锂离子电池正极材料LiFePO4/C的合成及性能

用溶胶-凝胶法和微波法相结合制备了碳包裹的LiFePO4/C材料.XRD、SEM和电化学测试表明:真空干燥下微波18min所得样品为橄榄石型非晶结构,粒径在30～100nm,0.2C充放电的首次放电比容量为120mAh/g,第16次循环的比容量为113mAh/g.     

石墨掺杂钛酸锂负极材料的合成及性能研究

以钛酸锂,二氧化钛,石墨为原料采用固相烧结法制备了Li4Ti5O12/graphite复合材料。采用X-射线衍射、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征。结果表明制得的Li4Ti5O12/graphite复合材料的首次可逆容量达到152mAh/g;在0.2C倍率下,经160次循环后,容量仍能保持111.5mAh/g。与纯Li4Ti5O12相比,Li4Ti5O12/graphite复合材料具有更高的可逆容量,表现出较好的循环性能,是一种优良的锂离子电池负极材料。     

掺碳LiFePO4的合成及性能研究

为提高LiFePO4的电化学性能,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并用XRD、SEM、电化学工作站及充放电测试等对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小,粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为141.9mAh/g,循环50次后容量下降了11.2mAh/g,以1C倍率首次放电比容量为126.5mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

锂离子电池负极用Sn/C复合材料的研究

以SnCl2为原材料,采用化学还原和葡萄糖水热法制备了Sn/C复合材料.采用XRD,SEM和EDS对复合材料进行了表征,并对材料的电化学性能进行了测试.结果表明,该复合材料为300～700nm大小的球形核壳结构,核为金属锡,壳为碳;复合材料的首次脱锂比容量为700mAh/g,循环40次后比容量稳定在450mAh/g,循环300次后仍保持约400mAh/g的比容量,具有优异的循环性能.     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料

以有机表面活性剂聚乙二醇(PEG)为碳源,采用共沉淀-微波法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,探讨了微波烧结时间对样品结构和性能的影响,并用XRD、TEM、激光粒度分析和恒电流充放电测试对LiFePO4/C样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:微波烧结9 min的样品为单一的橄榄石晶体结构和较好的电化学性能,在室温下,以0.1C、0.2C和1C进行充放电,首次放电比容量分别达到154.3mAh/g、139.7mAh/g和123.9mAh/g,循环20次后仍保持在152.3mAh/g、134.3mAh/g和118.5mAh/g.     

纳米氧化锰的制备及其电化学性能研究

用流变相-前驱物热分解法制备了纳米氧化锰粉末.用XRD、TEM和LPSA对粉末样品的组成、结构、粒度和形貌进行了表征.对MnO和LiMn2O4(由Mn3O4制备)的电化学性能研究表明,LiMn2O4具有较高的充放电容量和较好的循环性能,其首次放电容量为128mAh/g,经过20次充放电循环之后电容量仍有117.5～128mAh/g.而MnO的电化学性能欠佳.     

正四棱柱状LiFePO4/Ag/RGO三元复合材料的制备

以乙二醇作溶剂,采用溶剂热法,调节不同pH,合成了不同形貌的磷酸铁锂(LiFePO_4)纳米材料。对其进行银(Ag)/氧化石墨烯(GO)的复合,制得正四棱柱状LiFePO_4/Ag/RGO三元复合材料,并对其进行了测试。结果表明,在不同pH条件下合成的LiFePO_4/Ag/RGO三元复合材料均为橄榄石晶型LiFePO_4,在pH=10,0.2C倍率放电条件下,LiFePO_4/Ag/RGO三元复合材料的放电比容量达到154.06mAh/g,1C条件下50次循环容量保持率在96%以上。     

蜂窝状三维碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用研究

采用高温热解将Hummers法制备的氧化石墨(GO)还原并与多孔碳(DK)复合制得石墨烯-多孔碳(RE-RGO-DK),再利用化学法制得石墨烯-多孔碳/硫(RE-RGO-DK/S)正极复合材料。结果表明,该复合材料为蜂窝状形貌和笼状结构的无定形碳,表面被石墨烯覆盖。电化学性能测试结果显示,RE-RGO-DK/S首次放电比容量为1132mAh/g,50次充放电循环后比容量仍能保持640mAh/g,表现出良好的循环性能。     

LiFePO4/C正极材料的微波合成及性能研究

采用机械球磨结合微波辐射工艺合成C包覆锂离子电池正极材料LiFePO4/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了不同C源和掺C量对样品物相结构、形貌和电化学性能的影响.实验结果表明,微波法可以快速合成LiFePO4/C正极材料;以乙炔黑作为C源,掺杂8%(质量分数)所合成的样品具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为148.44mAh/g,10次循环后仍有144.74mAh/g,容量保持率为97.51%.     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的制备与性能研究

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料,以乙二酸为还原剂,在常温常压下经机械活化并还原嵌锂,形成无定形的5LiFePO4·Li3V2(PO4)3前驱体混合物,然后低温热处理合成出晶态的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3.分别研究了复合材料的物相结构、形貌、电化学性能.SEM图像表明合成的材料粒径小、分布均匀,一次粒径为100～200nm.充放电测试结果表明,650℃烧结12h制得的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3电化学性能优良,1C放电比容量高达158mAh/g,达到该复合材料的理论比容量(156.8mAh/g).复合材料具有良好的倍率性能和循环性能,在10C放电比容量高达114mAh/g,100次循环后容量几乎无衰减.循环伏安测试表明,复合材料的脱嵌锂性能优良,且明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3.     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元复合物的合成及其电化学电容性能

采用两步法制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,再以二元复合物为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备出SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元复合材料。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料结构和形貌进行物性表征,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料进行电化学性能研究,并讨论了不同含量的PPy对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PPy含量的增加而增大,最大达到305.3F/g。三元复合物电容性能增强源于SnO2、RGO与PPy三者的相互协同作用,以及材料层状结构和大的比表面积。     

锂离子电池负极材料PAN-ACF/SnO2的研究

以聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)和SnCl₂为原料, 采用溶胶-凝胶法制备PAN-ACF/SnO₂复合材料并将其用作锂离子电池负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)分析材料的组成及晶体结构; 用扫描电镜(SEM)观察样品形貌; 用热失重分析(TGA)对复合材料中SnO₂的含量进行测定; 用恒流充放电、交流阻抗(EIS)和循环伏安(CV)对复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能进行表征。结果表明, SnO₂的含量对产物的形貌、结构和电化学性能有重要的影响。所制得的PAN-ACF/SnO₂复合材料中SnO₂ 的晶格常数a=0.4739 nm和c=0.3181 nm, 为四方金红石结构。PAN-ACF表面在多次充放电过程中未发生明显变化。该复合材料用作锂离子电池负极材料时, 在电流密度为50 mA/g的条件下, SnO₂含量为41.9%的复合材料首次放电高达1824 mAh/g, 20次后容量仍保持在450 mAh/g左右并趋于稳定, 呈现出良好的循环性能。     

Au-Pt纳米颗粒/石墨烯-纤维素微纤维复合电极的制备与电化学性能

石墨烯和金属纳米是优异的导电纳米材料,为构建具有高效活性表面积的电化学传感界面,以玻碳电极作为导电基底,采用滴涂法结合一步电沉积成功制备了Au-Pt纳米颗粒/还原氧化石墨烯-纤维素微纤维(Au-Pt NPs/RGO-CMF)复合材料。SEM、原子力显微镜(AFM)、EDS和拉曼光谱分析表明,Au-Pt纳米颗粒均匀分布在RGO-CMF的薄层上,同时实现了氧化石墨烯(GO)还原为RGO。以铁氰化钾作为氧化还原探针对界面的电化学性质进行研究,在优化的实验条件下(循环伏安法电沉积:电位为?1.2~0 V,周期为20,电解质pH值为6,滴涂GO-CMF体积为8 μL),得到Au-Pt NPs/RGO-CMF复合材料的高效活性表面积(3.54 cm2)远远优于裸玻碳电极(1.52 cm2)。表明构建界面具有高的电催化活性,为传感器的进一步应用提供理论支持。      

Al含量对漂珠/镁合金可溶复合材料组织与性能的影响

采用搅拌铸造法制备了不同Al含量下的漂珠（FAC）/镁合金可溶复合材料。采用金相显微镜、SEM及XRD观察分析了FAC/镁合金可溶复合材料的微观组织、溶解表面形貌及溶解产物的物相组成,采用力学性能试验机研究了复合材料的压缩性能,采用电化学工作站对复合材料进行电化学性能测试,在常温及水浴锅内进行复合材料在不同温度下的KCl溶液中的溶解试验。结果表明：该FAC/镁合金可溶复合材料主要由α-Mg基体相、β-Mg₁₇Al₁₂相、Mg₂Si相和MgO相组成。随着Al含量的增加,FAC/镁合金可溶复合材料的溶解速率先变快后减慢,在80℃的3wt% KCl溶液中,含15wt% Al的FAC/镁合金复合材料溶解速率最快,为56 mg/（h·cm²）。Al-FAC/镁合金可溶复合材料的抗压强度随Al含量的增加先提高后下降,四种合金的抗压强度均大于300 MPa,最高强度达到372 MPa。     

Electrochemical deposition of polypyrrole on carbon fibres for improved adhesion to the epoxy resin matrix

A method of improving the interfacial bonding between carbon fibre and epoxy resin matrix is developed in the case of continuous electrochemical deposition (ECD) of polypyrrole on carbon fibres. The ECD-treated carbon fibres are characterized by electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA), scanning electron microscope (SEM), porous structure analysis and wettability measurements. Furthermore, mechanical evaluation is used to assess the macro-interfacial bonding capability of carbon fibre/epoxy resin composites. It is shown that there is a good interfacial bonding between ECD-treated carbon fibres and the epoxy resin. On the other hand, we also postulate the structure of polypyrrole-coated fibre to explain the bonding mechanism of carbon fibre/epoxy resin composites.     

Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) can be incorporated into conductive polymers to produce superior materials for neural interfaces with high interfacial areas, conductivity and electrochemical stability. This paper explores the addition of MWNTs to polypyrrole (PPy) through two methods, layering and codeposition. Conductivity of PPy doped with polystyrene sulfonate (PSS), a commonly used dopant, was improved by 50% when MWNTs were layered with PPy/PSS. The film electrochemical stability was improved from 38% activity to 66% activity after 400 cycles of oxidation and reduction. Growth inhibition assays indicated that MWNTs are not growth inhibitory. The electroactive polymer-MWNT composites produced demonstrate properties that suggest they are promising candidates for biomedical electrode coatings.     

Effects of carbon on electrochemical performance of red phosphorus(P) and carbon composite as anode for sodium ion batteries

Red phosphorus/graphite(P/G) and red phosphorus/carbon nanotube(P/CNT) composites were prepared by ball milling red phosphorus with CNTs and graphite, respectively. The electrochemical results show superior electrochemical performances of the P/G and P/CNT composites compared with that of the reference sample milled with Super-P carbon. After 70 cycles, the P/G and P/CNT composites remained771.6 and 431.7 mA h g^-1, with 68 % and 50 % capacity retention, respectively. With increasing the milling time(20 h), CNTs were cut into short pieces and then broken into carbon rings and sheets which were well mixed with red phosphorus. The morphology of the P/CNT composite can buffer the large volume changes from alloying and de-alloying during cycling, resulting in the enhanced cycling stability.     

用电化学方法研究碳纤维增强树脂基复合材料的腐蚀失效行为

尝试用电化学阻抗图谱和循环伏安曲线的方法研究电化学表征参数与复合材料腐蚀程度之间的相关性, 用电化学方法研究了环境因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料内部结构的破坏机理。测试结果显示, 碳纤维本身不会发生电化学反应, 主要破坏机理为溶液离子逐渐渗入复合材料内部, 导致复合材料内部结构受到破坏。用电化学方法可以在线获得复合材料内部溶液离子浓度及溶液离子在复合材料内部的渗透过程, 据此可判断复合材料内部在环境因素作用下的变化。