以预锂化多壁碳纳米管为负极的锂离子电容器性能

采用内部短路方式对多壁碳纳米管负极进行不同程度的预嵌锂处理,预嵌锂时间为5,30,60min,以预嵌锂多壁碳纳米管极片作为负极,活性炭极片作为正极,组装成锂离子电容器。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对多壁碳纳米管及电极极片进行表征分析,采用恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究预嵌锂多壁碳纳米管负极和未预嵌锂处理多壁碳纳米管负极锂离子电容器的性能。电化学测试结果表明,多壁碳纳米管负极预嵌锂大幅提高了电容器充放电性能,对比未嵌锂多壁碳纳米管电容器,在相同的电流密度下(100mA/g),能量密度提高400%。预嵌锂60min,电流密度100mA/g时,其比容量达到57F/g。在电流密度为100～3200mA/g范围内,其最高能量密度与功率密度分别达到90Wh/kg,4130W/kg。1000次充放电循环后,容量保持率维持在85%以上,表现出良好的超级电容器性能。     

预嵌锂多壁碳纳米管的性能

使用稳定锂金属粉末(SLMP)/多壁碳纳米管(MWCNTs)作为负极、以活性炭(AC)作为正极组装锂离子电容器,研究其电化学性能。根据恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究了预嵌锂前后锂离子电容器的电化学性能。结果表明,嵌入适量的SLMP可消除碳纳米管大部分固有的不可逆容量并提高电容器的电化学性能。这种电容器具有较高的能量密度、功率密度和优异的循环性能。电流密度为0.05 A/g时预嵌锂碳纳米管锂离子电容器的比电容达到85.18 F/g,电流密度为0.05~4 A/g时最大能量密度和最大功率密度分别为140.4 Wh/kg和5.25 KW/kg,经过3000次循环后容量保持率仍约为82%。     

非对称电化学电容器负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12是一种尖晶石结构的可嵌锂材料,具有比能量高、循环性能稳定等特点,是电化学储能器件理想的电极材料.综述了Li4Ti5O12用作非对称电化学电容器电极材料的结构特点、储能原理、合成方法、电化学性能以及改性研究.针对Li4Ti5O12作为非对称电化学电容器负极材料大电流充放电时性能不佳的问题,提出了改进Li4Ti5O12电极材料电化学性能的研究思路.     

锂离子电池硬碳负极材料的研究进展

碳负极材料是迄今为止综合性能最好的锂离子电池负极材料。通过对碳材料微观结构的设计,能够显著改善锂离子电池的能量密度、功率密度和循环寿命,适应新能源汽车对动力电池的要求。与传统石墨负极材料相比,硬碳具有嵌锂容量高、倍率性能好以及循环寿命长等优点。研究者通过改变碳源、优化制备工艺,相继制备了一系列结构独特性能优异的硬碳材料。基于硬碳基锂离子电池负极材料的最新研究进展,总结了以不同碳源制备硬碳材料的研究工作,并简要分析了硬碳的微观结构对材料嵌锂性能的影响。最后总结并指出了该领域亟待解决的问题以及未来的发展方向。     

锂离子电池负极材料钛系嵌入化合物的研究进展

二硫化钛、二氧化钛、钛酸锂等化合物嵌锂电位较高、比容量高、结构稳定,用作锂离子电池负极材料具有安全可靠、循环寿命长、成本低廉等优势。对该类高性能负极材料的晶体结构、嵌锂机理、电化学性能、制备方法和应用研究等进行了综述。     

碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.     

非对称电化学电容器用新型Li4Ti5O12的制备与研究

采用新的溶胶凝胶工艺,即在溶胶中加入活性炭与柠檬酸、聚乙烯醇和聚乙二醇等添加剂,制得具有尖晶石结构的新型准纳米晶Li4Ti5O12.测试表明,加入活性炭和聚乙二醇制备出的材料性能最优异,首次嵌脱锂效率可达99.2%,20mA/g电流条件下的可逆嵌锂容量为122.1mAh/g,嵌脱锂平台非常稳定.将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成新型的Li4Ti5O12/AC非对称电化学电容器.电化学测试表明,在20mA/g电流条件下,其Li4Ti5O12电极比电容量为103.5mAh/g,充放电效率达96%,充放电曲线的对称性、线性保持较好,电容器内阻小,大电流充放电性能突出.     

中间相炭微球的制备及嵌锂性能考察

为了获得更高嵌锂性能的锂离子电池负极用炭材料,以质量分数为3 7%吡啶不溶物的煤焦油为原料,在450℃下自生压热缩聚制备中间相炭微球(MCMB),采用恒电流充放电技术研究所得MCMB的充放电性能.研究发现:随着MCMB平均球径的增加,首次充放电可逆容量从246mA·h/g增至540mA·h/g,首次充放电效率先增加后减小;本实验条件下平均球径为8 9μm的MCMB的充放电性能最好.     

Li_4Ti_5O_(12)的溶胶-凝胶合成及性能研究

研究了一种制备锂离子电池负极材料的Li4Ti5O12新工艺.以醋酸锂和钛酸丁酯为原料,异丙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备前驱体,再通过一定的热处理后制备了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12采用XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段考察了不同热处理温度对产品性能的影响.结果发现,经过850℃热处理24h后得到的产品粒径分布均匀、结晶度好;并且表现出较好的电化学性能,在1～2.5V之间充放电,0.1、1.0和2.0C首次放电比容量分别达到174.5、154.9和124.38mAh/g,并且大电流充放电时具有较好的循环性能.研究表明该方法是适合制备高活性的Li4Ti5O12工艺方法.     

MSb2型金属间化合物作为锂离子电池负极材料的研究

采用真空悬浮熔炼与高能球磨制备了MSb2(M＝Co和Fe)型合金粉末,利用恒电流电池测试仪研究了其电化学性能。研究发现CoSb2和FeSb2电极的嵌/脱锂平台均在0.8和1.0V左右;在20mA/g电流密度下的首次嵌锂反应的可逆容量为430mAh/g;电流密度为100mA/g条件下,CoSb2首次嵌锂反应的可逆容量为380mAh/g,FeSb2首次嵌锂反应的可逆容量340mAh/g。所以,MSb2型金属锑化物可以作为锂离子电池负极材料的侯选材料。,Sb-based inter-metallic compounds(MSb2) were prepared by levitation melting and milled by high-energy ball-mill.Experiments show that the plateaus of lithium ion insertion and extraction were at about 0.8 and 1.0V. Their reversible capacities are all about 430mAh/g and their cycle lives are almost same during the cycling at the current density of 20mA/g.But at the current density of 100mA/g they both have a little difference in the cycle life.The materials show the superior properties and can be considered as a candidater for the anode materials of lithium ion batteries.     

Functionalization of Porous Carbon Materials with Designed Pore Architecture

Recent progress in syntheses of porous carbons with designed pore architecture has rejuvenated the field of carbon chemistry and promises to provide new advanced materials. In order to reap the full benefit of designer carbons, it is necessary to develop chemistries for functionalizing the porous carbon surfaces. This Review examines methods of functionalizing porous carbon through direct incorporation of heteroatoms in the carbon synthesis, surface oxidation and activation, halogenation, sulfonation, grafting, attachment of nanoparticles and surface coating with polymers. Methods of characterizing the functionalized carbon materials and applications that benefit from functionalized nanoporous carbons with designed architecture are also highlighted.     

高导热C/C复合材料的研究进展

综述了高导热C/C复合材料的研究现状及进展.从C/C复合材料的导热机理出发,分析了C/C复合材料的热物理性能以及影响其导热性能的因素.介绍了不同类型碳纤维、基体炭的导热性能,以及高导热C/C复合材料的制备及改性.     

粉末涂层碳纤维制备碳/碳复合材料研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料的主要用途和制备方法,通过比较发现粉末预涂层制备碳/碳复合材料是一种低成本、短制备周期的理想方法,它包括基体树脂和碳纤维的选择、碳纤维的表面处理及碳纤维丝束的铺展.采取层压成型制备试样,经高温炭化和石墨化制备碳/碳复合材料.     

应用纳米压痕技术测试沥青炭的力学性能

以高温煤沥青为前驱体,采用液相浸渍技术制备了4D炭/炭复合材料。利用纳米压痕技术研究了后处理温度和炭基体位置对沥青炭力学性能的影响。研究结果表明,在同一工艺状态下,束内沥青炭的硬度和模量要远低于束间沥青炭的硬度和模量。经过900℃后处理的沥青炭的模量出现小幅降低,而硬度则出现一定的增加。     

高性能聚丙烯腈基碳纤维发展现状与分析

聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料具有轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀和可设计性等优点,已成为航空应用的理想材料。综述了日本东丽公司和美国赫氏公司高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展路线,介绍了高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展趋势以及最新的研发进展,并对其发展路线进行了对比分析,结合国产聚丙烯腈基碳纤维发展现状,给出了国产碳纤维发展建议,以期为国产高性能聚丙烯腈基碳纤维的可持续发展提供参考。     

模板法合成多孔炭材料的研究现状

模板法为多孔炭材料的可控与定向合成开辟了一条新的技术途径,已成为近几年国内外材料制备领域的研究热点。介绍了模板法合成多孔炭的原理及其特征,综合分析了模板类型、炭前驱体的种类、合成工艺的特点,重点综述了微孔炭、介孔炭、大孔炭的模板合成,并展望了多孔炭材料的发展方向。     

碳纤维在高温下的结构、性能演变研究

针对碳纤维在碳/碳烧蚀防热复合材料中应用的基础问题,论述了不同碳纤维结构、成分、表面特征,及其力学性能和热物理性能的高温演变规律,揭示了碳纤维灰分含量对碳纤维力学性能和热氧化性能的影响。确定了在碳/碳复合材料复合成型过程中,碳纤维结构受基体碳影响的变化规律和碳纤维表面特征对碳/碳材料宏观力学性能的影响。阐明了碳/碳复合材料中碳纤维的力学性能对纤维发生折断烧蚀的阻碍作用和通过控制碳/碳成型最高温度实现提高性能的途径。     

碳基采暖电热材料研究进展

近几年,由于节能与环保的需求,电取暖的方式得到大力的推广,电热材料的研究与应用受到人们广泛的重视。非金属碳基电热材料是新型的节能型电热采暖材料,本文重点对影响非金属碳基电热材料中的炭黑基电热材料、碳纤维基电热材料、碳晶电热材料电热性能的因素及相关应用进行了综述。     

用CVI工艺制备的低密度单向C/C复合材料的阻尼性能

用化学气相渗透工艺（ＣＶＩ）制备出几种不同密度及不同炭纤维类型增强的单向Ｃ／Ｃ复合材料。在国内自制多功能内耗仪上用扭摆法测试其阻尼性能。结果表明,低密度单向Ｃ／Ｃ复合材料的阻尼随密度的升高而降低。同种工艺条件,高模炭纤维Ｔ－５０增强的单向Ｃ／Ｃ复合材料的阻尼性能优于高强炭纤维Ｔ３００增强的单向Ｃ／Ｃ复合材料,且前者在８０￣２００℃范围内有一明显的内耗峰。纤维类型和界面微观结构是影响这类单向Ｃ／Ｃ复     

酚醛树脂原位催化裂解制备低维碳纳米结构

以Ni（NO₃）₂·6H₂O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比小于0.01时,Ni催化剂易分散,碳纳米管易生成,管径均一、分布稠密;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比大于0.04时,Ni催化剂易团聚,碳纳米管管径分布较宽,分布稀疏;当Ni（NO₃）₂·6H₂O与苯酚物质量比为0.10时,Ni催化剂团聚现象严重,难以生成碳纳米管;提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。