碳纳米管/宣纸夹层对锂硫电池性能的影响

为减少锂硫电池的穿梭效应以提高其电化学性能,使用喷涂法制备用于锂硫电池的碳纳米管/宣纸夹层,利用其吸附性能来控制多硫化物的穿梭效应;并将该夹层应用于锂硫电池,研究不同碳纳米管负载量的夹层对于锂硫电池性能的影响。结果表明:碳纳米管均匀地包覆在宣纸纤维的外侧;夹层中碳纳米管负载量为0.8 mg/cm~2时,在0.1 C下首圈容量为1 236.3 mA·h/g,在0.5 C循环100圈后,其仍能保持451.7 mA·h/g的比容量,高于其他碳纳米管负载量的锂硫电池;在1.0 C的高倍率下,该锂硫电池仍具有稳定的电化学性能。     

花状SnS@CNTs/S复合正极材料用于高性能锂硫电池

针对锂硫电池中硫的电导率低和穿梭效应严重的问题,通过简易的一步水热法构筑了花状硫化亚锡和碳纳米管（SnS@CNTs）复合材料,将其作为硫主体。通过吸附实验和电化学测试,论证了CNTs可以提供发达的导电网络,促进离子/电子的传输,并且CNTs与SnS之间的C—S键可以高效地固定和转化多硫化物,从而抑制穿梭效应。基于此,SnS@CNTs/S电极表现出优异的锂硫电池性能,在0.1 C电流密度下的首圈放电容量能达到1 314.4 mA·h·g-1,在0.5 C电流密度下循环200圈后仍能保持594.1 mA·h·g-1的比容量。因此,SnS@CNTs/S是一类出色的高性能锂硫电池的正极材料。     

聚吡咯/硫复合材料的制备及性能

为了抑制穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能,采用一步法制备聚吡咯/硫的复合材料。以过硫酸铵作为氧化剂、乙醇作为分散剂,用化学氧化聚合法制备导电聚吡咯的同时,原位沉积包覆硫,研究过硫酸铵和吡咯单体以不同氧化比反应制备聚吡咯/硫复合材料,并用SEM和TEM测试观察材料的形貌,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:当过硫酸铵与吡咯以1∶1复合时,得到的聚吡咯/硫复合材料有较好的形貌;组装的电池在0.1 C的恒电流充放电测试下,初始放电比容量可以达到943.3 m A·h/g,循环20圈后,放电比容量仍然保持在747.9 mA·h/g,并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。     

Na3V2(PO4)3/C复合正极材料的合成与表征研究

以Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)为基础材料,以海藻酸钠为碳源,采用化学合成方法,对NVP材料进行碳复合、非金属离子掺杂,合成了具有优异电化学性能的NVP/C复合正极材料。探究了材料组成、合成温度、微观结构等对NVP复合材料电化学性能的影响。研究结果表明,海藻酸钠形成的碳骨架结构拥有良好的机械强度,将其在高电流密度下进行充放电时,碳骨架能够保持稳定不坍塌,提高材料的循环性能和倍率性能;当加入50 mL的海藻酸钠水溶液并经800℃烧时,NVP/C复合材料的电化学性能最佳,在0.5 C的低倍率下其首次放电比容量为110.3 mAh·g^-1,当倍率增加到50 C时,其放电比容量为78.1 mAh·g^-1,当循环2 000圈之后其放电比容量保持率高达80.4%,其库伦效率基本保持在100%,远优于已报道的研究结果。     

MOFs改性玻璃纤维膜的制备及其在锂硫电池隔膜中的应用

利用金属有机框架材料丰富的孔结构来吸附由电池正极产生的溶解性多硫化物,以及科琴黑优良的导电性来减小界面阻抗、活化被吸附的多硫化物,提高电池放电比容量及循环稳定性。采用原位生长法,在玻璃纤维膜表面沉积三种具有不同孔结构的金属有机框架材料UIO-66、MOF-5和ZIF-8;随后在玻纤膜表面涂覆科琴黑,并将其用作锂硫电池隔膜。研究表明:仅用涂覆科琴黑的玻璃纤维膜作为电池隔膜时,锂硫电池在0.2 C倍率下首圈放电比容量为967.4 mAh/g,在循环50圈后容量仅剩730.8 mAh/g;采用不同的金属有机框架材料原位生长的玻璃纤维膜,将其作为锂硫电池隔膜时,锂硫电池表现出不同的循环性能;当使用孔径最大且孔结构最为丰富的UIO-66改性的玻璃纤维膜作为锂硫电池隔膜时,锂硫电池的循环性能最为优异,在0.2 C倍率下首圈放电比容量达1270.1 mAh/g,100圈后仍有827.7 mAh/g。该研究结果为锂硫电池隔膜的制备及改性提供了一种参考方法。     

碳纳米管-介孔碳/硫复合材料的制备及其电化学性能

以碳纳米管作为基体、葡萄糖作为水热碳源,制备具有介孔结构的同轴碳纳米管-碳材料,再将硫负载到该碳基材料后得到碳纳米管-碳/硫复合材料,然后将其用作锂硫电池正极材料。利用SEM、TEM、XRD、TGA、BET等对该碳材料进行形貌结构表征。结果表明:该材料具有介孔结构,将其作为锂硫电池正极材料可有效地限制活性物质的损失。对所制备电池进行电化学测试,在0.2 C的倍率下碳纳米管-碳/硫电极首圈放电比容量为1295 mAh/g,经循环200圈后的放电比容量为653 mAh/g,每圈容量衰减率为0.24%;当充放电倍率增加到1.0 C时,首圈放电比容量为823 mAh/g,循环200圈后放电比容量高达569 mAh/g,表明该材料作为锂硫电池正极具有优异的高倍率性能。采用该方法制备的介孔碳材料有效地缩短了离子和电子的传输路径,为实现大倍率充电、降低活性物质损失提供了新的解决思路。     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

NiCo_2S_4&KB复合材料的制备及其电化学性能

针对锂-硫电池中活性物质硫和Li_2S/Li_2S_2导电性差,充放电过程中硫的体积膨胀、中间产物多硫化物离子易溶于电解液等问题,以科琴黑(KB)、六水合硝酸镍(Ni(NO_3)_2·6H_2O)、六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素为原料,经水热和热熔过程制备出均匀分散的NiCo_2S_4KB/S正极材料,并将该正极材料应用于锂-硫电池电化学性能研究。结果表明:经过0.5 M硫化钠处理的NiCo_2S_4KB/S电极表现出优异的电化学性能;在低电流密度下(0.2 C),初始放电比容量为1278 mAh/g,循环100圈后其比容量仍保持在984 mAh/g,库伦效率达到94.20%;在5.0 C的高电流密度下,首圈放电比容量为437 mAh/g,200圈后容量仍能达到331 mAh/g,平均每圈衰减率为0.12%。该复合材料为锂-硫电池的正极材料的设计与制备提供一种新的思路和方法。     

镍纤维管改善锂硫电池性能

为了改善锂硫电池的比容量和循环稳定性等电化学性能,以聚丙烯腈纤维为基体,采用无钯活化化学镀法在其表面镀一层镍,制备得到复合纤维.通过热处理去除复合纤维中的聚丙烯腈,得到氧化镍中空纤维,然后在氢等离子体气氛中对氧化镍中空纤维进行还原制备中空镍纤维管,并以它作为锂硫电池正极材料活性物质的承载体,制备含镍纤维管的硫电极来改善锂硫电池的电化学性能.采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪表征镍纤维管的表面形貌和成分,结果表明:所制备的纤维管主要是镍,但含有少量的磷,可能是镀液中次磷酸盐中的磷元素被还原,且管径为10～15μm,管壁厚度均匀,约0.7μm.采用恒流充放电和交流阻抗谱对含镍纤维管硫电极的电化学性能进行表征,结果表明:添加镍的纤维管能够增强锂硫电池的电化学性能,在充放电电流密度为每平方厘米0.2mA的条件下,镍纤维管增强硫电极的首次放电比容量为941.6mAh/g,20次循环后的放电比容量仍保持在593.3mAh/g,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性.     

镁、锆离子掺杂磷酸铁锂的制备及其电化学性能

采用燃烧法,在不通入惰性气体保护的环境下,合成了Mg²⁺ 、Zr⁴⁺掺杂的磷酸铁锂（LiFePO₄）正极材料. 通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、恒电流充放电循环技术,对材料的结构和电化学性能（放电性能、循环性能）进行表征. 结果表明,Mg²⁺ 、Zr⁴⁺的掺入没有改变材料的橄榄石型结构,但显著改善了材料的电化学性能,其中Zr⁴⁺掺杂的LiFePO₄具有更高的放电比容量,在0.2 C放电倍率下最高达到143.4 mAh/g,且循环性能良好（经50次循环后放电比容量为126.3 mAh/g）.     

锂硫二次电池S-V2O5正极复合材料的制备及其电化学性能

采用不同化学计量比的单质硫和五氧化二钒合成复合材料,应用XRD和SEM表征观察硫-五氧化二钒复合材料,循环伏安、交流阻抗和电池充放电测试材料的电化学性能。结果表明：n（S）∶n（V2O5）为5∶1时具有较好的电化学性能,首次放电比容量为396.7 mAh·g^-1,以0.1 C倍率循环20次后的容量为350 mAh·g^-1。     

多孔碳/Fe金属化合物改性隔膜在锂硫电池中的应用

锂硫电池具有优异的理论比容量和超高的能量密度,同时正极活性材料单质硫(S₈)价格低廉,对环境友好,使锂硫电池成为取代常规锂离子电池的最佳候选者.由于S₈在反应过程中产生的多硫化物(LIPSs)在浓度梯度和电场的作用下穿过孔径远大于LIPSs尺寸的商业聚烯烃隔膜(PP),造成活性物质损失,容量下降.为解决LIPSs穿梭问题,将C/Fe₃O₄和C/Fe_.95S_1.05分别涂覆在PP膜正极侧上,C/Fe₃O₄和C/Fe_.95S_1.05对具有极性的LIPSs有吸附作用,同时加快LIPSs的氧化还原反应,抑制LIPSs的穿梭,改善锂硫电池的性能,提高了循环稳定性.经吸附实验对比,C/Fe₃O₄对LIPSs的吸附性更强.经电化学测试对比发现C/Fe_.95S_1.05对LIPSs催化性更强.在2 C...     

PDA源多孔碳的制备及其电化学性能

多硫化物会造成锂硫(Li-S)电池活性物质利用率不足、电池循环稳定性差等问题,为获得高循环稳定性的锂硫电池,以聚多巴胺(PDA)纳米粒子作为前驱体制备多孔碳,以获得具有高的比表面积及导电性的碳材料,将其用作锂硫电池正极硫载体,分析该碳/硫复合电极的电化学性能.结果表明:在0.20 C电流密度下碳/硫电极首圈放电容量高达...     

锂电池用硫／石墨复合正极材料的制备及性能

在150℃时将单质硫和石墨加热处理,制备硫／石墨插层复合材料．通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TG）和比表面积测试（BET）对该材料进行了表征,并用该复合材料作为正极活性物质,制备成锂硫二次电池,测试电池的充放电循环性能．结果表明,硫／石墨复合材料用作锂硫二次电池的正极时,可以减缓电池容量衰减速度,电池首次放电容量为950mAh·g^-1,50次循环后容量为420mAh·g^-1．     

锂硫电池二氧化钛纳米线复合隔膜的制备及其电化学性能

锂硫电池具有能量密度高,对环境友好等优点,受到了人们的广泛关注。但锂硫电池现存的问题,特别是"穿梭效应"的存在会造成电池容量的快速衰减。针对其"穿梭效应",用纳米线形态的二氧化钛制备了复合隔膜SCTNW,并探究该复合隔膜对锂硫电池性能的影响。电化学测试表明SCTNW可以减小电池的极化,抑制"穿梭效应",有效的提高电池的倍率性能和长循环性能且当SCTNW厚度为200μm时,锂硫电池具有最好的长循环性能。     

CoO/C复合材料的制备及其电化学性能研究

为了提高传统过渡金属氧化物的电化学性能,文中通过两步水热法制备了CoO/C复合材料,对电极材料进行一系列表征测试,通过三电极测试系统,对氧化钴/C复合材料进行电化学性能测试。研究结果表明：电极在1 A·g^-1的电流密度下测得的比电容为760 F·g^-1,在20 A·g^-1的电流密度下测得的比电容也达到了133.3 F·g^-1。由于材料的低成本,良好的电化学性能和对环境的友好性使其为设计下一代储能设备提供了参考。     

电解液对锂硫电池性能的影响

锂硫电池充放电时产生的多硫化锂易溶于电解液,导致活性物质减少,电池的循环性能变差,容量衰减.本文通过使用不同成分的电解液,探索其对锂硫电池充放电性能的影响.并采用XRD对正极材料进行表征,在真空手套箱里面组装成电池,利用高精度电池性能分析测试仪对使用不同电解液组装的电池进行首次放电和循环性能分析.结果表明,C/S复合材料呈现出非晶态的结构.采用1mol/L的LiPF6的DME/DOL(体积1∶1)电解液组装的电池首次放电比容量达到了1 200 mAh/g,其充放电效率稳定在70％左右.     

西北工业大学锂硫电池研究获新进展

<正>西北工业大学材料学院纳米能源材料研究中心的研究人员在锂硫电池研究方面取得了新进展:创新性地提出了采用"铁电效应"来抑制锂硫电池中多硫化物的穿梭效应的思路,为锂硫电池循环稳定性的提升开辟了全新的研究方向。锂硫电池的理论能量密度高达2600Wh/kg,是未来最具应用前景的新型二次电池之一,但其充放电     

硫正极中硝酸盐和黏结剂的种类对锂硫电池性能的影响

系统研究了正极中使用不同种类的硝酸盐和黏结剂对锂硫电池电化学性能的影响.通过对比锂硫电池的循环性能和库伦效率,发现以硝酸镁为正极添加剂的锂硫电池的库伦效率最高,且其最适合的质量分数为10％.在研究硫正极中硝酸盐和黏结剂的协同效应对锂硫电池电性能的影响时,发现使用β-环糊精聚合物(β-CDp)黏结剂的锂硫电池电化学性能最好.在此基础上,使用含硝酸锂的电解液可进一步提高了锂硫电池库伦效率(>98％),说明硫正极中的硝酸镁和黏结剂以及电解液中的硝酸锂之间有协同作用,可共同抑制穿梭效应,有助于进一步提高锂硫电池的放电比容量和库伦效率.     

溶胶-凝胶法所制LiCoPO_4及其掺碳材料的电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了LiCoPO4,并对LiCoPO4进行了掺碳改性研究。实验结果表明：n（Li）∶n（Co）=1.5∶16,50℃下煅烧8 h所得样品性能最佳。在0.1C倍率下,样品的首次充电比容量为135.17 mAh·g^-1,首次放电比容量是113.9 mAh·g^-1,其电化学性能较好。合成掺碳15%的LiCoPO4/C复合材料,在0.1C条件下放电比容量达到121.2 mAh·g^-1,相比纯相LiCoPO4 113.9 mAh·g^-1有很大提高。在1C倍率下复合材料的放电比容量是103.5 mAh·g^-1,相比纯相85.4 mAh·g^-1提高很多,20次循环后复合材料还保持有62.3 mAh·g^-1的放电比容量。碳掺杂不仅提高了材料的电导率,还提高了材料的电化学性能。