碳包覆硫化锑纳米棒的制备及其储钠研究

以三氯化锑(SbCl3)和九水硫化钠(Na2S·9 H2O)为原料,以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,以乙二醇为辅助溶剂,在200℃温度条件下,采用溶剂热法成功制备了一维直径为80～190 nm,长度约为40μm的Sb2S3纳米棒材料,并对该合成材料进行碳包覆.将该合成材料作为钠离子电池负极材料时,表现出优异的储钠性能.对于Sb2S3/C电极,在电流密度为200 mA/g时,首次放电比容量为1019.2 mAh/g,循环50次后,比容量保持在566.8 mAh/g,当电流密度提高为500 mA/g时,循环100次后,比容量保持在480.4 mAh/g.     

锂离子电池SiO/C负极材料制备与嵌锂性能研究

以沥青为有机碳源,利用高能球磨和高温热解法制备得到一种循环稳定性能和倍率性能均很优异的SiO/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),对材料的结构和表面形貌进行表征。通过恒电流充放电和循环伏安测试了材料的电化学性能。结果表明,在100mA/g电流密度下,SiO/C电极的首次放电、充电比容量分别为1223.1mAh/g、827.3mAh/g,30周充电比容量保持在748.1mAh/g。即使在500mA/g电流密度下,仍然保持有430mAh/g左右的可逆容量。     

SDBS对水热合成Zn_2SnO_4纳米颗粒储锂性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂采用水热法合成了Zn_2SnO_4纳米颗粒,反应过程中添加和不添加SDBS会对样品产生影响。添加SDBS合成的样品颗粒粒径较小,约为70 nm,并且粒径分布均匀。将其用作锂离子电池的负极材料,在50 mA/g的电流密度下进行充放电循环,具有1 619 mAh/g的首次放电比容量,在50、100、200、400、600和1000 mA/g的电流密度下进行倍率性能测试,在各电流密度下循环5次后,材料的放电比容量分别为883、658、509、380、295、165 mAh/g,当电流密度重新返回50 mA/g时,电极仍具有716 mAh/g的比容量,各放电比容量均高于同条件下没有添加SDBS的样品的比容量。     

黄腐酸基催化石墨化炭材料的制备及储钾特性

通过以黄腐酸为碳质前驱体,硝酸铁为催化剂,以催化石墨化法制备出具有两种碳结构(膨胀石墨和微孔炭)的硬炭材料。材料中类石墨微晶的层间距为0.352 nm,XRD结果表明材料d₀₀₂约为0.360 nm,表现出材料的结构特异性。在应用于钾离子电池负极中时,样品FA-9在25 mA/g电流密度下具有402 mAh/g的首次可逆比容量,在1 A/g电流密度下循环500周后比容量可达95 mAh/g,容量保持率达到67.5%。     

硬炭作为钠离子电池炭负极材料的研究

报道了以商品化硬炭作为钠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)对其结构进行表征;利用恒电流充放电、循环伏安和阻抗谱技术对电化学性能进行了测试。结果表明:硬炭呈现无序乱层多孔结构,比表面积为2.2 m2/g,层间距远大于石墨负极材料(0.38 nm)。该硬炭材料对钠离子电池表现出较好的嵌入/脱嵌钠的容量、倍率性能和良好的循环性能。在20 m A/g电流密度下的首次嵌钠比容量为361.7 m Ah/g,脱钠比容量为259.8 m Ah/g,首次效率为72%;在40 m A/g电流密度下循环100次的比容量保持在250m Ah/g,容量保持率99%,是一种具有应用潜力的储钠负极材料。     

多孔石墨烯的制备与储锂性能研究

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,亲水性的聚苯乙烯球为模板,将两者液相分散,通过简单的冷冻干燥和热还原法制备出多孔石墨烯(PG)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等一系列表征测试手段研究了PG材料的形貌及结构特征。将其组装成纽扣电池,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,PG在30 mA/g电流密度下的首次可逆比容量可达822 mAh/g,循环和倍率性能较好,在50 mA/g电流密度下经过200次循环后仍可保持690 mAh/g的比容量,在0.5 A/g的大电流下经400次长循环后仍具有450 mAh/g的比容量。     

以蒲草绒为碳源制备多孔碳及其在电化学中的应用

以蒲草绒为生物质碳源制备了具有高比表面积的多孔碳材料,其在超级电容器以及钠离子电池方面得到了较好的应用,并研究了不同活化比例对其电化学性能的影响。最佳比例条件下,0.5A/g的电流密度下,制备的碳材料在超级电容器中可以得到260F/g的比电容值,循环2500圈之后可以保持初始容量的92.7%;而在其作为钠离子电池负极的应用上,0.05A/g的电流密度下,其比容量可达245mAh/g;在大倍率(10A/g)下,其比电容仍然高达87mAh/g,在1A/g循环1000圈之后,其容量衰减仅衰减了16.4%,在5A/g循环1000圈仅衰减了11%,表现出了良好的电化学性能。     

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.     

新型锂离子电池正极材料LiMnBO3的制备及其性能

以Li2CO3,MnO2和H3BO3为原料,在烧结温度大于800℃时得到了具有六方结构的单相LiMnBO3.充放电测试结果表明:加入高比表面积的碳黑和机械球磨使其比容量和循环性能得到很大改善,但充放电电流的大小会影响其循环性和比容量.800℃烧结温度下得到的LiMnBO3在电流密度为10 mA/g和20 mA/g时得到的首次放电比容量分别为82.5 mAh/g和81.8 mAh/g,循环25周后容量的保持率分别为74.7%和66.9%.850℃下得到的LiMnBO3在10 mA/g的电流密度下首次放电比容量为62.9 mAh/g,第九个循环后比容量仅为29.7 mAh/g.扫描电子显微镜(SEM)测试结果显示,烧结温度为850℃时所得产物的粒径明显增大,这是造成其容量衰减严重的主要原因.     

喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响

通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。     

二氧化锡/石墨复合负极材料制备与电化学性能

以氯化亚锡和天然石墨为原料,通过化学沉积和高温烧结制备二氧化锡/石墨复合材料。材料表征发现,纳米二氧化锡颗粒(约50 nm)均匀沉积在石墨鳞片表面。纳米二氧化锡颗粒作为储锂母体可有效缓解体积效应。石墨鳞片作为SnO2颗粒的载体,不仅使得SnO2分散更加均匀,还能有效地抑制锡颗粒充放电时发生团聚和粉化,提高材料的循环稳定性。实验分析了不同组成的SnO2/石墨复合材料的电化学性能。结果表明,制备的材料表现出优异的电化学性能,其在100 mA/g的电流密度下循环时,比容量保持在450 mAh/g以上;在2.4 A/g的电流密度下循环的可逆比容量也在230 mAh/g以上。     

锂硫电池复合正极材料的制备及性能研究

以3-丁基噻吩作为导电聚合物,三聚硫氢酸作为交联剂,采用自由基法制备环状结构锂硫复合正极材料。用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪和扫描电镜来表征材料的结构和形貌,结果表明,复合材料形成了明显的环状结构,相互间结合紧密,硫含量大约为质量分数60%。电化学性能测试表明,当电流密度为167.5 mA/g时,电池的首次和第100次放电比容量分别为1 356和910 mAh/g;当电流密度增加到3 350 mA/g时,放电比容量仍然有498 mAh/g,说明制备的复合正极材料大倍率电化学性能好,具有强的结构稳定性。     

纳米添加剂对镍氢电池正极电化学性能的影响

采用制备的纳米氧化锌(均匀沉淀法)和碳纳米管(化学气相沉积法)作为正极添加剂,掺杂制备两种不同正极极片。研究了正极中添加不同含量在不同放电制度下对MH-Ni电池电化学性能的影响。结果表明,在30 mA/g恒电流密度放电条件下,添加纳米氧化锌(ZnO)的模拟电池有助于提高放电性能,第80次循环时添加量为2%的放电比容量最高为259.2 mAh/g;但在60 mA/g恒电流密度放电条件下,模拟电池中添加碳纳米管(CNTs)的作用比较明显,添加量为1%CNTs的在第80次循环时放电比容量为260.3 mAh/g,而且放电平台比较平稳。     

Al~(3+)掺杂Na_(0.44)MnO_2正极材料的制备与储钠性能研究

NaO_(0.44)MnO_2具有开放的框架和三维隧道结构,是一种优良的钠离子电池正极材料。采用固相法制备了Al~(3+)掺杂的Na_(0.44)MnO_2,并通过形貌、结构分析以及各种电化学手段研究了Al~(3+)掺杂对Na_(0.44)MnO_2材料储钠性能的影响。研究结果表明,适量的Al~(3+)掺杂能有效提高Na_(0.44)MnO_2材料的倍率和循环性能。Al~(3+)掺杂量为1%(Al与Mn的摩尔比为0.01:0.99)的样品在30 C(1 C=120 mA/g)的电流密度下具有76.5 mAh/g的放电比容量,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率高达70.0%。相比之下,未掺杂的样品在30 C下的比容量仅有45.7 mAh/g,且在1 C下循环1 000次之后容量保持率仅为47.0%。这些结果表明掺杂Al~(3+)能够在一定程度上提高Na_(0.44)MnO_2在循环过程中的稳定性,提高Na~+在Na_(0.44)MnO_2中的嵌入/脱出反应速度,为发展高容量和高稳定性钠离子电池正极材料提供了一种新途径。     

锂离子电池SiO／C负极材料制备与嵌锂性能研究

以沥青为有机碳源,利用高能球磨和高温热解法制备得到一种循环稳定性能和倍率性能均很优异的SiO／C复合材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）,对材料的结构和表面形貌进行表征。通过恒电流充放电和循环伏安测试了材料的电化学性能。结果表明,在100mA／g电流密度下,SiO／C电极的首次放电、充电比容量分别为1223．1mAh／g、827．3mAh／g,30周充电比容量保持在748．1mAh／g。即使在500mA／g电流密度下,仍然保持有430mAh／g左右的可逆容量。     

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%。     

高能球磨制备钠离子电池负极材料CuP_2/C

采用高能球磨工艺,以金属铜粉、导电炭黑SP及廉价、无毒的商业红磷为原料,在氩气气氛中球磨处理36 h,合成二磷化铜(CuP_2)/C负极材料。用XRD、SEM技术分析材料的结构和形貌,用恒流充放电、循环伏安(CV)测试材料的电化学性能。纯CuP_2的容量衰减较快;CuP_2/C复合材料由于导电性良好的碳材料与硬的金属磷化物相互挤压,形成软硬镶嵌的片层结构,不仅改善了单一CuP_2的团聚现象,而且增强了导电能力,电极的循环稳定性得到改善。以100 mA/g在0.01~2.50 V循环,CuP_2/C复合材料的首次放电、充电比容量分别为796.15 mAh/g、450.44 mAh/g,首次循环的库仑效率为56.6%,第100次循环的放电、充电比容量维持在489.53 mAh/g、488.00 mAh/g,库仑效率为99.7%。     

SnO2/石墨烯纳米复合材料的制备及储锂性能

将氧化石墨烯与SnCl2·2 H2O水溶液混合,搅拌过程中滴入氨水,经空气中干燥,最后在氩气气氛中退火制得SnO2/石墨烯纳米复合材料.X射线衍射(XRD)表征确定了SnO2纳米颗粒的晶格结构.场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)表明:SnO2纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层中,且两者结合紧密.作为锂离子电池负极材料,所制备的纳米复合材料的首次可逆比容量为970 mAh/g,以50 mA/g的电流密度循环50次后比容量为639 mAh/g,表现出优越的循环性能.同时,该复合材料具有良好的倍率性能.     

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%。     

喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。