四氧化三钴@石墨烯纳米带材料储锂性能研究

针对Co3O4导电性差、离子迁移率低和体积膨胀过大的缺点,本研究利用GNRs比表面积大、纵宽比高和含氧基团多的特点,通过与GNRs复合的方式制备纳米级复合材料对Co3O4进行了改性,采用了一步沉淀法制备纳米级复合材料Co3O4@GNRs提高电化学性能。将钴源用氨水进行沉淀一步得制备复合材料Co3O4@GNRs。针对复合材料并采用SEM、XRD、TEM、Raman、XPS对其微观形貌和晶体结构进行表征。结果表明：纳米复合材料中Co3O4颗粒大小约为5-8 nm,附着在GNRs的边缘及表面;所得Co3O4@GNRs材料碳含量约为10.41%,电化学性能较好。组装成锂离子半电池得到电化学性能,循环95圈容量保持787.1mAh·g-1,当电流密度为8000 mA·g-1时,放电容量可达到151.1mAh·g-1。电化学性能的提高主要归因于复合材料Co3O4@GNRs独特的纳米结构。在转化型反应中,Co3O4在充放电过程中通常形成金属单质,引起材料体积膨胀问题,本研究利用GNRs比表面积大、纵宽比高、含氧基团多能够负载更多Co3O4颗粒,提高材料的导电率和离子迁移率,缓和体积膨胀效应,从而增加材料传输能力,有利于提高负极材料的储能性能。     

泡沫镍负载的NiCo2O4电极的超级电容性能

采用简单的水热法在泡沫镍基底上直接生长NiCo2O4电极材料,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试研究了材料的结构和电化学性能。结果表明,NiCo2O4材料粒径尺寸均一,未发生团聚,并且材料表现出优异的电化学性能。NiCo2O4电极材料在1 A.g-1电流密度下放电比容量高达1227 F.g-1,当充放电电流密度增大到10 A.g-1,比电容为836.4 F.g-1,容量保持率为68%。并且电极材料在6 A.g-1的大电流密度下充放电循环1000次后,仍有较为良好的容量保持率,NiCo2O4作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和倍率性能。     

锂硫电池正极S/C复合材料的制备与性能研究

以商业化碳黑科琴黑为碳源,采用球磨和热复合法合成正极S/C复合材料,并运用X射线衍射、扫描电子显微镜、元素组成分析等分析手段对S/C复合材料进行了微观结构、组成和形貌分析;并用恒流充放电、循环伏安法、交流阻抗法对电极材料的电化学性能进行分析。在0.2C倍率下首次放电比容量为838.4 mAh.g-1,最高达930.3 mAh.g-1,经过50次循环后可逆容量依然高达835.1 mAh.g-1,显示出良好的循环稳定性。     

锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料的合成及其电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试研究了该材料的形貌和电化学性能。SEM测试结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2MnO3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的LiMnO2,并造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2C倍率循环时,Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的首次放电比容量为199.7 mAh.g-1。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,仍有很高的容量保持率。     

Ni,Cr掺杂对LiFePO_4/C电化学性能的影响

采用二步固相反应在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFe0.98M0.02PO4/C(M=Ni,Cr)复合正极材料.通过XRD,SEM及电化学测试等手段对材料的性能进行分析.研究结果表明:少量Ni 2+,Cr3+的掺杂虽然未改变LiFePO4晶体结构,但改善了材料的颗粒形貌,降低了粒径(粒径约200nm),增强了LiFe0.98M0.02PO4/C材料的导电能力,比未掺杂的LiFePO4/C具有更好的电化学性能.在2.5~4.2V下充放电,LiFe0.98Cr0.02PO4/C材料0.2C的首次放电比容量为146.7mA·h·g-1,循环50次的容量保持率为98.1%,10C放电比容量达116.3mA·h·g-1.     

二维纳米氧化铝涂层包覆锰酸锂材料电化学性能的研究

以无机铝盐Al(NO3)3·9H2O为原料,氨水为沉淀剂,通过溶胶-凝胶法在Li Mn2O4表面包覆一层二维纳米状Al2O3。通过XRD、SEM、TEM和电化学测试对样品的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,此方法合成的锰酸锂表面均匀包覆了一层二维纳米氧化铝,呈蓬松无序状,厚度约为50 nm。电化学测试结果表明:该复合材料的首次放电比容量为112.7 m Ah/g(0.1C),1C倍率循环400周容量保持率为78.35%。     

不同制备方法对正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2结构、形貌、电化学性能的影响

分别采用氢氧化物共沉淀、碳酸盐共沉淀、喷雾干燥的方法合成了层状α-Na Fe O2结构的富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对不同合成方法所得的样品进行了表征。实验结果表明:氢氧化物共沉淀合成的前驱体所制备的正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有良好的电化学性能,0.05C倍率下首次放电容量可达247.1 m A·h/g,0.2C倍率条件下经过50次循环,容量保持率为98.7%。     

锂离子电池Li2FeP2O7正极材料的制备及其电化学性能

采用固相球磨法制备了Li2FeP2O7/C正极材料,研究了烧结温度、碳包覆含量以及碳源对其结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明: 高温固相烧结合成样品的适宜温度为680 ℃,以柠檬酸为碳源、碳包覆量为5%时,合成的Li2FeP2O7/C晶型完整,晶粒较小且均匀,0.1C倍率下的放电比容量可达102.6 mAh/g,0.5C倍率下的初次放电比容量可达83.4 mAh/g,循环30次后放电比容量为80.7 mAh/g,展现了较好的循环性能以及倍率性能。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的研究

采用共沉淀法合成了镍钴氧化物前驱体,再与LiOH·H2O固相混合,在氧气氛下高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物LiNi0.5Co0.5O2,对所得化合物进行了合成条件及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征研究。得到的LiNi0.5Co0.5O2化合物性能比较优良,其首次充电比容量可达157.6mA·h/g,放电比容量达142.8mA·h/g。     

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。     

高性能C-Sn/SnO2纤维复合物的合成及其储锂性能

采用静电纺丝法成功制备了碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料,并研究了其储锂性能。X射线衍射测试结果表明碳纤维具有典型的无定形碳特征。扫描电极测试结果表明,碳纤维和C-Sn/SnO2复合物由均匀的纤维组成,直径在200-300 nm。循环伏安测试表明,说明了碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料均具备较好的可逆性和结构稳定性。充放电测试表明,在500 mA·g-1的电流密度下,470次循环后,碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料的充放电容量分别为346/347 mAh·g-1和547/548 mAh·g-1,说明Sn/SnO2的添加提高了碳纤维的可逆容量;电化学阻抗谱测试结果表明,Sn/SnO2的添加降低了碳纤维的电荷转移电阻,提高了锂离子的传输动力学。     

球磨时间对镍锰酸锂正极材料性能的影响

摘要：本论文采用高温固相反应法制备了高电压尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)。采用XRD,Raman,SEM,首次充放电曲线,CV曲线,EIS阻抗谱研究了球磨时间对材料结构和性能的影响。XRD结果表明所有样品均具有相似的晶格结构,Raman结果表明所有样品均为无序型空间结构。SEM研究结果表明,球磨时间为4 h时材料颗粒尺寸较均匀。首次充放电曲线和CV曲线结果表明,球磨时间并没有改变的材料的反应机制。球磨时间4h时,材料表现出最优异的电化学性能,主要包括高容量（0.1 C比容量115.8 mAh g-1）,高倍率（10 C 放电比容量 76.2mAh g-1）和高循环稳定性（0.1 C-100次循环后容量保持率为94.7%）。     

LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2正极材料的微波合成机理及其表征

以前驱体Ni_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)(OH)_(2.035)和LiOH·H_2O为原料,采用微波法合成了LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2锂离子电池正极材料。通过XRD、SEM和充放电测试等方法对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明:在微波中以1 300 W的输出功率合成的正极材料具有最大的c/a和I(003)/I(104)值以及最小的R值,以0.2C充放电、在2.8~4.3 V之间首次放电比容量为185.2mA h/g,首次充放电效率为84%,循环30次后容量保持率为92.3%,表现出较好的电化学性能。微波对材料升温曲线影响较大,氢氧化锂的强吸波能力能够增大混合物的升温速率,缩短反应时间。     

高性能锂离子电池草酸亚铁负极材料的可控制备

针对草酸亚铁负极材料循环稳定性差的问题,采用简单的溶剂热法,通过控制表面活性剂种类,分别用可控的合成得到了两种不同形貌结构的草酸亚铁,并进一步考察了材料的储锂能力。结果表明,表面活性剂可以改变材料颗粒晶面亲水和疏水的相互作用,进而影响材料颗粒形貌和结构稳定性。基于颗粒完整的长杆状结构、N-甲基-2-吡咯烷酮条件下合成得到的草酸亚铁材料表现出更为优异的倍率和循环性能,在1、3、5C电流密度下循环50次后,仍有585.18、551.39和539.07 mA·h/g的放电比容量。     

锂离子电池负极材料LiFeTiO_4/C的制备及其电化学性能

以Li_2CO_3、Fe_2O_3和TiO_2为原料,葡萄糖为碳源,采用高温固相法合成了锂离子电池LiFeTiO_4/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的晶体结构和形貌进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,碳包覆后的LiFeTiO_4负极材料循环性能优于未经碳包覆的材料。在室温下,充放电倍率为0.5C时,LiFeTiO_4/C负极材料的首次放电比容量为327.8 m Ah/g,循环50周后仍保持在308.3 m Ah/g。     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能

采用水热法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料,研究材料在大倍率条件下的电化学性能。X射线衍射(XRD)分析结果表明所合成的Li_4Ti_5O_(12)材料晶体尺寸在纳米级。透射电子显微镜(TEM)分析结果表明材料的结晶粒度为50~100 nm。电化学充放电测试结果表明该材料在10 C倍率充放电时首次放电比容量达到269.9 m A·h/g,循环50次后稳定在177 m A·h/g左右,显示出优异的快速充放电性能。     

羧基纤维介孔硅材料对Th(IV)的高效去除

通过后嫁接法合成了羧基功能化纤维介孔硅材料,氮气吸附显示比表面积为416 m2/g,孔径11 nm。扫描电镜显示该材料为发散型球状的纤维结构,功能化前后材料的形貌没有明显变化。TGA热重测定,该材料拥有良好的热稳定性。COOH-F-SiO2吸附Th(IV)速度非常快,120分钟内可以达到平衡。在pH = 3.5 0.05；msorbent / Vsolution = 0.4 mg?mL-1,Th(IV)初始浓度[Th]initial = 100 mg?L-1,COOH-F-SiO2对Th(IV)的最大吸附容量达到115.5 mg?g-1。COOH-F-SiO2吸附Th(IV)符合Langmuir(R2 > 0.992)模型,Th4 以单分子层吸附为主。此外,该材料具有选择性吸附Th(IV)的能力,在混合金属离子体系中,不受其他金属离子的干扰,已然保持对Th(IV)较高的吸附速率。