碳包覆石墨作为锂离子电池负极材料的研究

将天然石墨(NG)用浓HNO3氧化处理后,在其表面包覆柠檬酸,在惰性气体气氛下700℃处理18h,制得了包覆改性石墨.采用XRD及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了不同包覆比例对材料充放电性能的影响.XRD结果表明包覆改性对石墨的结构并没有明显的影响.充放电测试表明,与天然石墨相比,包覆改性石墨具有更好的电化学性能,其中又以石墨与柠檬酸质量比为2∶1时性能最好,其首次放电容量为345.1 mA h g1,经20次循环后容量仍保持在305 mA h g1以上,容量衰减率仅为11.01%.     

双层碳包覆Li4Ti5O12的合成和电化学性能研究

采用固相合成方法制备了双层碳包覆Li_4Ti_5O_(12)复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电分析等测试,研究了产物的结构、形貌及电化学性能.结果表明:通过碳包覆改性后,Li_4Ti_5O_(12)的容量可明显提高,碳的包覆对Li_4Ti_5O_(12)的结构没有影响;2 C倍率下首次放电比容量为118.8 mAh/g,300次循环后放电比容量仍为108.5 mAh/g,容量保持率为91.3%,具有非常好的电化学性能.     

硼酸改性天然石墨负极材料的快充电化学性能

不同温度下将硼酸添入天然石墨负极材料中, 硼酸进入石墨层表面形成层间化合物, 增大石墨层间距的同时可以保留原有石墨结构, 提高锂离子迁移速率, 从而改善石墨负极材料的大电流倍率性能差的问题。考察了不同温度对硼酸改性石墨负极材料的形貌、结构与电化学性能的影响。采用X 射线衍射仪, 扫描电子显微镜和锂电池测试系统对天然石墨及改性样品进行结构表征和电化学性能测试。结果表明: 不同温度下硼酸改性对石墨负极材料的结构和电化学性能有一定的影响。焙烧温度为1 100 ℃ 时, 石墨改性样品在10 C 倍率下的容量保持率最高可达92.6%, 表现出较好的倍率性能。     

磷酸改性天然石墨负极材料的设计、制备及性能研究

利用石墨层间化合物技术处理天然石墨,使磷酸进入到石墨层表面,并在石墨表面包覆一层有机胺中间体,然后在惰性气氛下进行高温处理。研究发现,所得材料在保持石墨原始结构不被破坏的情况下,增大了石墨的层间距,为锂离子的嵌入和脱出拓宽了通道,也为材料在充放电过程中预留了膨胀体积。将这种材料用于锂离子电池负极材料、电化学性能测试表明或改性材料中可具有更小的不可逆容量和更高的充放电效率,并且在大电流充放电情况下,倍率性能得到了提升。     

高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成与改性

LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2是一种具有高能量密度的锂离子电池正极材料,但实际应用中的循环性能不佳、热稳定性差等缺陷亟待改善。本研究通过高温固相反应法制备了LiNi_(0.8)-Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料,并采用H_3BO_3对其进行包覆改性。扫描电镜(SEM)显示包覆热处理后正极材料表面形成了一层不均匀絮状包覆物,X射线光电子能谱(XPS)测试显示该包覆物为LiBO_2和Li_2B_4O_7的混合物。电化学测试表明包覆物有效减缓了循环过程中的阻抗增加,显著提升了正极材料的容量与循环性能,其中0.5%包覆的正极材料0.2 C首次放电容量达到195.9 mAh·g~(-1),1 C循环100周后容量保持率达到88.7%。     

离子掺杂和碳修饰对Li_2FeSiO_4结构和性能的影响

采用高温固相反应方法合成锂离子电池正极Li_2Fe_(1-x-y)Mn_xNi_ySiO_4/C复合材料,并采用X-ray线衍射、扫描电子显微镜和电化学分析方法,研究了Ni和Mn离子共掺杂及碳修饰复合改性对复合材料结构和性能的影响。结果表明,复合改性没有对材料的晶体结构造成改变,镍锰离子共掺杂和表面碳包覆能有效提高材料的比容量和循环性能;以C/32倍率充放电,复合掺杂得到的Li_2Fe_(0.6)Mn_(0.2)Ni_(0.2)SiO_4/C材料样品的电化学性能最优,根据实测结果,该复合材料的首次放电比容量达到149 m Ah·g~(-1),充放电循环10次以后容量保持率仍有95.3%。     

膨胀碳微球/氧化锡复合材料的制备及其电化学性能

为了提高锂离子电池的能量密度,利用低温氧化-水热法成功制备了锡/碳复合材料,并采用SEM、TEM、XRD和恒流充放电分析表征锡/碳复合材料的性能.结果表明:利用锡/碳复合材料的协同效应能够提升锂离子电池的容量和循环寿命,当锡/碳复合比为1∶1时,复合材料展现出了最优的循环性能,同时保持高的比容量,在220次循环后,电流密度100 m A/g下,电池比容量为550 m Ah/g,容量保持率达到95%以上,远大于石墨理论比容量372 m Ah/g,说明锡/碳复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并具有良好的循环性能.     

表面改性对非晶态CeMg12合金电化学储氢性能的影响

研究了球磨时间、氟处理、表面包覆对CeMg12+200%Ni(质量分数,下同)复合贮氢合金电极电化学性能的影响.结果表明球磨50 h后的复合电极材料的具有最大的电化学放电容量为1 209.6 mAh/g,但是电化学循环稳定性较差,10次循环保持率为37.3%;氟处理后复合电极的最大放电容量和循环稳定性同时下降;添加质量分数4%Ti进行球磨包覆后,合金的最大放电容量基本上不变,为1 049.58 mAh/g,而10次循环的保持率提高到了53.7%.另外,将复合电极置于Hg中浸泡也可以提高循环稳定性.     

LiCoO_2包覆LiNi_(0.78)Co_(0.2)Zn_(0.02)O_2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA.cm2,3.0~4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh.g-1和204.58 mAh.g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06 mAh.g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh.g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.     

LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.02Zn0.02O2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA·cm2,3.0～4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh·g-1和204.58 mAh·g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06mAh·g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh·g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.     

氧化钌/纳米石墨复合电极材料的制备及电学性能研究

以纳米石墨为基体,通过乙醇钌水解、过饱和非均相沉淀获得纳米级RuO2,并包覆沉积于石墨表面,制备新型纳米RuO2/nano-C复合电极材料。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和能谱(EDS)分析表明:醇钌盐水解后生成的氧化钌主要是以非晶态RuO2·xH2O的形式包覆在纳米石墨上。循环伏安曲线测试表明:复合电极材料在充放电过程中包含了碳双电层的储电机理和氧化钌氧化还原反应的储电机理,乙醇钌浓度为0.12mol·L-1的比容量为314F·g-1。     

pH值对改性石墨表面覆层形成及性态的影响

对应用非均匀成核法进行石墨表面改性时，改性溶液pH值对石墨表面Al(OH)3包覆层形成及其性态的影响进行了讨论。结果表明：改性溶液pH值对石墨表面包覆层的形成具有重要的影响，仅当改性溶液pH值为6.5-7时，石墨颗粒表面才能形成一层均匀的Al(OH)3粒子包覆层。此覆层使改性石墨的表面电性与Al(OH)3粉体的基本相同，并因此而使石墨的抗氧化性和润湿性得到改善。     

C包覆CoMoO_4复合纳米片阵列材料的制备和赝电容性能的研究

采用两步水热法,结合高温煅烧工艺,制备了直接生长在泡沫Ni基底上的C包覆CoMoO_4复合纳米片阵列材料。利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析C包覆CoMoO_4的结构特征,结果表明C成功包覆在多孔交联CoMoO_4纳米片的表面。通过循环伏安法和恒流充放电法分析C包覆CoMoO_4的电化学性能,发现C包覆显著提高CoMoO_4的比电容和循环性能。在1A/g的电流密度下循环2000次,最高比电容达1864.79F/g,比电容保持率86.65%。比电容和循环性能的改善是由于碳包覆提高了CoMoO_4电导率和结构稳定性,促进了赝电容反应。     

溶胶-凝胶法所制LiCoPO_4及其掺碳材料的电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了LiCoPO4,并对LiCoPO4进行了掺碳改性研究。实验结果表明：n（Li）∶n（Co）=1.5∶16,50℃下煅烧8 h所得样品性能最佳。在0.1C倍率下,样品的首次充电比容量为135.17 mAh·g^-1,首次放电比容量是113.9 mAh·g^-1,其电化学性能较好。合成掺碳15%的LiCoPO4/C复合材料,在0.1C条件下放电比容量达到121.2 mAh·g^-1,相比纯相LiCoPO4 113.9 mAh·g^-1有很大提高。在1C倍率下复合材料的放电比容量是103.5 mAh·g^-1,相比纯相85.4 mAh·g^-1提高很多,20次循环后复合材料还保持有62.3 mAh·g^-1的放电比容量。碳掺杂不仅提高了材料的电导率,还提高了材料的电化学性能。     

ZrO_2包覆对LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2结构和性能的影响

为提高锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的综合电化学性能,采用高温固相法对其表面进行ZrO_2包覆。以X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学阻抗和电化学充放电等方法对材料进行表征。结果显示,ZrO_2可均匀分布在LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2表面而不影响其晶体结构,但对电化学性能影响明显,即首次放电容量略有降低,由168.25 mAh/g降到157.43 mAh/g;1C、2C倍率性能有较大改善,循环性能的提高尤其突出,在100周循环内,LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的容量保持率从90.68%提高到97.70%。其原因是:(1)包覆层有效避免了电解液与正极材料直接接触、抑制副反应的发生;(2)包覆过程中生成的Li_2ZrO_3提高了材料的离子导电性。该研究结果为改善锂离子电池正极材料综合电化学性能提供了简便、有效的方法。     

低成本动力锂离子电池磷酸铁锂正极材料的合成及性能

磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料的首选,正逐渐走向市场.以廉价的Li₃PO₄,FePO₄,Fe粉为原料,一步合成了LiFePO₄/C正极材料,系统研究了葡萄糖、蔗糖和柠檬酸三种不同的碳源对磷酸铁锂性能的影响.采用TG-DTA,XRD,SEM,TEM等手段对产物进行了表征,并研究了其电化学性能.实验结果表明,以葡萄糖为碳源的LiFePO₄/C性能最好,样品颗粒呈球形,表面光滑,分散性好,颗粒表面包覆有2 nm厚的石墨碳层,颗粒之间有碳纤维连接.该样品在0.1 C充放电时首周放电容量达到162.1 mAh/g,20周之后仍然保持在155 mAh/g,显示出良好的循环性能.     

γ-Fe_2O_3/C复合纳米材料的制备及其储钠性能研究

环境问题和能源问题使当下社会对高效友好的储能器件的研究越来越紧迫。储量丰富且安全无毒的钠离子电池引起人们的注意。金属氧化物因其较高的理论容量、丰富的储存和低廉的成本而成为应用前景极广的钠离子电池负极材料。通过液相合成法制备出对苯二甲酸铁前驱体,结合后续的真空退火成功地制备出纳米级γ-Fe_2O_3/C。用制备的γ-Fe_2O_3/C作钠离子电池电极材料时,该电极表现出良好的电化学性能,在电流密度为50 mA/g时,经过100次充放电循环后可逆容量高达277.67 mAh/g,容量保持率为74.63%;在经过高倍率放电-充电循环,电流密度再次降到50 mA/g时,可逆容量可恢复到305.54 mAh/g,容量保持率为93.77%,库伦效率为99.6%。说明在γ-Fe_2O_3作为钠离子电池负极电极材料时,通过碳材料的包覆以及纳米化可以优化其循环性能,为后续研究电极材料的合成方法和储钠性能提供可行的途径。     

纳米Bi_2O_3/BiO复合物表面包覆氧化锌的制备及电化学性能

基于Bi(NO3)3水解反应制备了纳米铋复合物表面包覆ZnO,采用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对表面包覆ZnO进行微结构和物相分析,发现氧化锌表面被直径约50 nm的颗粒(Bi2O3和Bi O)包覆,通过恒流充放电法和循环伏安法对表面包覆ZnO进行电化学测试,结果表明铋对ZnO的表面包覆提高了电极循环稳定性,保持了ZnO的电化学活性。与Bi2O3物理混合ZnO相比,质量分数Bi 9.3%的表面包覆ZnO放电容量增加了132 mAh g-1,平均利用率提高了27%,具有较好的性能。     

LiVO_3/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究

为提高 Li VO_3的电化学性能，通过简易溶液法制备了一系列 Li VO_3/ 石墨烯( 质量分数分别为 0,3% ,5% ,7% ) 复合材料。借助 X 射线衍射( XRD) 、扫描电镜( SEM) 、电化学交流阻抗测试( EIS) 、恒电位间隙滴定( GITT) 等表征技术，考察石墨烯包覆以及石墨烯的含量对 Li VO_3的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明: 通过溶液法可实现石墨烯包覆，石墨烯包覆能细化晶粒; 随着石墨烯含量的增大，样品颗粒尺寸减小，锂离子扩散系数增大，材料电子导电率提高，因而Li VO_3/ 石墨烯复合材料的倍率性能和循环性能都有一定程度的提升。石墨烯质量分数为 5% 的样品 LVO / Gr - 3 综合性能最优，首次放电容量可达 338 m Ah/g，在 200 m A/g 的电流下循环 100 次，容量保持率为 71. 4% 。     

锂电池用硫／石墨复合正极材料的制备及性能

在150℃时将单质硫和石墨加热处理,制备硫／石墨插层复合材料．通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TG）和比表面积测试（BET）对该材料进行了表征,并用该复合材料作为正极活性物质,制备成锂硫二次电池,测试电池的充放电循环性能．结果表明,硫／石墨复合材料用作锂硫二次电池的正极时,可以减缓电池容量衰减速度,电池首次放电容量为950mAh·g^-1,50次循环后容量为420mAh·g^-1．