Si/AG/C复合负极材料的制备及性能研究

以硅、人造石墨和蔗糖为原料,通过高温裂解法制备了硅/石墨/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)分析材料的形貌和结构,复合材料制备成电极后,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学交流阻抗频谱(EIS)测试其电化学性能。结果表明:裂解碳将石墨和硅紧密包裹,高温后硅和石墨仍为晶体结构;在600~900℃,复合材料脱锂比容量随温度升高而增加,首次脱锂比容量在1 000~1 100 mAh/g,复合材料循环40次后比容量保持在418~543 mAh/g。紧箍包裹结构的硅/石墨/碳复合材料兼有石墨循环性好和硅容量高的特点。     

碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究

为提高锂离子电池商容量Si/C复合负极材料的电化学性能,采用喷雾干燥法制备了核壳结构的碳包覆Si/C复合材料.碳包覆Si/C复合材料为近球形颗粒,形貌规整,粒度分布均匀,呈正态分布,其物相结构和嵌脱锂的电化学反应与Si/C复合材料保持一致.碳包覆后,减小了充放电过程中复合材料电极的极化,电压滞后现象得到了显著的改善.碳包覆Si/C复合材料的最大放电比容量为512 mAh/g,略低于包覆前的材料,但循环稳定性大大提高,50次循环后的容量保持率为96%.     

以玉米芯为碳源的碳/硫复合正极材料的制备和研究

采用磷酸活化法制备玉米芯活性炭,并将其与单质硫热复合制备了碳/硫正极复合材料。通过XRD、BET、SEM等材料分析测试手段,对材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。测试结果表明,玉米芯活性炭能抑制多硫化物的溶解,减少活性物质硫的损失,从而提高碳/硫复合材料的放电比容量和循环性能。在0.2mA/cm2的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g,循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g,容量保持率达89.75%。     

微米级硅/碳复合材料的结构与储锂性能

使用球磨/热解复合工艺制备锂离子电池用微米级硅/石墨/碳复合材料。因独特的结构,合成的硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为100 mA/g时表现出较高的首次库仑效率82.7%和882.6 mAh/g的首次可逆比容量,循环100次的容量保持率为85.6%。将硅/石墨/碳材料和商业化石墨混合,可获得循环性能更好的硅/碳复合材料,其中硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料与石墨的质量比为3∶7时,得到的混合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为50 mA/g时,具有501.7 mAh/g的首次可逆比容量和81.0%的首次库仑效率,循环100次的容量保持率为98.2%。     

高稳定性NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料的制备与表征

通过固相法合成了具有典型NASICON结构的NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料,碳质量分数为5%。以该材料为负极,以制备的λ-MnO_2为正极,在1 mol/L的Na_2SO_4水溶液中测试了NaTi_2(PO_4)_3/C复合材料的电化学性能。结果表明:在0.1C下该材料的比容量达到82 mAh/g;在1.5C下初始比容量达到54 mAh/g,500次循环后为48 mAh/g,容量保持率为88.9%。NaTi_2(PO_4)_3/C材料具有优良的循环性能和倍率特性,且材料的制备工艺简单,绿色环保,作为水系钠离子电池的负极具有较好的应用前景。     

锂离子电池硅碳复合材料中硅含量的测定

分别用氟硅酸钾容量法、氯化铵重量法和硅钼蓝光度法测定锂离子电池硅碳混合、复合材料中硅的含量。3种测试方法的结果一致,表明方法可靠可行。校正硅含量后,对硅碳复合材料进行测试,以0.53 A/g的电流在0.01~1.50 V充放电,材料的可逆比容量从1 300 mAh/g修正为1 650 mAh/g;循环280次,材料的比容量仍稳定在1 600 mAh/g以上。     

硅碳复合负极材料的制备及其性能

分别采用乳化沥青和固体粉末沥青为包覆剂制备了硅碳锂离子电池负极材料,对材料进行了XRD、SEM表征,以及进行了循环伏安法等测试。使用乳化沥青为包覆剂制备的硅碳复合负极材料为类球状,形貌规整,首次容量为522mAh/g,效率达88.8%,循环10次后平均每周容量衰减1.6mAh/g。使用固体粉末沥青为包覆剂制备的硅碳负极材料为无规则形状,首次容量为480mAh/g,首次库伦效率为87.9%,循环10次后平均每周容量衰减1.9mAh/g。使用乳化沥青为包覆剂整体性能要好于使用固体粉末沥青为包覆剂制备的硅碳复合负极材料。     

纳米SnS/C复合物作为锂电池负极材料的研究

采用高能球磨法制备了纳米SnS/C复合材料,通过XRD、SEM和TEM等结构和形貌实验表明可以通过高能球磨法直接合成SnS纳米颗粒,并实现碳的均匀包覆。恒流充放电实验显示SnS/C复合材料的可逆比容量为1 107m Ah/g,达到理论比容量的97.4%,基本实现可逆的转化反应和合金化反应。这种材料在800 mA/g的电流密度下仍能达到854 m Ah/g的可逆比容量,显示了高的倍率性能。这些优异的电化学性能主要由于通过电化学还原反应生成的纳米Sn具有高的电化学活性。以及生成物Li2S的隔离作用和导电碳网络的缓冲作用,有利于保持材料结构的稳定和电化学反应的可逆进行。这种高性能纳米SnS/C复合材料为高比能锂离子电池的发展提供了可选体系。     

类棒状C/Ni/MoO2复合材料的制备及电化学性能

通过P123辅助水热法制备柱状的NiMoO4前驱体材料,然后采用一步煅烧还原的方法得到类棒状的C/Ni/MoO2复合材料.分别运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对C/Ni/MoO2复合材料的组成、结构、形貌进行了表征.该复合材料中的碳基质与Ni颗粒共同构筑了良好的三维导电网络以及作为非活性材料,有效地缓冲了MoO2脱嵌锂过程中的体积膨胀.对锂半电池电化学性能测试结果显示,在100 mA/g电流密度下循环100次后,材料可逆比容量为686 mAh/g,库仑效率为99％;倍率测试中,1000 mA/g电流密度下,可逆比容量仍能保持在376.5 mAh/g.     

聚苯胺改性对MCMB电极性能的影响

为了改善中间相碳微球(MCMB)的电化学性能,用聚苯胺对其进行改性,制备出聚苯胺/中间相碳微球复合材料.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,并将复合材料用作锂离子电池负极材料,研究了它作为负极的电化学性能,并初步探讨了化学机理.研究结果表明:通过聚苯胺改性,中间相碳微球的可逆比容量从292.6 mAh/g增加到333 mAh/g以上,且前25次循环的可逆容量没有衰减.这种改善是由聚苯胺的表面修饰及过硫酸铵的氧化作用引起的.     

硫酸体系超级电容器碳负极材料的研究

以钛板为集流体,研究了在非对称超级电容器碳负极材料中添加不同石墨导电材料对其性能的影响;结果表明:添加的石墨导电材料降低了等效串联电阻,通过抑制析氢添加剂有效抑制了碳负极H2的析出,使碳电极活性物质的比容量达到130 F/g。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

黏结剂对硬碳负极材料性能的影响

硬碳作为钠离子电池负极材料,具有成本低、容量高和循环性能好等优势,黏结剂种类的选取对硬碳材料性能有很大的影响。选用油系聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂,以及水系海藻酸钠(SA)、聚丙烯酸钠(PAANa)和羧甲基纤维素(CMC)黏结剂,研究黏结剂种类对硬碳材料性能的影响。相比于油系黏结剂,水系黏结剂更适用于硬碳材料。SEM和极片电阻率结果显示,水系黏结剂的分散效果更好,制备的极片电阻率更低。电化学测试结果表明,水系黏结剂制备的电池电化学性能更优,首次库仑效率(ICE)均高于87%,而油性黏结剂PVDF制备的电池ICE仅有70.5%。SA和PAANa两种水系黏结剂制备的电池以1.0 C在0.01～2.50 V循环100次,可逆容量稳定在320 mAh/g左右,而CMC和PVDF制备的电池分别仅为270 mAh/g、260 mAh/g,且SA和PAANa制备的电池电化学阻抗最低。     

碳材料对硫/碳复合材料性能的影响

以活性炭、乙炔黑、多壁碳纳米管和超级电容器用有机系活性炭(OAC)作为碳材料,通过分段加热的方式制备锂硫电池正极用硫/碳复合材料。元素分析、XRD、SEM、比表面积分析、循环伏安和恒流充放电等实验结果表明:OAC的综合性能最好,具有2 304.80 m2/g的比表面积和1.138 3 cm3/g的孔容,与硫复合材料以0.2 mA/cm2的电流在1.5~3.0 V充放电,首次、第20次循环的放电比容量分别为1 189.2 mAh/g和1 068.7 mAh/g,第20次循环的容量保持率为89.87%。     

超级动力电池用炭材料对负极活性的影响

由超级电容器和铅酸电池组成的铅炭超级电池是一种新型电化学储能装置,相对传统铅酸蓄电池而言寿命更长、功率更高,在混合动力汽车上具有非常广阔的应用前景。其创新性的突破在于将高定向热解石墨电解后和配方水一起加入到铅炭超级电池负极活性物质中,对其析氢电位、电位分布和容量进行实验分析,得到了在此条件下炭材料会在铅炭超级电池负极活性物质中均匀分散,并且经过氯化亚砜作用后,电极自放电程度低、析氢速率小的结果。     

锂离子电池硅碳复合负极材料研究进展

硅碳负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料。关于硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究是近年来该领域的研究热点。不同的实验方法和原料都会对复合材料的性能产生重要的影响。按碳材料的分类综述了近几年关于硅碳复合材料的研究进展,并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点。此外,还初步讨论了硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究趋势。     

氧化锌在镍氢动力电池中的应用

以氧化锌(ZnO)为添加剂,制备了加锌MLNi_(3.9)Co_(0.6)Mn_(0.3)Al_(0.3)贮氢合金电极。添加0.5%的ZnO制作的电池,初始开路电压为1.20 V;在1.0~1.6 V循环,0.2 C首次放电比容量达到291.7 mAh/g,第100次循环的容量保持率为95.88%,相比于空白MLNi_(3.9)Co_(0.6)Mn_(0.3)Al_(0.3)电极,分别提高了0.39 V、31.6 mAh/g和5.70%。用该电极制作的200 Ah镍氢动力电池,搁置电压大于1.20 V,在0.8~1.6 V循环,0.2 C首次放电容量达到200 Ah,而未加锌的合金电极制作的电池,第3次循环才达到额定容量。ZnO的加入不影响电池标准循环寿命、荷电保持和容量恢复能力。     

MH/Ni电池失效原因

通过MH/Ni电池的电极材料性能 ,内压及内阻的变化 ,综合分析电池失效的原因 ,并阐明它们之间的联系。为提高MH/Ni电池的使用寿命 ,关键在于研制具有高贮氢容量 ,低析氢平台分压 ,抗氧化能力强 ,并具有氢氧化合催化能力强的贮氢材料。     

碳热还原法制备负极复合材料Sn/C

通过碳热还原法,以纳米碳、改性天然石墨为碳源还原SnO2,并用沥青进行二次碳包覆,制备了锂离子电池负极复合材料Sn/C。对样品进行了XRD、SEM分析及充放电性能测试。SnO2被过量的碳还原,形成粒径为1～2μm的金属Sn球。以改性天然石墨为碳源制备的样品,首次充电(脱锂)、放电(嵌锂)比容量分别为412.4 mAh/g和591.1 mAh/g;第20次循环的充电比容量为342.1 mAh/g,库仑效率从第2次循环开始均在97.0%以上。     

铅碳超级电池混合负极的研究

超级电池是目前很多科研工作者关注的研究领域.制备铅碳超级电池的关键是负极,本文通过研究不同碳材料对混合负极的影响,制备出了具有较高放电容量的铅碳超级电池.循环伏安测试表明,混合负极中活性炭含量为1.0％时电极的可逆性最好,活性炭含量为8.0％时,电极表现出明显的电容特性.混合负极中添加球形石墨的电池低温性能最好,而且在循环过程中电池的失水和内阻变化都较小,并能有效抑制负极铅颗粒的团聚.