中间相沥青基炭负极材料的制备及性能

石油系中间相沥青(MP)经3种方法处理后,对其进行X射线衍射、扫描电镜和电化学性能分析.结果表明:中间相沥青经溶剂萃取-氧化-炭化-石墨化后,作为锂离子蓄电池负极材料,首次充电比容量为422 mAh/g,首次效率为91%,20次循环后比容量保持为375 mAh/g,比石墨的理论比容量要高;经氧化-炭化-石墨化后的MP,电化学性能要差一些,首次充电比容量为401 mAh/g,首次效率为76.5%,稳定后比容量为294 mAh/g;未经石墨化的MP没有明显的充放电平台,充放电曲线呈V字型,比容量仅为194 mAh/g.与已商业化的中间相炭微球相比,中间相沥青基负极材料制备工艺简单,成本低,比容量高,若可以进一步提高其充放电效率,将具有很好的应用前景.     

高倍率型微米级单晶锂离子电池正极材料

主要研究了具有微米级单晶改性正极材料LiMn1.82Al0.18O4的基本物理和电化学性能,并考察了该材料在18650型高功率锂离子电池中的应用。通过扫描电子显微镜法(SEM)照片可看出该材料由平均粒径为6～8μm的具有八面体单晶颗粒组成,比表面积小于0.4m2/g,振实密度可达2.4g/cm3。电化学性能测试表明,样品LiMn1.82Al0.18O4在3.0～4.35V(vs.Li/Li+)充放电电压范围内,可逆比容量可达100mAh/g。以该材料为正极材料的18650型高功率锂离子电池容量可达1000mAh,30C倍率放电容量保持率达到0.2C倍率下的92%以上,具有优异的倍率性能。     

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。     

对苯二甲酸锂负极材料的溶剂热法合成

采用溶剂热法制备了对苯二甲酸锂(tpaLi2)配位聚合物锂离子电池负极材料,并用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线单晶衍射、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试对其结构、形貌和充放电性能进行了表征。结果表明:材料属于单斜晶系,P2(1)/c空间群,具有三维孔洞的配位聚合物框架结构,平均粒径在7～8μm。首次充电和放电比容量分别为98、180 mAh/g,循环40次后充放电容量分别为67、68 mAh/g。通过对比实验,分析了合成方法对性能的影响,提出了改进电化学性能的途径。     

合成条件对LiFePO4正极材料性能的影响

采用二步固相法合成橄榄石型LiFePO4锂离子电池正极材料,研究了烧结时间和温度对材料性能的影响,采用XRD、SEM和充放电测试等对材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析.结果表明:在750℃下烧结24 h合成的LiFePO4材料具有完整的结晶度、规则的晶体形貌和均匀的粒径(约0.5 μm),以0.2 mA电流充放电的首次放电比容量为136.1 mAh/g.     

LiFePO4/C正极材料的制备及性能研究

采用高温固相法合成LiFePO4/C正极材料,并对其物理特性和电化学性能进行了分析。研究结果表明,该材料具有较高的振实密度、均匀的粒度分布、较小的比表面积,且具有单一的橄榄石结构,没有其它杂相。实验电池测试表明,材料具有较高的放电比容量及平稳的放电平台,0.2C充放电时,放电比容量达到152.5mAh/g。为了进一步评估该材料的循环性能,制造了以该材料为正极活性物质的2.2Ah标准软包装锂离子电池。电池经3000次充放电循环,其放电容量仍有1 919mAh,放电容量保持率为84.5%,结果表明材料的循环稳定性能优良。     

采用医用棉花制备锂离子电池负极材料

用KOH活化生物质医用棉花制备多孔碳材料.采用SEM、XRD、拉曼光谱、N2吸-脱附和透射电子显微镜(TEM)等测试进行结构和形貌分析;用恒流充放电测试研究电化学性能.医用棉花与KOH质量比为1:3时,样品的比表面积最大且具有多级孔结构,用做锂离子电池负极材料时的电化学性能较好.在0.01～3.00 V循环,0.10 A/g首次充、放电比容量分别为492.4 mAh/g和996.1 mAh/g;以0.50 A/g循环150次,库仑效率为99.8％.     

LiFePO4/C复合材料中的碳源研究

分别以蔗糖、酚醛树脂、聚丙烯作为碳源,采用高温固相法制备了橄榄石型锂离子电池正极LiFePO4/C复合材料,并考察不同碳源对合成的LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用XRD、SEM、拉曼光谱分析、恒电流充放电测试和交流阻抗分析等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,以聚丙烯为碳源合成的LiFePO4/C材料具有最佳的电化学性能。0.1C的放电比容量为154.9mAh/g,在2C下的放电比容量达131.3mAh/g,循环30次后容量为130.1mAh/g。     

碳结构对铝离子二次电池电化学性能的影响

为了研究碳材料结构对铝离子二次电池充放电性能的影响,选取热解石墨、中间相炭微球、树脂碳三种不同碳材料作为正极,高纯铝箔作为负极,离子液([EMIM]Cl-AlCl3)作为电解液,进行恒流充放电性能研究。研究结果表明:不同结构的碳材料对铝离子二次电池的充放电性能有较大的影响。其中以含石墨化碳成分的热解石墨和中间相炭微球作为正极材料时,铝离子二次电池在低电流密度下(30 mA/g)具有较高的放电比容量(分别为75、68 mAh/g)和相对较好的库仑效率(分别为83%、82%)。而以硬碳为主要成分的树脂碳作为正极材料时,铝离子二次电池的放电比容量较低,在30mA/g的电流密度下放电比容量仅为58 mAh/g左右,且库仑效率极低,仅为45%。     

自聚物裂解工艺制备5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

采用溶胶凝胶法的新型自聚物裂解工艺合成5 V锂离子电池LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,经XRD、SEM和充放电循环测试,合成材料具有尖晶石结构,粒径大小分布均匀,在0.2 C充放电下首次放电比容量达到141 mAh/g,循环100次容量保持率为93%,与其它溶胶凝胶法的柠檬酸乙二醇工艺和高分子PAA工艺合成材料相比,电化学性能良好。     

膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究

报道了以超低温膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及氮气吸脱附测试(BET)对其物相、表面形貌及结构进行表征;利用恒电流充/放电对其电化学性能进行了测试。结果表明:超低温膨胀石墨呈现出蜂窝状多孔结构,比表面积为54 m~2/g。该材料表现出较好的脱/嵌锂容量和良好的循环性能,在100 m A/g的电流密度下,首次可逆比容量达到410 m Ah/g;循环220次后,比容量仍能维持在400 m Ah/g,容量保持率高于95%,是一种具有很好应用前景的储锂负极材料。     

粘结剂和集流体对石墨负极电化学性能的影响

本文以比容量作为主要衡量标准,对粘结剂和集流体与石墨负极电化学性能的关系进行了研究。结果表明:以聚四氟乙烯(PTFE)乳液为粘结剂时,采用碾压法成型的石墨负极在PTFE的配比为5％时的比容量最高。其前三次循环的平均比容量可高达452mAh/g。采用涂布法成型时,石墨电极采用N—甲基吡咯烷酮比用二甲基乙酰胺作粘结剂聚偏氟乙烯的溶剂的比容量更高。其前10次循环的平均比容量达到183mAh/g。另外,本文还探讨了五种不同集流体对石墨负极比容量的影响,发现铜箔优于铜网,不锈钢网优于其他金属网。     

扣式Li-LiFePO4蓄电池的研制

采用高温固相法合成了LiFePO4蓄电池正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究;考察了不同负极和电解液对扣式Li-LiFePO4蓄电池电性能的影响。研究结果表明,该方法所合成的LiFePO4为单一的橄榄石型晶体结构、晶粒较细、粒径分布较均匀;以0.1 C充放电,首次放电比容量为134.8 mAh/g,50次的平均放电比容量不小于128 mAh/g,其充放电效率在99.6%以上;以锂/铝合金作负极,LiAsF6/碳酸乙烯酯(EC) 二甲基四氢呋喃(2-MeTHF) 四氢呋喃(THF)为电解液所得扣式锂蓄电池的性能最好。     

AA 型 TAG-LiMn_2O_4 锂离子蓄电池

用Ｌｉ２ＣＯ３和ＥＭＤ高温合成得到的尖晶石（ＬｉＭｎ２Ｏ４）作阴极活性材料,与Ｌｉ配对做成试验电池,充电容量达１３０ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１０ｍＡｈ／ｇ,显示ＬｉＭｎ２Ｏ４有较好的充放电性能。对热解苯碳（ＰｙＣ）、处理的人造石墨（ＴＡＧ）、天然石墨（ＮＧ）和玻璃碳（ＧＣ）进行研究,发现ＴＡＧ有较好的充放电性能。用ＬｉＭｎ２Ｏ４做阴极活性材料,ＴＡＧ做阳极活性材料,组装成ＡＡ型锂离子蓄电池,初始放电容量为５４０ｍＡｈ,以０．２Ｃ（１００ｍＡ）恒流放电,６０ｍＡ恒流充电,电池循环寿命已达２００次。     

碳纳米管用于锂离子电池负极材料

采用碳纳米管(CNTs)作为锂离子电池负极材料的添加剂,测试了负极材料的电化学性能。结果表明:添加2%(质量比)的CNTs,使负极材料的首次充、放电容量分别提高29.4 mAh/g和45.1 mAh/g,经20次循环,容量未见衰减。这是由于CNTs具有较大的比表面积和较高的储锂能力。     

石墨烯纳米片-氧化亚钴负极材料制备与表征

采用水热法结合500℃高温焙烧制备了新型高性能锂离子电池负极材料石墨烯纳米片-氧化亚钴(GNS-CoO)复合材料。采用XRD及TEM等手段对石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料结构和形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料的循环性能明显优于氧化亚钴,以200mA/g进行充放电得到首次放电比容量为1040.2mAh/g,50次循环后放电比容量为1027.8mAh/g,显示出良好的循环稳定性。     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。     

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。     

Sn-Ni合金的电化学沉积法制备与性能

利用直流电沉积法在铜箔上沉积了锂离子电池负极材料Sn-Ni合金,并对其结构和电化学性能进行了表征和分析。所得Sn-Ni合金材料的粒径在1～2mm之间,主要成分为Ni3Sn2和Sn。将电沉积有Sn-Ni合金的铜箔经过干燥、压片后直接作为锂离子电池负极,其首次可逆比容量达到516mAh/g,首次库仑转换效率在75%。而传统涂浆法制备的Sn-Ni合金电极,首次可逆比容量为416mAh/g,首次库仑转换效率仅为27.5%。与传统涂浆工艺相比,直流电沉积法直接获得的Sn-Ni合金负极首次循环的可逆容量、库仑效率都有明显优势,但循环性仍有待于进一步提高。