豆腐为原料的多孔炭的制备及其储锂性能研究

以富含蛋白质的豆腐为原料,经冷冻干燥和炭化过程制备出多孔炭材料,利用SEM、FTIR、XPS、Raman以及XRD等分析手段研究了所得炭材料的物理化学性能。将其作为锂离子电池负极材料使用时,在50 mA·g~(-1)的电流密度下,首次恒流充电容量可达817.6 m A·h·g~(-1),循环10次可维持351.9 m A·h·g~(-1)的可逆比容量,当电流密度上升至2 A·g~(-1)时,仍可维持76.5 mA·h·g~(-1)的可逆比容量,表明多孔炭材料具有良好的电化学性能。     

二硫化锡/膨胀石墨复合材料的低温合成及其储锂性能

以氯化亚锡和硫代乙酰胺为原料,通过简单的溶液反应过程,制备了一种新型二硫化锡/膨胀石墨(SnS_2/EG)复合材料。实验结果表明,SnS_2纳米颗粒可均匀地担载在EG表面,并表现出优良的电化学储锂循环稳定性和倍率性能。100 mA·g~(-1)电流密度下,经200次充放电循环后复合材料的可逆容量仍保持在650 mA·h·g~(-1),同时大电流下的可逆容量保持率也较高(1 A·g~(-1)下的放电比容量为320 mA·h·g~(-1))。     

热处理温度对锂电池硅/炭负极材料的影响

以多巴胺为碳源,在纳米硅表面包覆炭层,制备了锂离子电池负极用硅/炭复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和锂离子电池性能测试等方法研究不同热处理温度对材料物相组成、结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,热处理温度越高,材料的结构越利于提高其电化学性能。1 100℃处理的硅/炭复合材料的颗粒呈近球形且炭层更均匀,循环性能也更优异,首次充放电效率高达77.24%,在100 m A·g~(-1)电流密度下充放电循环20次后放电比容量仍有715.4 m A·h·g~(-1)。     

纳米颗粒组装三维Co3O4微米花材料制备及储锂性能研究

通过软模板法(表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)结合后续空气气氛热处理制备出纳米颗粒组装三维Co₃O₄微米花负极材料。研究中采用X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试以及交流阻抗测试(EIS)对合成样品进行表征分析。研究结果显示，Co₃O₄微米花材料独特的结构优势赋予其优良的电化学性能，在100 mA·g^-1电流密度下电极具备约920 mA·h·g^-1的循环可逆比容量；在500 mA·g^-1电流密度下循环200次后的循环可逆比容量为757 mA·h·g^-1，容量几乎无衰减。大电流循环性能测试显示，所制备电极即使在2 A·g^-1电流密度下依旧具有476 mA·h·g^-1的循环可逆比容量。简易、有效且低成本化的高性能微米花结构过渡金属氧化物负极材料制备工艺将大大加速转换型电极材料的实际有效应用。     

自蔓延法制备锂离子电池负极Mn3O4材料的研究

硝酸锰为锰源,柠檬酸为形貌调节剂,自蔓延法制备Mn_3O_4材料。研究了自蔓延温度、柠檬酸与硝酸锰比例对Mn_3O_4形貌、结构及其电化学性能的影响。由X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM)以及LAND电化学测试结果表明:自蔓延温度为500℃,硝酸锰与柠檬酸的比例为1:2.5时,可获得粒度分布较均匀的纳米级Mn_3O_4样品。样品的首次可逆容量约为1150 mA·h·g~(-1),50次循环后,可逆容量约为430 mA·h·g~(-1),表现出优异的电化学性能。     

木质素基炭材料在锂离子电池中的应用

工业木质素原料在不同温度(800,1 000,1 200℃)下热解获得木质素基硬碳材料。通过X射线电子衍射(XRD)与元素分析对热解炭的结构与组成进行表征。采用循环伏安(CV)和恒流充放电表征其容量、倍率及循环性能,并探讨了其储锂机理。电化学实验结果表明:1 0000℃热解硬碳具有最佳的电化学性能,首次充放电容量为643.2/406mA·h·g~(-1),效率高达63.1%,具有较好的倍率性能,在2C电流密度下循环200次,容量几乎没有衰减,仍保持在191mA·h·g~(-1)。     

法国梧桐枯叶基活性炭的制备及其在超级电容器中的应用

以生物质法国梧桐枯叶为原料,将炭化的枯叶通过KOH化学活化处理,制备法国梧桐枯叶基活性炭(PLAC)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮气吸脱附对法国梧桐基枯叶活性炭的形貌、成分、比表面积、孔径分布等进行表征;运用三电极电化学体系,通过循环伏安,恒流充放电,循环稳定性测试,电化学阻抗谱分析法国梧桐枯叶基活性炭的超级电容器电极性能。结果显示,在800℃下碳化,通过KOH活化处理的法国梧桐基活性炭制备的电极,在1 A·g~(-1)电流密度下,比电容达到266 F·g~(-1)。电极在5 A·g~(-1)的电流密度下循环2000次后,比容量仍保留97.0%,展示出良好的电极性能。     

金属有机骨架材料制备的多孔炭在锂硫电池中的应用

以水热法制备的镍基金属有机骨架为前驱体,经掺杂改性、高温炭化制得一种表面富含氮原子的多孔炭材料,并与升华硫复合制备硫/炭复合正极材料。利用扫描电镜、比表面分析仪及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明,这种富含N的复合正极材料在电流密度167.5 m A·g~(-1)(0.1 C倍率)下首次放电比容量达到1 218.9 m A·h/g,循环50次后比容量降为560.1 m A·h/g,容量保持率为46%,相较于未掺杂氮的硫/炭复合材料,电化学性能得到显著提高。     

煤系腐植酸基炭/葡萄糖/石墨复合材料的制备及电化学性能

采用石墨化炉对腐植酸进行石墨化处理,以腐植酸基石墨化材料为原料,葡萄糖和片状石墨为中间相,经高温(750℃)炭化处理制备煤系腐植酸基炭/葡萄糖/石墨复合材料;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)法和电化学测试系统对该材料的形貌、微晶结构和电化学性能进行表征.结果表明:片状石墨分散在腐植酸基石墨化材料周围,且被无定型炭包覆.C-C-2复合材料作为锂离子电池的负极材料,具有较高的比容量,在0.1C倍率下的首次可逆比容量为307.3mA·h/g,首次库仑效率为76.3%;在1C和2C倍率下,50个充放电循环后,可逆比容量分别为283.3mA·h/g和152.2mA·h/g,容量保持率分别高达97.9%和97.5%;具有良好的循环稳定性及大倍率性能.     

SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料的制备和储锂性能

本文以SnC_2O_4、GO、柠檬酸和尿素为原料,通过溶剂热和热处理相结合的方法制备出SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料(SnO_2NPs/NG)。用作锂电负极时,SnO_2NPs/NG复合材料在100 mA·g~(-1)的电流密度下循环100次后,其容量为1238 mAh·g~(-1),即使在8 A·g~(-1)的大电流密度下,其容量仍高达206 mAh·g~(-1),显示出了较好的循环和倍率性能。     

氮掺杂多孔炭材料的制备及其电容行为研究

氮掺杂多孔炭材料作为电荷存储和电子传输载体,在储能、催化等领域有重要应用,已成为炭材料领域的研究热点之一。通过煤沥青分子结构设计,引入具有亲水性羧基官能团,利用羧基与氮原子配位作用,成功制备了不同微观结构和表面形貌特征的氮掺杂炭材料。实验研究表明,氮掺杂多孔炭材料氮的质量分数为4.99%,氮的化学键合态以石墨氮(N-Q)和吡啶氮(N-6)为主,占比为72.9%。氮原子的引入,显著提升炭材料的电化学性能。在1A·g~(-1)电流密度下,电极材料的比容量为371.6 F·g~(-1),当电流密度增加到10 A·g~(-1)时,比容量为269 F·g~(-1),容量保持率为72.4%。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

Sb_2S_3纳米棒的制备及其储锂性能测试

采用L-半胱氨酸盐酸盐(L-Cys·HCl)辅助乙醇热成功制备Sb_2S_3纳米棒,并采用XRD、SEM、循环伏安法和恒电流充放电技术对其进行了物理及电化学性能表征。结果表明:所制备得到的Sb_2S_3材料表现出良好的电化学储锂性能,在100 m A·g~(-1)电流密度下,首次可逆比容量为823 m Ah·g~(-1),30次循环后,保持在622 m Ah·g~(-1),容量保持率为76%;当电流密度提高到500 m A·g~(-1)时,可逆比容量也在400 m Ah·g~(-1)以上。     

中空钴酸镍纳米微球的制备及电化学性能研究

以碳微球为模板,通过溶剂热法及随后的煅烧处理得到中空的NiCo_2O_4纳米微球,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的组成及形貌进行了表征。结果表明,制备的NiCo_2O_4中空微球具有高度的结晶性,粒径为300 nm,空心球壁厚为30 nm,当用作锂离子电池负极材料时,在1 000 mA/g电流密度下,首次放电容量达到了1 360 mA/hg,循环250次后,容量仍然高达585 mA/hg,库伦效率高达99%,表现出了优异的循环性能。     

中空钴酸镍纳米微球的制备及电化学性能研究

以碳微球为模板,通过溶剂热法及随后的煅烧处理得到中空的NiCo_2O_4纳米微球,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的组成及形貌进行了表征。结果表明,制备的NiCo_2O_4中空微球具有高度的结晶性,粒径为300 nm,空心球壁厚为30 nm,当用作锂离子电池负极材料时,在1 000 mA/g电流密度下,首次放电容量达到了1 360 mA/hg,循环250次后,容量仍然高达585 mA/hg,库伦效率高达99%,表现出了优异的循环性能。     

基于金属有机骨架氧化物模板法的空心NiO的制备及其储钠电化学性能

本工作以镍离子交换的金属有机骨架氧化物Co-ZIF-67为模板制备得到空心NiO材料,并通过SEM、XRD、BET、FTIR、XPS、恒流充放电测试、循环伏安曲线等表征手段对空心NiO的结构、形貌、表面特性和电化学性能进行分析。SEM和BET测试表明制备的NiO为表面具有纳米中孔的亚微米级的空心材料。XPS结果显示空心氧化镍表面Ni为+2价和+3价的混合价态,作为钠离子电池负极时,电流密度50 m A·g~(-1)条件下初始比容量能达到1133.6 m Ah·g~(-1),充电比容量达到549.7 m Ah·g~(-1),首次循环库仑效率为48.5%;50次循环后,放电比容量仍能达到330.1 m Ah·g~(-1),表现出优异的可逆储钠性能。     

催化热处理对MCMB作为锂离子电池负极材料电化学性能的影响

用硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)浸渍MCMB生球,在1 500℃下进行催化热处理.采用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、电化学交流阻抗等对样品进行测试和表征.结果表明,经催化热处理的MCMB表面碳层石墨化程度提高,处理后的MCMB在0.2 mA/cm2电流密度下的首次可逆容量从相同温度下直接炭化样品的146mA·h/g提高至233 mA·h/g,第30次循环放电容量与第1次循环放电容量的比值从68%提高至100%.交流阻抗结果显示,适量添加硝酸铁可以有效降低SEI膜(固体电解质膜)电阻及电极反应电荷传递电阻,有效地提高电极的电化学性能.     

含水固体电解质及其电池和电容器

本文利用皂土经离子交换制备了含水的固体电解质,成功制备了可重复充放电的固体锌离子电池及其电容器。所构成的电池经测试发现当电流密度为100mA·g~(-1)时,最高容量可达到25C·g~(-1)以上;当电流密度为150mA·g~(-1)时,电池循环1000圈后的容量保持率99%以上,所制备的电容器在1000次循环后效率也保持为90%以上,均表现出很好的循环性能。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。     

钠离子电池用负极材料煤沥青基硬炭制备

以煤沥青(CTP)为原料,通过化学交联及炭化处理成功制备了用于钠离子电池的硬炭负极材料。结果表明,沥青的化学交联处理可以引入大量的含氧官能团(甲氧基团),形成的三维结构有效地阻碍了CTP在高温炭化中的石墨化倾向,使碳层堆叠变得无序的同时产生更多的缺陷位。电化学测试结果表明,在0.05 A·g~(-1)的电流密度下,与直接炭化样品CTP-1500相比,经化学交联处理后的硬炭样品hc-CTP-1500,其比容量达到348.2 mAh·g~(-1),提升约2.5倍;其首次库伦效率达到64.59%,提高约22%。样品hc-CTP-1500循环100圈后,充电比容量达261.6 mAh·g~(-1),容量保持率为86.2%,具有良好的循环稳定性。