功率对热等离子法制备纳米SiO的影响及其锂电池性能测试

利用热等离子发生器,分别在功率为13.2、14.3和15.4kW时制得了比表面积为84.16、126.26、172.02m~2/g的纳米SiO颗粒,与原始SiO颗粒比表面积1.95m~2/g相比,产物比表面积随等离子体功率升高而增大。TEM结果表明制备出的纳米SiO颗粒形貌为近球形,且随等离子体功率升高,得到的粒径越小分布越均匀。分别以3种功率制备纳米SiO为负极活性材料测试锂电池性能,首次放电容量分别为1 732、1 771、1 924mA·h/g,50次循环后其容量保持在313、316、395mA·h/g;而原始SiO颗粒首次放电容量约为1 291mA·h/g,50次循环后,容量保持在75mA·h/g,表明利用热等离子法制备的纳米SiO的电化学性能得到了极大的提升。     

导电剂对储氢合金MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2电极电化学性能的影响

以铜粉作为导电剂,与镍氢电池负极材料MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2储氧合金粉按不同质量比混合后制成电极,研究储氢合金电极的电化学性能.结果表明,当储氢合金与铜导电剂按质量比1:2混合制成电极时,储氢合金电极的活化性能最优.以60mA/g放电电流放电时,合金电极的比容量达到305 mA·h/g,但放电平台略低,极化阻值为251.3mΩ·g,交换电流密度达到102.26mA/g,合金电极的电化学反应阻抗最小.     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

双层碳包覆SiOx负极材料及其电化学性能研究

为了解决氧化亚硅负极材料导电率低及循环性能差的问题，以聚丙烯酰胺(PAM)为液相碳源进行一次碳包覆，再通过化学气相沉积以甲烷混乙炔为气相碳源进行二次包覆，制备了具有含氮碳层的双层包覆氧化亚硅负极材料(SiO_x@DC-N)。与纯气相包覆(SiO_x@GC)以及纯液相包覆(SiO_x@LC)的氧化亚硅负极材料相比，SiO_x@DC-N展现出优异的倍率性能与循环性能，在4C(1C=1 500 mA/g)的电流密度下比容量达850.1 mAh/g,以5∶95混合石墨后制成18650圆柱电池，其在电流密度1C充放电700圈循环后容量保持率仍有92.70%。     

一种简单溶剂热法合成海胆状硫化铋用于钾离子电池负极材料

采用简单的溶剂热法合成出一种海胆状的硫化铋材料,用于钾离子电池负极.实验结果表明:该种材料可有效的提高钾电负极材料的循环性能,在电流密度50 mA/g下,容量可以达到279 mA·h/g,经过500圈循环后比容量还能保持84.6%;海胆状的硫化铋由于球体本身都是刺状结构,很大的抑制了钾化/去钾化过程中体积膨胀,其较大的空隙空间和较短的扩散距离也能很好的提高电解液接触面积.海胆状的硫化铋材料为钾离子电池负极提供了一种潜在的负极材料,是一种很有前途的材料.     

碳化制度对锌基电池ZnO@C负极电化学性能的影响

以间苯二酚-甲醛树脂为碳源,采用原位聚合加碳化处理的方法 ,成功制备了碳包覆氧化锌负极材料。结果表明,纳米氧化锌表面的碳层厚度均匀,结构完整。延长碳化时间提高了碳层的石墨化度,升高碳化温度增加了碳层的缺陷。电化学测试考察了碳化时间和碳化温度对碳包覆氧化锌负极材料电化学性能的影响,当碳化时间由6h延长至10h,材料的电荷转移阻抗减小,初始放电容量由400mA·h/g提高到530mA·h/g,循环性能在8h时最好;当碳化温度由600℃提高至800℃,材料在700℃时的电荷转移阻抗最小,循环性能最优,85次循环后容量保持率为97.8%,因此最佳的碳化条件为700℃碳化8h。     

煤基石墨烯/Fe2O3自支撑电极的制备及其储锂性能

基于煤炭开发新型碳纳米材料,用于增强过渡金属氧化物电化学性能,构筑高比容量、高稳定性锂离子电池负极材料具有巨大的应用潜力。以宁夏太西无烟煤为碳质前体,采用高温石墨化-化学氧化策略制备得到煤基氧化石墨烯(CGO),并以多孔泡沫镍为3D支撑骨架和集流体,依次以含铁的DMF/H_2O混合溶液和CGO水溶液为电解液,通过二次原位电沉积技术构建了煤基石墨烯/三氧化二铁(CG/Fe_2O_3)自支撑复合材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)等手段对产物的形貌结构和物相组成进行了表征。结果表明,DMF与H_2O的体积比为1∶1时,所制备的Fe_2O_3自支撑材料呈鹿角状结构;CGO的质量浓度为0.1 mg/mL时,所制备的CG/Fe_2O_3-1复合材料呈现分级多孔自支撑结构。将CG/Fe_2O_3-1自支撑复合材料直接作为锂离子电池负极,在1.0 A/g大电流密度下,具有1 156 mA·h/g的高可逆容量,容量保持率达88.9%;当电流密度提升至5.0 A/g时,容量仍可保持在1 074 mA·h/g左右,展现出优异的倍率性能。电荷储存机理分析表明,CG/Fe_2O_3-1复合电极的电容主要源于电池充放电过程中CG产生的双电层电容以及Fe_2O_3氧化还原反应产生的赝电容贡献。这种出色的储锂性能归因于分级自支撑负极的宏观设计,其赋予CG/Fe_2O_3-1更加稳定的空间结构和通畅的Li~+传输通道,能够有效改善Fe_2O_3充放电过程中的体积变化,加速锂化/脱锂动力学。     

氧化锌作为锂离子电池负极材料的研究进展

氧化锌作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高(978 mAh/g),来源广,环境友好和价格便宜等优势,是新一代高效环保的锂离子电池负极材料之一。然而氧化锌电极材料固有的电导率较低,不利于电池大电流充放电。并且在循环充放电过程中,易产生枝晶及周期性应力,导致材料体积膨胀或结构损坏,致使电池的循环性能衰减过快,容量保持率低。本文综述了改善氧化锌电化学性能的两种常用的策略：制备不同维度具有纳米结构的氧化锌电极材料;与碳材料、金属单质和金属氧化物等复合制备氧化锌复合电极,并对该类负极材料进一步研究、应用前景予以展望。     

锂离子电池MoO_2负极材料的水热法合成及其电化学性能

以四水合钼酸铵(AHM)、乙二醇(EG)为原料,采用水热法合成MoO2材料,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试研究材料的结构和电化学性能。结果表明,水热法合成的MoO2粒径为20~30 nm,材料表现出良好的电化学性能。首次放电比容量为664.3 m A·h/g,充放电效率较高,首次充放电的库伦效率高达94%,在20个充放电循环过后,仍有较高的容量保持率,MoO2作为锂离子电池负极材料展现出良好的容量存储和循环性能。     

二维MgB_(2)材料嵌钠/钾性质的理论研究北大核心

开发具有良好导电性、超快离子扩散能力和大存储容量的负极材料对于可充电离子电池来说具有重要意义,但仍具有挑战性。利用第一性原理计算,探讨了二维MgB_(2)作为碱金属(Na和K)离子电池负极材料的潜力。结果表明,MgB_(2)具有良好的结构稳定性和电化学性能。Na和K离子可以稳定地吸附在二维MgB 2上,且扩散势垒较低,分别为0.302和0.172 eV,表明其在超快充放电过程中具有较高的性能。更重要的是,二维MgB_(2)作为负极材料应用于钠离子和钾离子电池的最大存储容量分别为1167和584 mA·h/g。结果证明了二维MgB_(2)可以作为一种很有前途的负极材料应用于钠离子和钾离子电池。     

切割废硅粉球磨制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用。采用低成本的切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用简单的高能球磨法一步制备废硅粉-石墨复合材料（WSi-G）。系统研究了废硅粉的属性特征和硅碳复合材料的微观结构,所制备硅碳复合微粉的电化学性能。结果表明,微米尺寸的废硅粉直接用于锂离子电池时的负极循环性能快速衰减,采用球磨法制备的硅碳复合材料用于锂离子电池负极时展现出优异的循环稳定性,在0.5 A g-1电流密度下循环160圈后其可逆比容量仍然可以稳定在428 mA·h/g以上。     

纳米Si粉在高容量锂离子电池负极中的应用研究

通过感应等离子体蒸发凝聚法制备纳米Si粉,以葡萄糖为有机碳源,经高温碳化将纳米Si粉钉扎在石墨载体表面制备出Si/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(0FESEM)和电化学性能测试等对比分析了纳米Si粉、石墨载体和Si/C复合负极材料的结构和性能。结果表明,纳米Si粉作为锂离子电池负极材料首次放电容量和可逆充电容量分别为3 519.4 m Ah/g和2 063.7m Ah/g,但是首次效率只有58.6%,且循环寿命差,Si/C复合负极材料能够有效缓冲纳米Si粉的体积变化,发挥较高的可逆储锂容量,提高循环寿命,但是需进一步改善首次效率。     

磁控溅射法制备铝薄膜锂离子电池负极材料

本论文通过磁控溅射技术使用高纯铝靶材在铜箔上沉积制备了铝薄膜,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪对其组成和结构进行了表征,然后作为锂离子电池负极材料对其电化学性能进行了测试。结果表明铝薄膜由晶体的纳米颗粒组成,并且均匀的覆盖在铜箔表面。作为锂离子电池负极材料表现出2184 mAh/g的初始放电比容量,充放电10次后,可以维持80%的初始比容量。容量的衰减是由于在锂离子嵌入和脱出过程中,铝薄膜会发生大的体积膨胀和收缩,导致铝负极发生破裂粉化及结构崩塌。可以利用磁控溅射技术对铝薄膜厚度和结构进行调控,从而进一步提高锂离子电池铝薄膜负极的循环稳定性。     

新型纳米硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉,并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2 712mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615mAh/g和917mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。     

锂离子电池硅碳负极用壳聚糖粘结剂的性能研究

研究了壳聚糖(CS)粘结剂在锂离子电池硅碳负极中的性能。通过XRD、红外光谱和SEM表征粘结剂和电极的结构与形貌, 测试了粘结剂的剥离强度, 通过电化学性能和电极动力学比较了壳聚糖与聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂对硅碳复合材料电化学性能的影响。结果表明: CS粘结剂和PVDF粘结剂极片剥离强度分别为10.5和7.6 N/m, 水溶性高分子CS粘结力更强; CS、PVDF作为硅碳负极粘结剂首次可逆比容量分别为572.4和568.3 mAh/g, 首次库伦效率分别为78.4%和79.5%, 50次循环后容量保持率分别为72.3%和65.8%。与PVDF相比, CS更适合应用于锂离子电池硅碳负极材料中。     

原位碳包覆二硫化钼用于锂离子电池负极材料

以木耳为碳源,以钼酸钠、L-半胱氨酸分别为钼源和硫源,采用水热法原位合成一种碳包覆二硫化钼（MoS2@C）复合材料,用于锂离子电池负极材料。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品进行了系统的研究。以锂金属片为对电级,在两电极电池体系中进行电化学性能测试。结果表明:所制备的MoS2@C复合材料具有多孔碳包覆的结构和良好的电化学性能。MoS2@C展示出高的可逆容量（电流密度为0.1 A/g,容量为829.6 mAh/g）,卓越的倍率特性（电流密度为2.0 A/g,容量为538.3 mAh/g）和良好的循环稳定性（电流密度为0.5 A/g时经过200次循环后,放电比容量保持率达94%）。所提出的策略还可进一步推广到其他过渡金属硫化物,用于超级电容器、钠离子电池和钾离子电池等储能领域。     

MnO@C用于锌离子电池正极材料的研究

通过共沉淀法制备了Mn₃O₄,再通过多巴胺包覆烧结得到碳包覆的MnO@C, 并将其用作锌离子电池正极材料。结果表明, 组装电池在0.2 A/g下比容量达到282.9 mAh/g。在1 A/g下循环500次后, 比容量为80.2 mAh/g。碳包裹MnO可为Mn基锌离子电池开发提供新思路。