在0.1 C倍率下(1 C=170 mA·h/g),其首次充放电容量达到168 mA·h/g,经过100次循环后放电比容量仍有162 mA·h/g,容量保持率96.4%.     

炭化升温速率对炭气凝胶孔结构和电容特性的影响

以间苯二酚和甲醛为原料，六次甲基四胺为催化交联剂，通过溶胶-凝胶、常压干燥和炭化处理制备炭气凝胶，考察了炭化升温速率对炭气凝胶孔结构和电容特性的影响。采用BET法分析不同升温速率下制得的炭气凝胶的孔结构，并利用直流充放电、交流阻抗技术和循环伏安法测定由炭气凝胶电极与KOH电解质构成的双电层电容器的性能。结果表明：在升温速率为2℃／min时制备的炭气凝胶电极具有良好的电化学性能。在30％的KOH电解质溶液中低电流密度（1mA／cm^2）充放电时的比电容为176F／g，电流密度增大20倍，容量保持率为84．3％，经过1000次循环，容量保持率达93％以上，具有良好的大电流充放电性能和循环性能。     

锂离子电池柔性碳布负极材料的储锂性能研究

将柔性碳布用于锂离子电池负极材料,用循环伏安法及交流阻抗研究了电池电极材料的电化学性能,用充放电实验研究了电池的循环性能和倍率性能。结果表明,锂离子电池负极采用柔性碳布,具有高的锂储存容量,第一次放电比容量为157.48mAh/g,并且在随后各次的容量损失很小,电池循环趋于稳定。     

高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛作为碳源,利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗,再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明,活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g,在充放电电流密度为0.5A/g的条件下,比电容为175F/g,循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量,实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。     

探究石墨烯含量对碳纳米纤维电化学性能影响

采用静电纺丝技术,后经800℃碳化,制备石墨烯掺杂碳纳米纤维。纳米纤维直径均匀,约200nm,具有较大比较面积。对纳米纤维进行电化学性能测试,包括循环伏安测试,恒流充放电测试和交流阻抗测试。通过调控石墨烯在碳纳米纤维中的含量发现,随石墨烯含量的增大,电化学性能增强,但当石墨烯含量超过聚丙烯腈质量的0. 80%,会导电性过高而致使高压直流电源短路。     

探究石墨烯含量对碳纳米纤维电化学性能影响

采用静电纺丝技术,后经800℃碳化,制备石墨烯掺杂碳纳米纤维。纳米纤维直径均匀,约200nm,具有较大比较面积。对纳米纤维进行电化学性能测试,包括循环伏安测试,恒流充放电测试和交流阻抗测试。通过调控石墨烯在碳纳米纤维中的含量发现,随石墨烯含量的增大,电化学性能增强,但当石墨烯含量超过聚丙烯腈质量的0. 80%,会导电性过高而致使高压直流电源短路。     

精制石油焦基负极材料的电化学性能研究

以精制石油焦为原料,经球磨、炭化和石墨化制备负极材料,并组装成扣式电池。考察影响电化学性能的石墨化关键性能,包括表面形貌、比表面积、粒度分布、石墨化度、元素组成等,进行充放电、循环伏安、交流阻抗测试。结果表明,首次嵌锂容量为349.2 mAh/g,首次库伦效率为78%;500次循环后,容量上升为440.6 mAh/g,充放电效率接近100%。精制石油焦制备的负极材料具有稳定充放电平台、低的电极电位及良好的循环性能。     

离子液体合成锂离子电池纳米二氧化钛负极材料

在尿素-氯化胆碱离子液体体系中制备锂离子电池纳米二氧化钛负极材料。采用X射线衍射XRD、扫描电镜SEM、比表面BET分析、恒流充放电技术和交流阻抗EIS测试技术对样品结构、形貌和电化学性能进行表征,结果表明所制备的材料具有良好的电化学性能:80℃时合成的样品颗粒最小,具有最大的表面积(52.1 m~2/g),是孔径为11.6 nm的锐钛矿型二氧化钛,该材料在0.5C倍率下首次放电比容量为213.8 m A·h/g,50次循环后容量保持率为89%。     

水热法制备纳米片钛酸锂及其性质研究

以钛酸四丁酯(TBT)、氢氧化锂(LiOH·H_2O)为原料,采用水热法合成锂离子电池负极材料纳米片状钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电及电化学阻抗等技术对合成材料的结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,制备的材料为片状结构,具有较大的比表面积,分散性较好。在电压为1.0~2.5 V,以0.5 C的倍率进行充放电,首次放电比容量高达180.2 m Ah/g,循环50次后,容量仍保持162.2 m Ah/g。在10 C高倍率下,放电比容量仍高达130.7 m Ah/g,材料表现出优异的循环性能和倍率性能。     

纳米碳材料的超级电容器性能测试

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼对纳米碳材料进行表征。测试结果表明,样品纳米碳具有较高的纯度。循环伏安、充放电及循环等电化学性能测试表明,纳米碳电极的比电容较高,循环稳定性较好,且具有良好的电化学性能。     

水热法制备锂离子电池负极材料及其电化学性能

用水热反应法结合随后的煅烧法制备了NiO空心球,并将其作为负极材料用于制备锂离子电池。用XRD、SEM、TEM对NiO进行表征,用循环伏安法(CV)、恒流充放电法(GCD)和交流阻抗法(EIS)对其进行电化学性能测试。结果显示,NiO空心球在电流密度为50mA/g条件下,第一次放电比电容高达1780.8 mAh/g,且经过34次充放电循环后其比容量还剩325.6mAh/g,这表明NiO空心球电极材料具有较好的可逆比容量。     

硬币状氧化镍的制备及其电化学性能研究

通过均匀沉淀法,以氨水作为络合剂,制备了β-氢氧化镍,经450℃煅烧处理得到纳米氧化镍,通过充放电测试和循环伏安测试研究了该产物作为锂离子电池负极材料的电化学性能.XRD、IR表明,反应产物为纯相,SEM和TEM表明,产物形貌为硬币状的特殊形貌.在放电电位区间0.01～3.0 V vs Li/Li＋,0.2C倍率下充放电,初始容量1 050 mAh/g,第2次容量损失35.8％,50次循环后,质量比容量为355 mAh/g,硬币状纳米氧化镍其特殊的形貌具有较大的比表面积,增加了电化学活性点,降低了界面反应的极化,从而提高了NiO电极的电化学性能.     

纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料的制备及性能研究

以乙酰丙酮铁和氯化亚锡为反应原料,以聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺混合液为溶剂,采用静电纺丝法制备纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料。利用XRD和XPS对材料的晶型和元素组成进行分析,借助SEM和TEM对材料结构进行表征,结果显示制备材料直径为纳米级的纤维状结构;通过恒流充放电、循环伏安测试、交流阻抗测试等方法对材料进行电化学性能测试,结果表明Fe_2O_3/SnO_2复合材料较之纯的Fe_2O_3和SnO_2具有更好的电化学性能,且当Fe_2O_3和SnO_2质量比为2∶5时,Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料循环充放电性能最好,以0.1 A/g电流密度在0.01～3 V循环100次后仍保持675.3 mAh/g的比容量。     

GO-PTAm:一种高性能锂离子电池正极材料

通过原子转移自由基聚合法（ATRP法）制备了聚（4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基）-氧化石墨烯（PTAm-GO）复合材料。采用红外、拉曼、X射线衍射、热重、电子顺磁共振等手段对复合材料进行了表征，将活性材料作为正极组装成扣式电池，测量扣式电池的循环伏安图、电化学阻抗谱和充放电循环容量。结果表明，PTAm-GO电极可以发生可逆的氧化还原反应，且具有比PTAm更低的电化学阻抗和高出约两倍的充放电容量，经过300次充放电循环后，电极比容量保持在138 mAh/g，容量保持率为96.5 %。这对有机电池的发展，特别是对氮氧化物自由基聚合物电极材料的研究具有重要的参考价值。