沥青包覆天然石墨性能的研究

采用液相及动态熔融法使沥青炭均匀包覆于天然石墨的表面,观察天然石墨的表面结构,测量其物理参数,考核复合材料的充放电性能.结果表明:天然石墨表面存在沥青热解碳,粒径、振实密度增大,复合炭材料的充放电容量、循环性能都得到提高.添加5%沥青经400℃炭化3h、850℃热处理2h的样品,电化学性能最好,可逆容量为362mAh/g,不可逆容量为31.7mAh/g,首次充放电效率为92.0%,30个循环周期后,容量保持率为96.6%     

碳纳米管与石墨烯协同改性天然石墨及其电化学性能

以碳纳米管和氧化石墨烯为原料,二者按5∶3混合超声分散再高温还原制备碳纳米管/石墨烯/天然石墨(CNTs/rGO/NG)锂离子复合负极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和电化学测试等分析技术对复合材料的形貌、结构、电化学进行表征。结果表明:石墨烯和碳纳米管在天然石墨表面形成三维立体网络结构。与纯天然石墨相比,CNTs/rGO/NG复合材料具有良好的倍率性能和循环寿命,在0.1C时首次放电比容量为479mAh/g,可逆容量达473mAh/g,循环100次后容量为439.5mAh/g,容量保持率为92%,在0.5,1,5C不同电流倍率时容量依次为457,433,394mAh/g。     

具有石墨碳骨架结构的硅碳负极材料的制备与电化学性能研究

硅碳材料作为锂离子电池负极材料具有广阔地发展前景。利用水热法和高温碳化法制备了蔗糖碳/硅复合材料(SC/Si),并在此基础上与石墨复合制备出具有石墨导电骨架结构的蔗糖碳/硅-石墨复合材料(SC/Si-Gr),并探究其作为锂离子电池负极材料电化学和电池性能。结果表明，蔗糖碳均匀包覆在纳米硅表面，形成的蔗糖碳/硅复合材料的电化学性能和电池性能随着蔗糖碳含量增加而提高。随着石墨的引入，构建的SC/Si-Gr三元复合材料的电化学性能得到进一步提升。当蔗糖：硅：石墨投料质量比为1∶1∶0.5时，形成的SC/Si-Gr(1∶1∶0.5)复合材料，在电流密度为0.1 A/g条件下，第三圈稳定之后的放电比容量为1 005.1 mAh/g;循环100圈之后放电比容量为819 mAh/g,充放电库伦效率保持在98%左右。在1 A/g大电流密度下，平均放电比容量为437.91 mAh/g。这归功于石墨的加入形成有效的导电骨架结构，提高了首次循环库伦效率，加速锂离子的传输速率，使蔗糖碳/硅-石墨复合材料呈现出良好的循环稳定性和充放电倍率性能。     

碳纳米管/微膨石墨复合负极材料的制备及电化学性能研究

通过对两种天然鳞片石墨进行微膨胀处理得到微膨石墨,然后以微膨石墨为基体采用化学气相沉积(CVD)法于微膨石墨的孔洞结构中原位生长碳纳米管,制备了碳纳米管/微膨石墨复合负极材料.电化学测试结果表明两种复合材料分别具有443和477 mAh/g的首次可逆容量.两种复合材料在0.2C倍率下循环充放电30次后容量均能保持95%以上;在1C下循环充放电50次后,可逆容量分别稳定在259和195 mAh/g.微膨胀处理形成的微纳米级孔洞以及原位碳纳米管的网络结构,提供了更多的储锂空间,并能够有效地缓冲电极材料在充放电时的体积变化;电解质溶液浸润在纳米孔洞中,有利于缩短锂离子的扩散路径,提高倍率循环性能;同时原位生长的类似常春藤形的碳纳米管可以起到桥梁的作用,避免"孤岛"的形成,增强了复合材料的导电性能.     

“核壳”结构石墨烯/天然石墨复合负极材料的制备与电化学性能

以天然石墨和氧化石墨烯为原料,采用碳热还原法制备具有"核壳"结构的石墨烯/天然石墨复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等检测技术对合成材料的结构、形貌进行了表征。石墨烯包覆有利于天然石墨表面SEI膜的形成,同时,石墨烯壳层与导电剂构建的三网立体导电网络,加快了天然石墨粒子与集流体之间的电子交换速率,大大提高了复合材料的电导率,改善了其电化学性能。电化学性能测试表明,相比于天然石墨,石墨烯/天然石墨复合材料具有较高的比容量、优良的大倍率性能和优良的循环稳定性。如在0.1C下首次可逆充电比容量为407.7mAh/g,效率达到了99.88%、1C循环100次后容量保持率为99.18%。     

锂离子电池Si/C/石墨复合负极材料的电化学性能

采用热裂解方法, 热解分散于聚偏二氟乙烯溶液中的硅和石墨, 得到了具有稳定电化学循环性能的Si/C/石墨复合负极材料。透射电子显微镜观察发现, 复合材料形貌为无定型碳包裹硅颗粒的核壳结构。通过系统研究不同Si粒径和石墨含量对电极电化学性能的影响, 发现Si颗粒粒径越小复合材料电化学循环稳定性能越优越, 适当的降低石墨含量有利于电极材料剩余比容量的提高。当Si粒径为50 nm, Si与石墨质量比1:1时, 电极材料具有1741.6 mAh/g的首次放电比容量和72.5%的首次库仑效率, 60次循环后, 可逆比容量保持在820 mAh/g。热解有机物形成碳包覆的结构能有效地改善硅基类负极材料的电化学循环性能。     

酚醛树脂炭包覆对天然微晶石墨电化学性能的影响

以酚醛树脂包覆天然微晶石墨,经炭化处理制备得到锂离子电池用酚醛树脂炭包覆石墨负极材料。系统考察了酚醛树脂炭包覆量对微晶石墨晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,酚醛树脂炭改善了天然微晶石墨的表面形貌,但未改变其晶体结构;包覆适量酚醛树脂炭可以提高负极材料的首次充放电效率,并且可以明显改善其大电流充放电下的循环性能。酚醛树脂包覆量为4%的酚醛树脂炭包覆石墨的首次充放电效率为81.4%,在0.5C的电流密度下经过50次循环后仍有257.9mAh/g的脱锂容量。     

硅/石墨烯/碳复合材料的制备及其储锂性能研究

通过氧化、PDDA-PSS-PDDA改性、包覆石墨烯、复合对苯二胺、800℃碳化,从而制得硅/石墨烯/碳复合材料,并对其形貌及性能进行了研究。结果表明,石墨烯含量为200mL时,制备的复合材料作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,首次可逆充电比容量为957.2mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在761.0mAh/g。     

石墨烯/富锂三元正极复合材料的制备及电化学性能研究

通过水热法制备了石墨烯包覆量不同的石墨烯/富锂三元正极复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学交流阻抗等对包覆后富锂三元正极复合材料的物相结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明:石墨烯包覆量为2%(质量分数)时,包覆效果较好,石墨烯/富锂三元正极复合材料首次库仑效率为89.6%,比富锂三元正极材料提高了17.16%,放电比容量为226.41mAh/g,比原材料提高了21.38mAh/g;以0.5C循环100次后石墨烯/富锂三元正极复合材料放电比容量可保持在154mAh/g,容量保持率为88%,比富锂三元正极材料提高了5.3%;石墨烯/富锂三元正极复合材料阻抗为75Ω,比富锂三元正极材料阻抗低50Ω。     

聚苯胺/硫复合材料作锂二次电池正极的研究

采用在化学氧化聚合苯胺的反应介质中分散单质硫的方法制备了聚苯胺/硫复合材料,借助扫描电镜对样品的微观形貌进行表征,表明苯胺的聚合倾向于在单质硫颗粒表面进行,形成聚苯胺包覆良好的硫复合材料.通过恒电流充放电、循环伏安、电化学交流阻抗等电化学测试研究了聚苯胺原位包覆对硫电极电化学性能的影响.结果得出,聚苯胺对硫的包覆能显著地改善硫电极的电化学性能,当充放电电流密度为0.2 mA/cm2时,初始放电比容量高达1134.01 mAh/g,循环30次后放电比容量仍可达526.89 mAh/g.电化学交流阻抗谱研究表明,聚苯胺的包覆有助于锂硫电池交流阻抗的降低.     

铝/石墨复合材料的制备及其电化学性能研究

铝作为负极材料其理论容量较高,但铝在充放电过程中会出现严重的体积膨胀,导致循环性能差。为克服铝体积膨胀严重的缺点,采用简单的球磨法成功制备出铝/石墨复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料的结构和形貌进行分析。电化学性能测试表明,铝/石墨复合材料首次放电比容量高达1004mAh/g,循环15次后容量保持在300mAh/g。铝/石墨复合材料拥有较高的放电比容量和较好的循环性能,在锂离子电池负极材料中具有潜在的应用价值。     

微波法制备石墨烯包覆硅材料及其性能研究

利用XRD、Raman、FT-IR、TEM、循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了微波法制备的石墨烯包覆硅材料(Si/RGO)的结构、形貌及其电化学性能。XRD、Raman、FT-IR结果表明,微波加热能够将氧化石墨烯还原为石墨化程度较低且无序度增加的石墨烯;TEM显示石墨烯均匀包覆着纳米硅,包覆厚度大约为4nm;充放电结果表明,石墨烯包覆硅材料具有较高的可逆比容量、良好的倍率性能和较好的循环稳定性,在400mA/g电流密度下,首次脱锂比容量为1 747mAh/g,库伦效率为67.4%,经3次循环之后,每一循环电量转换效率均在98%以上,循环100周后,可逆的嵌脱锂比容量仍可达1 175mAh/g。     

碳纳米管/聚苯胺空心球复合材料的制备与电化学性能

以无机材料Fe3O4为模板,将在碳纳米管(CNT)功能化后,包裹在模板表面,然后再将苯胺单体接枝在CNT表面,之后采用化学氧化法,将接枝于CNT表面的苯胺单体聚合成聚苯胺(PANI),从而制备CNT/PANI空心球复合材料。用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对复合材料进行成分和形貌的表征。用循环伏安法、恒流充放电和循环寿命等电化学测试手段来表征复合材料的电化学性能。研究结果表明所制备的复合材料比容量可达到185F/g(有机电解液),高于同样条件下所制备的纯PANI和采用一般方法所制备的CNT/PANI复合材料的电化学容量(65F/g,152F/g),显示出良好的应用前景。     

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。     

锂离子电池硫复合正极材料的制备及性能研究

用一种简单、成本低的方法制备出碳纳米管/硫复合材料.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征产品的结构及形貌;通过充放电测试及循环伏安测试表征其电化学性能,复合材料首次放电比容量为539mAh/g.     

聚席夫碱/碳纳米管复合材料的制备及储锂性能

为解决席夫碱单体在锂离子电池应用中因活性物质溶解而导致的容量降低问题,以对苯二甲醛和对苯二胺为原料,采用一步缩合法制备以C ?N键连接的聚席夫碱(PI).向PI中掺入碳纳米管(CNTs),进一步制备导电性能较强的聚席夫碱/碳纳米管(PI/CNT)复合材料.采用 FT-IR,SEM,XRD,TG,XPS及电化学工作站对制备的聚席夫碱材料的成分、结构、微观形貌及电化学性能进行分析.结果表明:加入 5 %CNTs(质量分数)的PI/CNT-3 材料为三维框架结构,表现出优异的电化学性能.PI/CNT-3 材料首次放电比容量为 209.9 mAh·g－1 ,200 次循环后,循环保持率为 60.5%;当充放电倍率分别为0.1 C,0.2 C,0.5 C,1 C,0.1 C 时,PI/CNT-3 电极材料的比容量分别为 182.4,150.8,129.8, 101.3,156.4 mAh·g－1 ,具有良好的循环稳定性和倍率性能.     

纳米管协同碳纳米管导电纸对石墨负极性能的影响

以碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes)为导电剂,协同以碳纳米管和纸纤维复合成的CNTs导电纸为集流体,对石墨负极进行电化学改性。石墨化处理碳纳米管作为负极的添加相,采用XRD、SEM和TGA对其分析。结果表明,对比单纯的石墨/铜箔负极,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/铜箔负极,电池比容量由304mAh/g变为308mAh/g,相差不大,但循环效率由86%升至92%;使用CNTs导电纸做集流体时,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/CNTs导电纸负极,比容量由308mAh/g升至401mAh/g,提高30%,循环效率由92%升至95%,提高3%。说明碳纳米管协同CNTs导电纸对石墨负极具有积极的改性意义。     

钠离子电池用膨胀石墨的电化学法制备及性能探究

为了探究膨胀石墨的储钠性能,利用电化学法制备了膨胀石墨,采用XRD对其结构进行了表征,并利用恒电流充放电、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)对其储钠性能进行了分析。结果表明,鳞片石墨经过电化学氧化再经过高温瞬时膨胀之后,层间距略微增大,但依然保持着石墨的层状结构。以二乙二醇二甲醚(DEGDME)为电解液,膨胀石墨对钠离子表现出较好的嵌/脱钠容量、倍率性能和循环性能:当电流密度为700mA/g时,其可逆比容量为110.9mAh/g,是10mA/g时容量的66.8%。在100mA/g电流密度下循环100次时,其第100次循环时的放电比容量为154.8 mAh/g,第一次循环时的放电比容量为134.8 mAh/g,容量保持率为114.8%。通过PITT测试,得出钠离子在膨胀石墨中的化学扩散系数为DNa+=7.7×10-8 cm2/s。     

LiFePO_4/聚噻吩复合材料的制备及电化学性能

通过化学原位聚合法成功制备了包覆良好的LiFePO4/聚噻吩(PTP)复合材料。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)分别对PTP与LiFePO4之间发生相互作用及包覆情况进行系统地研究。采用电化学阻抗谱及恒电流充放电法研究了复合材料的电化学性能。结果表明,当PTP含量为9.6%时,能在LiFePO4的表面形成均匀的包覆层,试样具有最佳的电化学性能,C/12倍率下首次放电容量为158.2mAh/g,具有优良的循环性能及倍率性能。     

石墨烯包覆掺杂Al~(3+)的LiMn_2O_4正极材料的研究

采用石墨烯包覆掺杂Al 3+的LiMn2O4正极材料,用XRD、SEM分析其晶体结构及微观形貌,EIS、CV及充放电测试分析其电化学特性。实验结果表明,掺杂Al 3+的LiMn2O4为尖晶石结构,表面微观形貌接近菱形,包覆石墨烯后正极材料的阻抗值减少,可逆容量增加,电池大电流充放电性能增强。电池充放电测试数据表明:石墨烯的包覆提高了电池的充放电性能和循环特性,包覆材料在0.5C首次放电容量为116mAh/g;在0.5C倍率充放电50次循环后,其比容量为106mAh/g,容量保持率为92.17%。