热丝法制备锂硫电池正极材料

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)裂解噻吩的方式制备了新型锂电池正极材料,通过SEM、IR、Raman和EDAX对正极材料的结构和性能进行表征.结果表明,产物为颗粒状薄膜材料,颗粒的平均大小约为400 nm,且主要由碳、硫两种元素组成.通过充放电和循环性能测试对其电化学性能进行了初步考察.结果表明,在100 mA/g的电流密度下,电池的首次放电比容量为604 mAh/g,15次循环后电池比容量维持在336 mAh/g.讨论了放电电压平台低及循环容量衰减的原因.     

储能电池用空心介孔碳/硫复合正极材料的制备及性能改进

针对高比能二次电池中,锂硫电池在反应过程中出现的中间产物溶解流失及体积膨胀等问题,采用模板法制备了一种具有空心结构的高孔容介孔碳球(标记为SiO_2~-空心碳),不仅提高了载硫量,而且可将多硫化物吸附在球体的空心结构和壳层的介孔孔隙中,从而抑制活性物质的溶解流失。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、氮气吸脱附表征结果表明多孔碳呈空心球结构,壳层布满介孔孔隙,孔径约为2～4 nm; X-射线衍射(XRD)图谱说明单质硫均匀分散在空心碳孔隙结构中;热重分析结果显示,SiO_2~-空心碳/S复合材料的硫含量为74. 2%;电化学测试表明,其首周放电比容量增加至1608. 6(mA·h·g~(-1)),循环100周后仍保持在863. 4(mA·h·g~(-1))以上,说明SiO_2~-空心碳/S复合材料具有较好的电化学活性及循环稳定性。采用KS6为导电剂,可以使复合硫电极循环100周后的可逆比容量提高至961(mA·h·g~(-1)),容量保持率提高至61. 7%,可见KS6导电剂可以明显改善SiO_2~-空心碳/S复合材料的循环性能。     

用于锂硫电池正极的生物质碳材料制备与应用

当前市场对于新一代高能量密度的电池需求日益迫切,锂硫电池作为最有前景的二次电池之一,其正极材料的研究广受关注。而生物质为前驱体的碳材料因其来源广泛易制备、环境友好性能高而不断被应用到锂硫电池正极材料的研究中。介绍了正极材料的研究现状,制备生物质基碳材料的主要方法,不同制备因素对于生物质碳材料的影响以及在锂硫电池中性能的影响;介绍了生物质碳材料结合目前正极材料的改进措施的实例;最后对生物质碳材料在锂硫电池正极未来的发展方向提出了思考。     

碳纳米管-介孔碳/硫复合材料的制备及其电化学性能

以碳纳米管作为基体、葡萄糖作为水热碳源,制备具有介孔结构的同轴碳纳米管-碳材料,再将硫负载到该碳基材料后得到碳纳米管-碳/硫复合材料,然后将其用作锂硫电池正极材料。利用SEM、TEM、XRD、TGA、BET等对该碳材料进行形貌结构表征。结果表明:该材料具有介孔结构,将其作为锂硫电池正极材料可有效地限制活性物质的损失。对所制备电池进行电化学测试,在0.2 C的倍率下碳纳米管-碳/硫电极首圈放电比容量为1295 mAh/g,经循环200圈后的放电比容量为653 mAh/g,每圈容量衰减率为0.24%;当充放电倍率增加到1.0 C时,首圈放电比容量为823 mAh/g,循环200圈后放电比容量高达569 mAh/g,表明该材料作为锂硫电池正极具有优异的高倍率性能。采用该方法制备的介孔碳材料有效地缩短了离子和电子的传输路径,为实现大倍率充电、降低活性物质损失提供了新的解决思路。     

介孔氮掺杂碳材料应用于氧还原催化剂

质子交换膜燃料电池的阴极催化剂很大程度上依赖于昂贵的铂基催化剂,开发高活性、高稳定性的催化剂迫在眉睫并且具有挑战性。对于非贵金属催化剂,发现多孔金属有机骨架MOF材料具有较高活性最具希望替代贵金属的催化剂。ZIF作为其中的一类催化剂,具有较高的比表面积以及含碳氮量。在此,以金属有机骨架ZIF-8为前驱体材料来制备介孔碳材料。催化剂是以表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)和螯合剂(柠檬酸)形成的胶束为软模板来制备具有介孔微孔多级孔结构的MOF催化剂meso MOF。通过此模板法合成的meso MOF催化剂具有独特的形貌结构以及丰富的介孔结构。研究表明具备多介孔结构的催化剂更利于传质过程的进行。     

高性能锂离子电池负极材料瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳的制备及性能研究

通过简单的低温水热反应法制备了瓜状介孔Fe_2O_3微晶,经多巴胺聚合包覆和热处理后得到瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳(N-C)复合物。将其作为锂离子电池负极材料的活性物质,组装成锂离子电池进行性能测试。瓜状介孔Fe_3O_4/N-C复合物展示出了较高的倍率性能(1 A·g~(-1)电流密度下放电比容量大于770 mAh·g~(-1))和优异的循环稳定性能(在2 A·g~(-1)电流密度下能够循环稳定1500圈而没有明显的容量损失),这主要得益于介孔结构和氮掺杂碳包覆双重作用。介孔结构提供了较大的活性物质与电解液接触面积,提高了锂离子扩散能力。同时为电极材料放电过程中体积膨胀提供充足的空间,提高了循环稳定性。氮掺杂碳包覆提高了电子导电能力,有利于电子快速转移,从而提高倍率性能。碳包覆也能够阻止微粒之间的相互聚集和结构塌陷,提高循环稳定性。     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

花状SnS@CNTs/S复合正极材料用于高性能锂硫电池

针对锂硫电池中硫的电导率低和穿梭效应严重的问题,通过简易的一步水热法构筑了花状硫化亚锡和碳纳米管（SnS@CNTs）复合材料,将其作为硫主体。通过吸附实验和电化学测试,论证了CNTs可以提供发达的导电网络,促进离子/电子的传输,并且CNTs与SnS之间的C—S键可以高效地固定和转化多硫化物,从而抑制穿梭效应。基于此,SnS@CNTs/S电极表现出优异的锂硫电池性能,在0.1 C电流密度下的首圈放电容量能达到1 314.4 mA·h·g-1,在0.5 C电流密度下循环200圈后仍能保持594.1 mA·h·g-1的比容量。因此,SnS@CNTs/S是一类出色的高性能锂硫电池的正极材料。     

CNF/Fe在锂硫电池正极中的应用

以铁粉(Fe)为催化剂,通过热丝化学气相沉积的方法制备纳米碳纤维(CNF),得到CNF/Fe复合粉体,后将其代替乙炔黑用于锂硫电池正极.采用扫描电子显微镜和X射线衍射的方法对CNF/Fe进行表面形貌和结构表征,采用恒流放电和交流阻抗测量法对正极进行电化学性能测试.结果表明,制备的CNF/Fe中CNF的直径在200 nm附近.在0.2 mA/cm2的电流密度下充放电,含有CNF/Fe的正极在2.0 V附近出现长的放电平台,正极中硫的初次放电比容量达801 mAh/g,40次循环后的可逆放电比容量仍有498 mAh/g.     

氮掺杂碳包覆硅酸亚铁锂的制备及其电化学性能

为提高锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4)的容量和倍率性能,以酒石酸为碳源、尿素为氮源,用溶胶凝胶法制备氮掺杂碳包覆硅酸亚铁锂复合材料(NCLFS),通过元素分析、XRD、SEM、拉曼光谱、XPS、恒电流充放电测试和交流阻抗谱等方法对样品的结构及电化学性能进行表征。结果表明:NCLFS复合材料由平均粒径为23 nm的Li2FeSiO4纳米晶组成,较小的粒径能够缩短锂离子扩散路径,提高锂离子的迁移速率;N的引入,提高了NCLFS材料的电导率;与无尿素掺杂的CLFS材料相比,NCLFS复合材料表现出了更高的比容量、优异的倍率性能和循环稳定性,0.2 C放电倍率下,放电比容量高达223.2 mA·h/g(相当于1.34Li+),循环100周后仍能保持192.9 mA·h/g。     

MOFs及其衍生物在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因高比容量、高能量密度、低成本和环境友好等显著优点，有望成为取代锂离子电池的下一代高比能电池。然而，锂硫电池的实际应用严重受限于电极材料中存在的系列问题，如较低的离子/电子传导性、多硫化物的穿梭效应、充放电中较大的体积变化和锂负极的稳定性等。将硫与各类载体材料结合来提高活性材料的利用率和电池循环稳定性成为当前的研究热点。在已报道的各类载体材料中，具有丰富的孔道和开放活性位点的金属有机框架及其衍生物材料因其优异的结构特点引起了人们的广泛关注。总结了金属有机框架及其衍生物在提高硫正极循环稳定性中的应用进展，并对其在锂硫电池中的发展趋势进行了展望。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究

磷酸钒锂被认为是最有潜力的锂离子电池正极材料之一,具有理论比容量高、循环性能好、工作电压高等优点。但是,较低的电子电导率和离子传导率限制了它的应用。通过碳包覆、金属离子掺杂、纳米化、控制形貌等改性方法可以大大提高其电化学性能。本文综述了以上几种改性方法的研究进展,同时对磷酸钒锂的应用前景进行了展望。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究概况

磷酸钒锂具有价格低、比容量高、放电电压高、循环寿命长等优点,成为近年来研究较多的正极材料之一.本文介绍了磷酸钒锂的结构特点和电化学性能,对磷酸钒锂的制备方法及改性研究进展进行了综述,同时对该材料的发展方向和前景进行了展望.     

新型钴基氮掺杂碳材料的制备及其催化应用

以四羧基苯基卟啉(TCPP)一步法合成钴卟啉基金属有机配位聚合物(Co-CoTCPP-MOPs),并将其负载在活性炭上,在氮气气氛下高温热解制备了钴基氮掺杂碳材料(CoO_x-N/C)。利用FT-IR、TG-DSC、XRD、SEM、TEM、XRF和ICP等对催化剂进行表征。结果表明,以Co-CoTCPP-MOPs作为热解前驱体,能够有效阻止热解过程中钴物种的聚集。以苯甲醇氧化酯化反应对催化剂CoO_x-N/C的催化氧化性能进行研究,结果显示,在750℃条件下,热解得到的催化剂具有最优异的催化性能,苯甲醇的转化率为98.4%,苯甲酸甲酯的收率达到最高,为94.8%。     

掺氮木质素基碳微球用作钠离子电池负极材料

为了提高碳材料作为钠离子电池负极的首次库伦效率和比容量,采用三聚氰胺作为氮源,利用简单的喷雾干燥法制备出掺氮木质素基碳微球(NLC),通过TEM、XPS表征其结构,并测试其电化学性能.结果表明:木质素基碳微球为典型的硬碳结构;氮元素成功地掺杂进了碳材料;在电流密度为20 m A/g时,木质素基碳微球的可逆比容量为123 m Ah/g,首次库仑效率为36.28%,而掺氮后的木质素基碳微球可逆比容量为205m Ah/g,首次库仑效率为51%.对比发现,掺杂氮元素可引入缺陷,提高碳材料的电子导电性,不仅增加了钠离子电池的比容量,同时首次库仑效率也得到了提升.     

硫化聚丙烯腈凝胶的制备及其锂硫电池性能

为了提高硫化聚丙烯腈(SPAN)正极材料的电化学性能,以二甲基亚砜为溶剂,以去离子水为非溶剂,采用热致相分离法制备了聚丙烯腈凝胶(PAN)_g,然后引入水合肼使PANg的分子链间发生N—N交联,制备出化学交联的聚丙烯腈凝胶(PAN_g+N),最终通过高温载硫法制得了硫化聚丙烯腈凝胶(SPAN_g+N)。利用SEM、TEM、FTIR、XRD等方法研究了材料的结构和物相特征。结果表明：交联结构的SPAN_g+N具有高度互联的三维网络结构,结构稳定性及电化学性能均得到显著提高。在0.5 C的电流密度时,首圈放电比容量为1 219.8 mA·h/g,循环100圈后的比容量为1 000.6 mA·h/g,容量保持率达到82.03%,平均每圈衰减率为0.18%。     

锂离子电池正极材料Co3+掺杂LiNiO2的制备及其放电容量

以氢氧化镍和氢氧化锂为原料，通过灼烧氧化法合成了锂电池正极材料镍酸锂，制备了结晶度高、层状始构的钴掺杂镍酸锂。实验结果表明，所制备的钴掺杂镍酸锂放电容量达到180mAh／g。     

锂离子电池正极材料的制备方法

综述了锂离子电池正极材料的工作原理、应具备的结构与性质以及目前最具有吸引力的三种正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。通过比较这三种正极材料的制备方法和电化学性能，讨论了这些材料存在的问题和相应的解决方法。     

锂离子电池正极材料LiCoMnO4制备及其电化学性能研究

尖晶石结构的LiCoMnO4由于含有Li离子和价态可变的Co离子、Mn离子,可以作为锂离子电池的正极,在输出电压为5.3 V左右时具有高能量密度优势.但其合成过程中产生的Li2MnO3非活性杂质,会影响其充放电容量.采用正交试验研究方法,讨论了锂过量程度、原料球磨粒径、成型压力、烧结温度4个因素对LiCoMnO4相纯度...     

聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及其超级电容性能

采用化学氧化聚合法以不同浓度的苯胺单体制备聚苯胺(PANI-1和PANI-2),采用相同方法在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)悬浮液中制备聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料(PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2)。利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对合成材料的超级电容器性能进行研究分析。在0.2 A/g电流密度下进行恒电流充放电, PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2复合材料可以获得较高的比电容。同时, PANI/NCNTs复合材料也具有优异的倍率性能和充放电稳定性,这都表明该复合材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。