静电纺丝结合还原氮化法制备多孔TiN纤维及电化学研究

采用静电纺丝结合还原氮化法制备多孔TiN纤维,利用XRD、SEM、TEM和N₂吸脱附等分析其结构,采用循环伏安和充放电测试其电化学性能。结果表明,纤维为立方TiN相,纤维连续,存在较为丰富的介孔结构,其比表面积为21.55 m₂/g。电化学测试表明样品在不同扫率下的CV曲线均呈类矩形,由电流密度为20 mA/g时GCD曲线计算其比电容为24.03 F/g,在电流密度为50 mA/g时经4500次充放电循环后样品的比容量仍能保持90 %以上,当功率密度为0.02 kW/kg时样品的能量密度为3.3 Wh/kg。因此,采用本方法制备的多孔TiN纤维在超级电容器领域具有应用潜力。     

水热电沉积法生长Co9S8薄膜电极

采用水热电沉积法在泡沫镍基体上原位沉积Co_9S_8薄膜,并对其形貌、组成、结构和电化学性能进行表征和测试。结果表明,镍基Co_9S_8薄膜呈花瓣片状,并具有优异的电化学性能,其在电流密度为10mA/cm~2时,比电容可高达2538.7 F/g。即使电流密度扩大至50 mA/cm~2时,比电容依然可达1930.7 F/g。经过1000次循环(电流密度为20 mA/cm2),比电容仍可达为1825.2 F/g,电容保有率72.8%,经过1500次循环后,电容保有率61.4%。     

氮掺杂石墨烯柔性薄膜的制备及其超电容性能

目的改善超级电容器用石墨烯薄膜的超电容性能。方法采用水热和高温热解法制备多孔氮掺杂的石墨烯柔性薄膜,采用SEM形貌、XRD图谱和等温曲线分析其结构,采用三电极体系测试循环伏安曲线和恒流充放电曲线,分析其超电容性能。结果氮掺杂石墨烯柔性薄膜保持了氧化石墨烯的褶皱透明,同时具有网络式的多孔洞结构。氮气吸脱附测试表明,氮掺杂多孔石墨烯的比表面积为280.78m2/g。氮掺杂石墨烯薄膜在1.0 mol/L硫酸钠溶液中,当电流密度为0.1 A/g时,其比容量达到169 F/g。结论氮原子的掺杂以及氮掺杂石墨烯柔性薄膜的多孔结构可以有效提高石墨烯材料的超电容性能。     

介孔氮化钛粉体还原氮化演变过程及电化学性能

以乙醇为氧供体,以TiCl4为钛源,以P123为造孔剂,用非水解溶胶凝胶法结合氨气还原氮化法制备出介孔TiN粉体,将其作为电极材料制备扣式电容。利用XRD、SEM、EDS、BET和XPS等组分结构表征手段和CV、GDC和EIS等电化学测试手段研究了还原氮化温度对粉体的物相、孔结构以及电化学性能的影响规律。结果发现,随着还原氮化温度升高,粉体中TiO2被逐步还原TiO再被氮化为TiN,Ti-O键逐渐被Ti-N键合所部分取代,且其物相纯度增加,颗粒尺寸增大,粉体中介孔孔径则先增大后减小。当还原氮化温度为800℃时粉体比表面积为41 m2/g,孔道结构发达,平均孔径为24nm,这有利于离子传输,电化学性能提高。此时,样品中内在阻抗较小为0.9 Ω,在电流密度为20 mA/g时,比电容为130 F/g,且在50 mA/g下经历1000次循环之后还能保持初始比电容的近90%。     

静电纺丝法制备NiO-ZnO纳米纤维及其电化学性能研究

通过静电纺丝法制备NiO-ZnO复合氧化物纳米纤维,利用XRD、XPS、BET、SEM、TEM和电化学工作站等对材料的结构、成分、形貌和电化学性能进行表征。结果发现当镍与锌质量比为10:1时,NiO-ZnO复合氧化物纳米纤维具有大比表面积71.425 m~2/g,表面占主导地位的介孔直径约为13.37 nm。在电化学测试中,该样品呈现出清晰的氧化还原峰,在1 A/g的电流密度下,放电比电容量为441 F/g,这远高于纯Ni O纤维的331 F/g,循环1000次电容保持率达到81.2%,也远大于纯NiO纤维的70.4%。当电流密度为0.5 A/g时,比电容量最大可达到461 F/g,表现出优良的充放电性能。     

电泳沉积耦合电化学还原法制备柔性石墨烯自支撑薄膜电极超级电容器(英文)

通过电泳沉积和电化学还原相耦合的方法制备柔性的石墨烯自支撑薄膜电极。首先,通过电沉积的方法在石墨基底上制备氧化石墨烯薄膜,然后通过对氧化石墨烯薄膜进行电化学还原,得到电容性能优异的石墨烯薄膜电极材料。通过SEM、XRD、FT-IR和电化学测试对石墨烯的表面形貌、结构和电容性能进行表征。结果表明:制备的石墨烯电容性能良好,在1 mol/L的硫酸电解液中,循环伏安扫速为10 mV/s时,比电容为254 F/g;当电流密度为83.3 A/g时,比电容能保持在132 F/g;最大功率密度可达39.1 kW/kg,能量密度为11.8 W·h/kg;充放电循环1000次后,电容能保持97.02%,表明该石墨烯薄膜电极材料具有优异的循环稳定性能。     

IrO_2涂覆载量对IrO_2-CeO_2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响（英文）

采用热分解法制备了新型IrO_2-CeO_2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO_2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明,IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5 mA/cm~2电流密度下,经5000次充放电循环后IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。     

Li_(1+x)Ni_(0.166)Co_(0.166)Mn_(0.667)O_(2.175+x/2)正极材料的喷雾干燥法合成及电化学性能

采用喷雾干燥法制备锂离子电池用层状富锂锰基正极材料Li(1+x)Ni0.166Co0.166Mn0.667O(2.175+x/2)(x=0.3,0.4,0.5,0.6),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等离子体发射光谱(ICP)、热重-差热分析(TG-DSC)、比表面积、粒度分布和恒流充放电等测试手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所制得的富锂锰基正极材料为三方层状结构(mR3)的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2和单斜层状结构(C2/m)的Li2MnO3组成的固溶体,且具有多孔球形形貌。当x=0.4时,材料具有最优的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,25 mA/g电流密度下材料的首次放电比容量高达277.5 mA·h/g,20周循环后容量保持率达95.3%,500 mA/g电流密度下放电比容量仍达192.5 mA·h/g。     

前处理工艺对Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正极材料结构、形貌和电化学性能的影响（英文）

以[Ni1/3Co1/3Mn1/3]3O4和氢氧化锂为原料,分别采用球磨法和液相法前处理工艺制备层状正极材料Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2。采用X？射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电等手段对材料的物理和电化学性能进行表征。结果表明：采用不同前处理工艺制备出的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2材料在结构、形貌和电化学性能上有较大差异;与球磨处理法制备的材料相比,采用液相法前处理工艺制备的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2不但保持了前驱体较好的球形形貌,同时还具有较好的循环稳定性和倍率性能;该样品在20mA/g电流密度下,首次放电容量为178mA·h/g,50次循环后,容量保持率达98.7%;在1000mA/g电流密度下,样品容量为135mA·h/g。     

涂覆载量对IrO2-CeO2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响

采用热分解法制备了新型IrO2-CeO2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明，IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2 的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5mA/cm2电流密度下，经5000次充放电循环后IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能，是一种理想的超级电容器电极材料。     

高倍率性能氧化镍/氢氧化镍超级电容薄膜电极材料制备技术研究新进展

氧化镍/氢氧化镍比容量高,来源丰富,成本低廉,环境友好,是国际上重点研究的一种新型赝电容电极材料。制约其应用的关键是其在大倍率充放电条件的电容性能。综述了大倍率高性能氧化镍/氢氧化镍超级电容薄膜电极材料工艺的研究进展,指出了各制备工艺的优缺点。在此基础上,发展了阳极电压振荡处理工艺,在镍片上获得了在电流密度为20mA/cm2时,比电容高达560mF/cm2,循环寿命超过10万次的高性能氢氧化镍超级电容薄膜电极材料。     

钛基RuO2-Ta2O5涂层电极材料的电容性能分析

采用热分解方法在钛基体上制备了(36%)RuO2-(64%)Ta2O5混合氧化物涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)以及恒流充放电测试研究了涂层电极的组织结构、表面形貌以及电容性能。结果表明:(36%)RuO2-(64%)Ta2O5涂层以非晶氧化物为基体,带有少量纳米微晶RuO2的组织结构。在酸性溶液中,在50～900 mV/s的扫描速度下,Ti/(36%)RuO2-(64%)Ta2O5涂层电极的伏安曲线都具有近似矩形形状,表现出良好的电容特性和功率特性。以5 mA/cm2和10 mA/cm2放电,比电容分别为525.5 F/g和495.1 F/g。在经历2000次循环充放电后,电极的电荷储存能力仍未衰减,显示其优异的循环稳定性。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能

采用液相共沉淀法和固相烧结法分别制备镍钴锰复合氢氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过X射线衍射和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有很好的α-NaFeO2层状结构,以20 mA/g的电流密度在2.5～4.3 V的电压区间充放电时,最高首次放电比容量达175 mA.h/g,首次库伦效率在89%～90%之间。当首次放电比容量为160～170 mA.h/g时,30循环未见容量衰减。锂含量对其电化学性能影响的结果表明:锂含量(n(Li)/n(Ni+Co+Mn))在1.03～1.09的范围内,随着锂含量的增加,放电比容量略有减小,但循环性能、中值电压以及平台性能都得到提高;当锂含量超过1.09时,循环性能、中值电压以及平台性能开始降低。     

立方块状二氧化锰制备及超电容性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵为分散剂、尿素为沉淀剂,通过水热法制备了前驱体MnCO3,经热处理得到MnO2。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的结构和形貌进行表征,结合循环伏安和恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:二氧化锰呈现出立方体的结构,样品在-0.4~0.6V(vs.SCE)的电位范围内具有良好的电容性能和循环稳定性,在0.5A/g的电流密度下单电极的放电比电容高达312.3F/g.     

纳米结构氧化锰/碳复合材料的制备及其超级电容器性能研究（英文）

通过水热法在150℃保温6h和9h制备了纳米带状氧化锰与碳复合材料(MnO(OH)/C)。表征和分析结果表明,MnO(OH)为纳米带状结构,直径为4~8nm,长度为几微米,碳为近似球形结构,直径约为50nm。以1.0mol/L的Na_2SO_4溶液为电解液,以所制备的MnO(OH)/C复合材料为工作电极,对其超级电容器循环伏安和恒流充放电性能进行了分析。结果表明,在0.2A/g的电流密度下,电极材料的比电容可达到116.3F/g,当电流密度增加至2.0A/g时,其比电容保持率可达82.6%。     

LiFePO4包覆LiCoO2的结构及性能

采用固相法在锂离子电池正极材料LiCoO2表面包覆一层LiFePO4;研究了LiFePO4包覆量对材料性能的影响;采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌.研究结果表明:样品具备LiCoO2的α-NaFeO2型层状结构,但随着包覆量的增加,XRD衍射谱显示样品存在多种杂相;合成的样品电化学性能良好,当LiFePO4的包覆量为1%时,在室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达145.9 mA·h/g,纯相LiCoO2放电比容量为146.2 mA·h/g.样品采用1C倍率放电时,首次放电比容量达138.9 mA·h/g,循环性能较好,经过20次循环放电比容量仅衰减4.97%.     

层次孔结构双功能碳负极材料的制备及性能

在500～900℃的活化温度下,以酚醛树脂为碳源,采用模板-物理活化联合法制备系列超级电容电池用层次孔结构双功能碳负极材料。借助扫描电镜、透射电镜及比表面积测试仪分析材料的物理结构,组装模拟电容器和对锂半电池,利用恒流充放电法及循环伏安法考察其电化学行为。结果表明:制备的层次孔结构碳材料具有较大的中微孔结构和局域石墨微晶结构;在LiPF6/EC+DMC和Et4NBF4/AN两种电解液中均表现出良好的电化学性能;其中以活化温度为600℃时制备的碳材料性能最优,其锂离子半电池可逆容量达到611.2 mA.h/g(0.2C),50次循环效率为74%,6C倍率下稳定可逆容量仍高达223 mA.h/g,模拟电容器比电容高达143 F/g(0.1 A/g),且倍率性能优异。     

锂空气电池空气电极层次多孔碳的制备及其性能

在不同表面活性剂浓度下通过溶胶-凝胶自组装方法制备了具有介孔结构的层次多孔碳材料（HPCs）。用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、氮气吸脱附测试和恒流充放电测试对样品进行物理和电化学性能研究。结果表明：所有的HPCs主要为介孔结构并且具有相似的孔径分布。以HPCs为空气电极载体碳材料的锂空气电池具有较高的放电容量。且相似孔径大小的碳材料为载体的锂空气电池放电容量随着碳材料的比表面积增加而增加。在c（CTAB）=0.27 mol/L时制备的HPCs-3样品具有最佳的电化学性能。通过控制放电深度至800 mA·h/g,电池表现出良好的容量保持率,在0.1 mA/cm2电流密度下,首次放电容量为2050 mA·h/g。     

树枝状碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的制备及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对复合材料进行分析,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的倍率性能、循环性能和电化学阻抗。结果表明:树枝状LiFePO4/C复合材料的树干是碳芯结构,由无定形碳芯和包覆在碳芯上的纳米LiFePO4颗粒组成;树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15 mA/g的电流密度下,首次放电容量达到167.4 mA.h/g;当电流密度增大到900 mA/g时,放电容量高达120.8 mA.h/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.5%。     

静电纺丝技术结合碳热还原法制备Sn/C薄膜锂电池负极材料

利用静电纺丝技术与碳热还原相结合,制备了具有较高容量和较好循环性能的Sn/C无纺布纤维膜。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),表征Sn/C纤维的形貌和结构。样品首次循环得到较高的充放电容量,分别为1 329.8和808.6 mA·h/g。循环40圈以后,充电容量仍保持在743 mA·h/g,为第二圈充电容量的97.5%。