泡沫镍负载的NiCo_2O_4电极材料的超级电容性能

采用水热法在泡沫镍基底上直接生长NiCo_2O_4电极材料,分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试等手段研究了材料的结构和电化学性能。结果表明,NiCo_2O_4材料粒径尺寸均一,分散性好,该电极材料在1 A/g电流密度下放电比容量高达1 227 F/g,当充放电电流密度增大到10 A/g时,比电容为836.4 F/g,容量保持率为68%。在6 A/g的大电流密度下充放电循环1 000次后,仍有较为良好的容量保持率。NiCo_2O_4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。     

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。     

假槟榔花基多孔炭材料的制备及其电化学性能研究

以假槟榔花为原料, 经高温碳化和氢氧化钾活化制备得到假槟榔花基多孔炭材料。采用XRD、SEM、热重分析仪、比表面积及孔径分析仪等对多孔炭材料进行表征和分析, 用电化学工作站和恒流充放电测试仪测试其电化学性能。结果表明, 假槟榔花基多孔炭材料为无定形炭材料, 为纳米片层结构, 比表面积为1 223.32 m²/g。三电极体系中, 以1 mol/L H₂SO₄和6 mol/L KOH为电解液, 电流密度为0.5 A/g时, 其放电比电容分别为145 F/g和105 F/g; 20 A/g电流密度下, 放电比电容分别为100 F/g和80 F/g。二电极体系中, 在酸和碱条件下, 1 A/g电流密度下循环5 000圈, 其电容保持率均在98%以上。该材料具有高的比表面积和纳米片层结构, 有利于提高材料的电荷储存能力, 材料具有良好的超级电容器特性。     

三维碗状结构CoS2/C复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以二氧化硅为硬模板,采用碳化和硫化工艺制备出具有三维碗状结构的CoS_2/C复合材料.利用XRD,Raman和XPS研究了所制备材料的相组成,晶体结构,元素组成和价态.利用SEM和TEM对其微观形貌进行了表征,并采用电化学工作站分析了CoS_2/C作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:三维碗状结构CoS_2/C复合材料具有优良的电化学性能,在1 A/g的电流密度下比容量可以达到466 F/g.将CoS_2/C和N-rGO分别作为正极和负极组装的水系非对称超级电容器器件的电压窗口可以拓宽到1.6 V.该器件在0.5 A/g的电流密度下能量密度可以达到13.6 wh/kg,功率密度达到374.5 w/kg.在3 A/g的电流密度下经过5000次循环充放电后容量保持率达到了87%.     

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。     

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。     

Na_2S_2O_3对镍钴电池负极材料电化学性能的影响

通过向镍钴电池的电解液中加入不同浓度Na_2S_2O_3,并研究了其对镍钴电池负极材料电化学性能的影响,采用SEM和XRD分析了沉淀产物的微观形貌和结构。结果表明,通过对钴电极的充放电性能测试发现,当Na_2S_2O_3浓度为0.04mol/L时,Co电极的最大放电容量高达411.1mA·h/g,当Na_2S_2O_3浓度0.02mol/L时,Co电极的循环稳定性最好,其容量保持率为86.16%,比未加Na_2S_2O_3时的容量保持率高出30.71个百分点。结合循环伏安特性曲线(CV)和交流阻抗图谱(EIS)分析得知,Na_2S_2O_3能够有效抑制CoOOH的形成,提高活性物质的利用率,从而实现放电容量和循环稳定性的提高。     

中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备与表征

以印尼褐煤为原料,KOH为活化剂,在400～580 ℃的中低温活化条件下制备出超级电容器用煤基活性炭,采用低温N2吸附、X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）对其孔结构、微晶结构以及表面形貌等进行表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明:在KOH活化制备煤基活性炭的活化过程中,KOH与煤中C的反应始于400～460 ℃;随着活化温度的升高,活性炭的比表面积及总孔容增大,孔径分布变宽,中孔率提高。当活化温度达到580 ℃时,所制活性炭的比表面积高达1 598 m2/g,总孔容达0.828 cm3/g,中孔率达41.4%,该活性炭用作电极材料在3 mol/L KOH电解液中具有良好的充放电性能,在50 mA/g的低电流密度下比电容高达369 F/g,在2 500 mA/g的高电流密度下比电容仍保持305 F/g,其漏电流仅为0.02 mA,且具有良好的循环性能,经1 000次循环后,比电容保持率超过92%,是一种理想的超级电容器电极材料。     

煤基石墨烯/Fe_2O_3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。     

镍钴电池Co-S负极材料的电化学特性研究

通过水热法制备Co-S材料,结合XRD分析其相结构,SEM和EDS分析其表面形貌及元素种类,采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗法对其进行电化学特性研究。结果表明,该合金仅含有Co3S4、Co9S8和Co(OH)2, 结晶性良好,呈交叉生长的纳米薄片状,放电电流密度为150 mA/g时的最大放电容量为393.1mAh/g,50次循环后的容量保持率高达80.6%。当放电电流密度为1200 mA/g时,该电极的高倍率放电性能为79.3%。通过循环伏安和交流阻抗分析可知Co-S电极主要发生Co/Co(OH)2的法拉第反应,不可逆产物CoOOH的生成降低了活性物质的利用率,导致放电容量衰减。     

高性能LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备

以乙酸锂、乙酸镍、乙酸锰为原料,采用乙二醇辅助溶胶凝胶法合成了高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征,用充放电测试和电化学阻抗对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4样品进行电化学性能测试。结果表明,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4样品都具有Fd3m尖晶石结构,且无明显杂质相,样品在900℃分别烧结2 h、6 h和10 h后,在1C下首次放电比容量分别为123、137和124 m Ah/g,循环230次后的容量保持率分别为92%、98%和96%。其中900℃烧结6 h样品电化学性能最佳,4C充电8C放电,循环500次后容量依然保持在125 m Ah/g,容量保持率为94%。     

掺杂Al和Zr对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料晶体结构和电化学性能的影响

采用高温固相法掺入Al和Zr元素合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,运用X射线衍射仪和扫描电镜对掺杂改性后的正极材料晶体结构和微观形貌进行表征,对电性能进行评估,探讨离子掺杂对材料结构以及电化学性能的影响。结果表明:2种元素均能很好地融入到晶格中,呈现出良好的六方晶系层状结构;在对容量影响不大的情况下,通过掺杂有效提升了材料的可逆容量,晶体稳定性得到加强,材料循环性能得以改善。在对应烧结成品中Zr占过渡金属的摩尔比为2%时,首次放电比容量为202.7 mAh/g,首次充放电效率为90.3%,1C循环50周后容量保持率为91.42%;而对应烧结成品中Al占过渡金属的摩尔比为2%时,首次放电比容量为202.2 mAh/g,首次充放电效率为90.2%,1C循环50周后容量保持率为89.78%。相比之下,掺杂Zr元素比掺杂Al元素更有优势,表现出良好的电化学性能。     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、充放电测试和循环伏安(CV)研究材料的结构和电化学性能。结果表明,两种材料均具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,Zr4+进入晶格结构内部,具有纯相的尖晶石结构。0.1C倍率时,Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)首次放电比容量高达248 m A·h/g,略低于Li_4Ti_5O_(12)。1.0C倍率放电比容量为145 m A·h/g,5.0C倍率140次循环后,放电比容量仍达到121 m A·h/g,明显高于纯相Li_4Ti_5O_(12)材料,具有较好倍率性能。     

锂离子电池铁酸锰负极材料的制备及电化学性能

以硝酸铁和氯化锰为原料,采用水热法制备铁酸锰(MnFe_2O_4)颗粒,研究不同实验条件对产物纯度的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对材料的微观结构和形貌进行表征。采用电化学分析手段分析材料的电化学性能。结果表明,碱性条件下,当铁锰的摩尔比为2∶1,反应温度160℃,反应时间3 h时,可以制备出具有尖晶石结构的铁酸锰颗粒。该材料作为锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能:首次充放电比容量为1 309 m A·h/g,100次循环后放电比容量稳定在160 m A·h·/g。     

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。     

煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能

以太西无烟煤为原料、KOH为活化剂制备高比表面积的活性炭.采用N₂吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性.在碱炭比为4∶1,800 ℃条件下活化1 h制备的活性炭比表面积达3 059 m²/g,总孔容为1.66 cm³/g,中孔率63%.该活性炭在3 mol/L KOH电解液中的比电容为322 F/g,大电流密度下充放电时的比电容保持率高,漏电流仅有0.06 mA,是理想的超级电容器电极材料.     

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。     

多孔石墨烯/碳纳米管@V2O5柔性电极材料制备及性能研究

以氧化石墨、碳纳米管、三异丙氧基氧化钒为原料,采用化学刻蚀法、水热法、真空抽滤法制备一种具有三维离子扩散通道和整体导电网络结构的致密多孔石墨烯/碳纳米管@五氧化二钒(PGNs/CNT@V2O5)复合薄膜材料。电化学性能测试结果表明,在1 mol/L LiNO3水系条件中,电流密度为1 A/g时,比容量高达187 F/g,在100 mV/s扫描速度下,循环5000次后,容量保持率仍为83.4%。     

锂离子电池Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料的合成与电化学性能

采用高温固相法成功合成了新型钛基负极材料Na_2Li_2Ti_6O_(14),并研究了其结构及电化学性能。利用高分辨透明电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)及其Rietveld精修、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征分析了材料的物相和显微结构。结果表明,合成的Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料为纯相,具有Fmmm空间群结构;Na_2Li_2Ti_6O_(14)颗粒约为500~800 nm,Na、Ti和O三种元素分布均匀。循环伏安(CV)、充放电及电化学阻抗谱(EIS)测试表明,材料具有较好的锂离子脱嵌可逆性,较好的倍率性能和循环稳定性。钛电流密度为500 m A/g充放电时,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的首次脱锂(充电)容量为180 m A·h/g,100次循环后可逆容量为136 m A·h/g;100次循环后,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的电荷转移电阻增加,锂离子扩散系数略有下降,表明Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料在循环后SEI膜的生成,降低了材料的电化学活性。     

锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试手段研究了该材料的微观形貌和电化学性能。SEM表征结果表明,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,Li2Mn O3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的Li Mn O2,造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2 C倍率循环时,Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的首次放电比容量为199.7 m A·h/g。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,材料仍有很高的容量保持率。