颗粒状钼酸镍负极材料的制备及其电化学性能

为了获得高性能锂离子电池负极材料,以NiCl2?6H2O和乙酰丙酮钼为原料,通过溶剂热法和高温热处理成功合成了颗粒状NiMoO4,将其用于锂离子电池负极材料.采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET技术对NiMoO4进行了结构和形貌表征.结果表明,在0.1 A/g电流密度下循环250圈后,比容量高达829 mA·h/g.同时,颗粒状NiMoO4展现出优异的倍率性能.当电流密度从0.1 A/g增加到5 A/g,然后恢复到0.1 A/g时,比容量还能够恢复到原来的水平.另外,颗粒状NiMoO4电极在1、2、5 A/g大电流密度下,其比容量分别高达600、529和412 mA·h/g.     

改性钛酸锂的储锂和储钠性能

通过粉末X射线衍射、热重、差示扫描量热与扫描电子显微镜考察了6种改性钛酸锂材料的微观结构特征,并组装成扣式电池考察它们作为锂离子电池与钠离子电池负极材料时的电化学特征。结果表明:作为锂离子电池负极材料,无定形碳和碳纳米管包覆钛酸锂具有更高的可逆容量、优异的循环性能和良好的倍率性能;而作为钠离子电池负极材料,纳米化钛酸锂材料具有更好的储钠性能;一次粒子小于100 nm的钛酸锂材料,以0.1C充放电时可逆容量为155 m A·h/g,以0.2C放电、10C充电时,容量仍保持在118 m A·h/g。     

化学镀铜法制备硅铜复合材料及其在锂离子电池中的应用

采用胶体钯溶液为活化液、次磷酸钠为还原剂的镀液体系,对硅粉表面进行化学镀铜,通过正交实验确定了较佳施镀工艺,对Si-Cu复合粉体进行物相和形貌分析,并将其作为锂离子电池负极进行充放电测试. 结果表明,复合粉体出现了铜的晶面衍射峰,硅颗粒表面镀覆了一层致密均匀的铜颗粒;Si-Cu复合材料作为负极的锂离子电池首次放电比容量达1185 mA×h/g, 30次循环后逐渐降至457 mA×h/g, 60次循环后仍保持在350 mA×h/g,一定程度上缓冲了硅在脱/嵌锂时的体积效应,改善了电极循环性能.     

锂离子电池用硅负极材料的改性

采用以葡萄糖为还原剂的银镜反应体系,对硅粉进行表面改性。对不同硅银质量比的硅银复合材料进行物相和形貌分析,并将其作为锂离子电池负极材料进行充放电测试。结果表明,硅粉表面包覆了一层均匀致密的银颗粒,在一定程度上抑制了硅在脱嵌锂时的体积膨胀,改善了电极的循环性能。硅银复合材料作为负极的锂离子电池首次放电比容量达1840mAh/g,30次循环后逐渐降至533mAh/g。     

SnS_2/氮掺杂多孔炭网络复合材料的制备及其电化学性能研究

二硫化锡(SnS_2)是一种受到广泛关注的高比容量和低成本的锂离子电池负极材料,但SnS_2在充放电过程中存在体积变化大,电导率低的问题。为了解决该问题,利用NaCl晶体为模板借助冷冻干燥的方法制备出纳米SnS_2片镶嵌氮掺杂多孔炭网络复合材料(SnS_2/N-CN)。材料中SnS_2纳米片的厚度为6～10 nm,均匀地镶嵌在多孔炭网络中。SnS_2/N-CN电极在0.1 A/g的电流密度下循环100次依旧保持813.7 mA·h/g的高可逆比容量,在3 A/g的电流密度下拥有436.7 mA·h/g的比容量,是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

FeCl3/石墨插层化合物的制备及储锂性能研究

以无水氯化铁和鳞片石墨为原料,采用熔盐法制备了FeCl3/石墨插层化合物(FeCl3-GIC),使用X-射线衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等研究了材料的组成结构;以所得的插层化合物为电极材料组装成扣式锂离子半电池,测试了其电化学储锂性能.实验结果表明:FeCl3与石墨形成了二阶FeCl3-GIC插层化合物,部分Fe3+转变成了三氧化二铁.FeCl3-GIC化合物用作锂离子电池负极材料时,在50 mA/g电流密度下,首次放电容量达到1220 mAh/g,200 mA/g电流密度下循环100次后容量还能保持在355 mAh/g.FeCl3-GIC化合物表现出良好的储锂性能,可以作为锂离子电池负极材料来使用.     

钛基复合材料用于钠离子电池负极的长循环性能研究

钠离子电池（SIBs）是一种可替代锂离子电池的绿色清洁能源。由于TiO₂具有化学稳定性好和廉价易得的优点,被作为一种优异的插入式负极材料广泛应用于钠离子电池。通过溶胶-凝胶法合成TiO₂@MWCNTs纳米复合材料,并利用X射线衍射、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对复合材料的晶体结构和形貌进行表征。以TiO₂@MWCNTs纳米材料为负极组装钠离子电池,并对其电化学性能进行测试。在0.1 A/g电流密度下,该电池的初始放电容量可达477 mA·h/g,在循环1 000圈以后,放电容量仍然可以保持在181 mA·h/g,呈现出优异的长循环性能。     

CuGeO3/泡沫镍负极材料的制备及其电化学性能

采用原位生长法,在泡沫镍（nickel foam,NF）基底上制备具有三维互连结构的CuGeO₃纳米片,直接将CuGeO₃/NF电极材料用作锂离子电池电极,省去了涂覆法制备粉末电极所需的高分子黏结剂。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜和透射电镜分析了电极材料的结构和形貌,测试了CuGeO₃/NF和CuGeO₃两种负极材料的电化学性能。结果表明,与传统涂覆法制备的CuGeO₃粉末电极相比,CuGeO₃/NF无黏结剂型电极具有更好的循环性能和倍率性能。在0.2A/g电流密度下500次循环后,可逆比容量为972mA·h/g,容量保持率94.1%;在电流密度为1A/g时,可逆比容量为578mA·h/g,电流密度恢复至0.1A/g时,可逆比容量升高至936mA·h/g。CuGeO₃/NF电极材料良好的电化学性能归因于泡沫镍的三维导电网络结构。此外,泡沫镍负载CuGeO₃纳米片加快了嵌锂/脱锂过程中电子和离子的传输,缓解了活性物质的体积膨胀。     

凹凸棒石在锂金属电池负极保护中的应用EI北大核心CSCD

锂金属电池因能量密度高被认为是极具发展潜力的储能电池之一。然而锂金属负极上锂枝晶的生长会导致容量衰减甚至安全问题。为此,将凹凸棒石负载至纤维膜上应用于锂金属电池的负极保护,组装成对称电池及磷酸铁锂全电池进行电化学测试。结果表明:添加凹凸棒石的纤维膜可有效抑制锂枝晶的生长,其对称电池在沉积容量为1 mA·h/cm^(2)、电流密度为2 mA/cm^(2)下循环500 h时极化电压仅为83.2 mV,1 C倍率下加入凹凸棒石纤维膜的全电池循环1000圈后放电比容量仍有84.92 mA·h/g。综上,凹凸棒石对锂枝晶有抑制作用,为锂金属电池负极保护提供了新思路。     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

磷掺杂葵花盘基活性炭在锂离子电池负极材料中的应用

通过简单水热和活化方法制备磷掺杂葵花盘基活性炭,采用SEM,TEM,BET,Raman,XRD等方法对材料进行表征,将其用作锂离子电池负极材料。结果表明,活性炭材料用作锂离子电池负极材料时比容量高,库伦效率好,循环性能稳定。在500 mA/g的电流密度下,首圈充电容量达1052 mAh/g,库伦效率为48.9%。经200次循环后,容量仍保持在1000 mAh/g以上。     

膨胀辉钼矿/碳复合材料构筑及其储锂性能EI北大核心CSCD

天然辉钼矿具有低成本、高储存锂的优势,可直接用作锂离子电池负极材料。首先对辉钼矿进行膨胀处理,然后利用多巴胺进行表面改性,构建了膨胀辉钼矿/碳(EM/C)复合材料。膨胀法制备的蠕虫状膨胀辉钼矿(EM)具有较高的比表面积,有利于电解质的渗透和锂离子的扩散。无定形碳层有效地提高了其电导率,并为MoS_(2)循环过程中体积变大提供了缓冲空间。EM/C复合材料具有较长的循环寿命和高容量,在电流密度100 mA/g下,循环200圈容量仍可高达1213 mA·h/g,即便在1 A/g的大电流密度下,仍有623 mA·h/g的可逆容量。以辉钼矿精粉为原料构建EM/C复合材料的策略,对实现锂离子电池优异的电化学性能具有一定指导意义。     

柔性、自支撑CNT/Si复合薄膜的制备及储能性能

开发了一种制备大面积CNT/Si柔性自支撑薄膜的方法，制备的CNT/Si复合薄膜尺寸可调且具有良好的柔性。作为锂离子电池负极，薄膜中硅的负载量对电极比容量及循环稳定性有显著影响。硅负载量为52%的CNT/Si复合电极表现出优良的电化学性能，1 A/g电流密度下电极充电比容量为1156 mA·h/g，循环200圈可逆充电比容量为975 mA·h/g，容量保持率达84%。     

硅/炭纳米纤维负极的制备及性质研究

采用静电纺丝法制备Si/PAN纳米纤维,并对其进行载荷冷冻干燥、热处理和炭化处理,制得锂离子电池负极用Si/C纳米纤维材料。通过XRD、SEM、TG-DSC和电化学性能测试分别对其结构、形貌、硅含量和电化学性能等进行分析测试。结果表明:Si/PAN纳米纤维的平均直径为200～500 nm,Si/C纳米纤维材料的平均直径为100～200 nm。当纳米硅粉含量为0.05 g时,在100 mA/g的条件下测试得到Si/C纳米纤维材料的首次放(充)电比容量为853 mA·h/g (541.5 mA·h/g),循环20次后比容量还能保持543.6 mA·h/g,循环保持率达99.78%,表现出较好的循环稳定性。     

石墨化无烟煤基锂离子电池负极材料研究

以宁夏石嘴山太西无烟煤为原料,经过粗碎、磨粉和石墨化等简单工艺制备了无烟煤基锂离子电池负极材料。测试结果表明,石墨化无烟煤基负极具有92.23%的石墨化度,表现出340.2 mA·h/g的可逆容量,与煅前石油焦基石墨负极容量相当。与针状焦基石墨负极相比较,无烟煤基石墨负极虽然克容量较低,但在电池的循环稳定性方面具有较大优势。     

柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纤维膜的制备及电化学性能研究

利用静电纺丝技术结合水热法制备了一种柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纳米纤维薄膜。超薄的SnS_2纳米片生长在TiO_2的碳纳米纤维上形成分层独特的柔性纤维薄膜,其作为锂离子电池的负极材料具备优异的电化学性能,在0.2 A/g的电流密度下充放电循环300次,可逆容量能保持在400 m A·h/g左右。此外,该电极也表现出优异的倍率性能,即使在2 A/g电流密度下循环300圈可逆容量仍达100 m A·h/g以上。     

喷雾干燥法制备石墨烯/纳米硅/炭复合材料及其性能研究

以喷雾干燥的方法制备了锂离子电池负极用石墨烯/硅/炭复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征不同石墨烯添加量对材料形貌、结构,并其电化学性能进行测试。结果表明,当石墨烯添加量为5%时复合材料的电化学性能最优异,首次充放电效率高达83.2%,在130 mA/g电流密度条件下循环25次后容量仍能保持在676.5 mA·h/g。     

颗粒状钼酸镍负极材料的制备及其电化学性能

为了获得高性能锂离子电池负极材料,以NiCl2·6H2O和乙酰丙酮钼为原料,通过溶剂热法和高温热处理成功合成了颗粒状NiMoO4,将其用于锂离子电池负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET技术对NiMoO4进行了结构和形貌表征。结果表明,在100 mA/g的电流密度下循环250圈后,可逆容量高达829 mA·h/g。同时,颗粒状NiMoO4展现出了优异的倍率性能。当电流密度从100 mA/g增加到5000 mA/g,然后恢复到100 mA/g时,容量还能够维持恢复到原来的水平。另外,颗粒状NiMoO4电极在1000、 2000、5000 mA/g大电流下,其可逆容量还能够分别高达600、529和412 mA·h/g。