碳含量对磷酸钒锂电化学性能的影响

以LiOH·H2O、NH4VO3、NH4H2PO4和葡萄糖为原料,采用水热法制备碳包覆的磷酸钒锂化合物,利用XRD、SEM、TEM、恒流充放电测试、交流阻抗测试等手段,对产物的结构、形貌和电化学性能进行表征,研究了碳含量对材料电化学性能的影响。结果表明,在750℃焙烧的样品为单一纯相的单斜晶体结构,颗粒大小约1μm,分散性良好,且在颗粒表面包覆了一层无定形碳。在倍率0.1 C的电流密度下,在3.0~4.8 V电压范围内,碳含量为10.63%的样品首次放电容量达到163.6 m Ah/g;循环50次后,放电容量仍为156.5 m Ah/g,容量保持率为95.7%。     

酚醛树脂炭包覆石墨材料作为锂离子电池负极材料的研究

以液相浸溃法在天然鳞片石墨(NFG)表面包覆酚醛树脂后进行热处理,制备了酚醛树脂炭包覆石墨材料,将这种材料作为锂离子电池的负极材料,运用恒电流充、放电法、粉末微电极循环伏安法考察了其在1 mol/L LiPF_6/(EC+DEC)(1:1)电解液中的充、放电性能,并分析了工艺条件中最高热处理温度(T_max)对其充、放电性能的影响,实验结果表明,经T_max=900℃热处理的酚醛树脂炭包覆石墨材料的第3次稳定放电容量(D_3)为213.75 mA·h/g,第3次充、放电效率(η_3)为88.69％,循环寿命达800次以上,可作为高性能锂离子电池的负极材料。     

尖晶石LiMn2O4表面包覆氧化钴的研究

采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4，并以化学沉积方式对其进行包覆氧化钴的表面处理。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术对表面处理前后的LiMn2O4进行表征，分析了表面处理后LiMn2O4物理特性的变化，并结合电化学性能测试，研究了表面处理及其工艺和条件对LiMn2O4电化学容量与循环性能的影响。结果表明，表面处理后LiMn2O4循环性能显著提高。随氧化物含量的增加，循环性能提高，容量降低。未经表面包覆的LiMn2O4首次充放电容量为108．13mAh／g，50次循环充放电后容量衰减26．3％。500℃加热处理的表面包覆0．5％、2％氧化钴的LiMn2O4首次循环放电容量各为118．38mAh／g、115mAh／g，经过50次充放电循环后，容量分别降低8％、7％。     

溶胶—凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3

为了探究制备优异性能的钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3(NVP),利用溶胶—凝胶法合成了一种新型改性的碳包覆的磷酸钒钠复合材料。利用X射线衍射(XRD)对样品进行了晶体结构和物相分析;使用傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的谱学性质和基团成分进行了分析;采用扫描电镜(SEM)对样品的表观形貌和粒度进行了表征;利用热重分析仪(TGA)对样品的含碳量进行了检测;采用充放电测试系统对材料电化学性能进行了评价。结果显示,样品NVP颗粒大小在1~3μm且表面被无定形碳包覆(NVP/C);在2.5~3.8 V电压范围内1 C倍率下的首次放电容量为110 m Ah/g,为理论容量的93.5%。此外,样品NVP/C在50 C倍率下释放的容量为54m Ah/g,表现出优异的倍率性能。     

表面氧化改性中间相炭微球用于锂离子动力电池负极材料的研究

采用表面氧化对中问相炭微球进行改性,在电化学工作站上研究其电化学性能,结果表明,表面氧化得到的炭微球放电容量高达361.5mAh·g-1,接近于石墨的理论容量;在2C放电电流下的放电容量是0.1C放电电流下的放电容量的96.6%.比未经处理的中间相炭微球高出6.1%.锂在表面氧化后的中间相炭微球试样中的扩散系数为未进行表面氧化处理的中间相炭微球试样的4倍.以表面氧化处理过的中间相炭微球为负极的12Ah锂离子动力电池具有良好的脉冲放电性能和循环性能.在放电90%的情况下仍能提供160W的脉冲放电功率.500次循环后具有90%以上的容量保持率.     

燃烧合成LiFe1-xMnxPO4正极材料的研究北大核心

以MnCO3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO4,研究不同添加量的MnCO3对LiFePO4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe0.95Mn0.05PO4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。     

氧化石墨烯改性质子交换膜燃料电池用炭纤维纸

以天然鳞片石墨为原料,采用改进Hummer法制备氧化石墨烯,与酚醛树脂直接共混配置均匀分散溶液。将炭纤维坯体浸渍其中,采用模压固化、热处理的工艺制备氧化石墨烯改性质子交换膜燃料电池用炭纤维纸。采用TEM,XRD,AFM和FTIR等测试技术研究氧化石墨烯的形貌和结构特征,用SEM,XRD和四探针电阻仪等测试手段表征炭纸的表面形貌、石墨化度和面电阻率。结果表明:随氧化石墨烯含量增大,炭纸的石墨化度提高,面电阻率降低,抗拉强度增大。当氧化石墨烯添加量为2%时,改性后炭纸的石墨化度达到70.8%,面电阻率降为2.42 m?/cm,抗拉强度为24.01 MPa。单电池测试电压为0.6 V时,炭纸GO2的电池电流密度达到1 450 m A/cm2。     

氮掺杂碳包覆多孔硅微球的制备及电化学性能

以铝硅合金(AlSi)粉末为原料,采用脱合金法获得多孔硅(porous silicon, P-Si)微球。再采用原位化学聚合法在P-Si微球表面包覆聚吡咯(PPy),得到PPy包覆的P-Si微球(P-Si@PPy),最后将P-Si@PPy置于Ar气氛中在800℃下煅烧3 h得到氮掺杂碳包覆多孔硅(nitrogen-doped carbon-coated porous silicon, P-Si@NC)微球。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等手段对材料的形貌、结构及电化学性能进行表征。结果表明,多孔硅微球直径在1μm左右,氮掺杂碳层的厚度约为18 nm。将P-Si@NC复合材料应用于锂离子电池负极,在0.1 A/g电流密度下首次放电比容量高达2 609.2 m Ah/g,首次库伦效率达87.52%,充放电循环50次后放电比容量仍能达到1 574.8 m Ah/g,展示出优异的电化学性能。P-Si@NC微球的多孔结构为嵌/脱锂过程中硅的膨胀/收缩提供了缓冲空间,氮掺杂碳层既作为保护层维持颗粒的完整性,又加速了锂离子和电子转移。     

多重氧化的石墨毡作为Zn/Fe液流电池电极

首次通过多重氧化的方法对石墨毡进行改性,并应用在Zn/Fe液流电池中.利用KMnO₄和混酸(V_硫酸:V_磷酸=9:1)在石墨毡表面发生氧化反应后,并用H₂O₂处理石墨毡.利用IR和SEM对所处理的石墨毡官能团结构和表面形貌进行分析,并研究不同温度下处理的石墨毡电极对电化学性能影响.结果表明:水浴50 ℃下处理的石墨毡作为Zn/Fe RFB的电极时,充放电容量最大,氧化峰和还原峰最大;水浴90 ℃处理的石墨毡作为Zn/Fe RFB的电极时,其库伦效率最高,其电压效率、库伦效率和能量效率分别达到84 %、82 %和62 %.      

燃烧合成LiFe_(1-x)Mn_xPO_4正极材料的研究

以MnCO_3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO_4,研究不同添加量的MnCO_3对LiFePO_4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe_(0.95)Mn_(0.05)PO_4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO_4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。