MSb2型金属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首次嵌锂反应的可塑容量340mAh/g,,所以,MSb2型金属锑化物可以作为锂离子电池极材料的假选材料。     

核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线的制备及其电化学储锂性能

以棉纤维为碳源和模板,采用生物模板法成功合成制备直径约100~150nm、长度几至十几微米的TiC纳米线,进而通过水热反应在其表面均匀沉积Co_3O_4纳米微粒,所构建的核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线具有良好的循环稳定性和高倍率性能。在50mA/g电流密度下循环的第2次、第50次放电容量分别为824.3mAh/g和753.7mAh/g;在倍率性能测试中,当电流密度回到50mA/g时,可逆放电容量为1060.4mAh/g,高于起始的1048.2mAh/g。     

铁基普鲁士蓝正极材料的制备及储钠性能的研究

用简单的共沉淀法合成铁基普鲁士蓝正极材料,并研究合成温度对材料微观形貌和储钠性能的影响。研究结果显示,随着合成温度的提高,产物颗粒尺寸变大,钠含量增加。FeHCF-40℃电极材料,在30 mA/g电流密度下,首次放电比容量为132.3 mAh/g,循环100次后,放电比容量仍有102.4 mAh/g,容量保持率为77.4%;且当电流密度增大到1 500 mA/g时,仍可实现80.3 mAh/g的比容量,显示出优异的倍率性能和循环性能。     

ZnO@ZIF-8作锂离子电池负极材料的电化学性能研究

采用简单的水热法制备了ZnO@ZIF-8电极材料,XRD、SEM、TEM等测试表征表明,所制备的ZnO@ZIF-8电极材料具有较好的形貌及晶体结构,与纯相ZnO对比,形貌发生明显改变,电化学性能测试表明,制备的ZnO@ZIF-8具有较好的循环稳定性以及倍率性能,其首次可逆比容量为1136 mAh/g,循环50次后可逆比容量为412.3 mAh/g,电化学性能较纯ZnO有明显的提高。     

真空蒸镀法制备Sb膜电极及其性能

采用真空蒸镀法制备了金属Sb膜电极, 通过XRD、SEM、恒流充放电循环、循环伏安(CV)等方法, 研究了Sb膜电极的结构、形貌和电化学性能, 并对嵌脱锂机理进行了分析. 结果表明: 蒸镀后, 金属Sb为六方晶体, (003)晶面择优取向. Sb膜电极与基底铜箔的微观形貌接近, Sb金属以片层颗粒堆积在Cu箔颗粒上面. 在首次嵌锂过程中, 能观察到Li₃Sb合金的生成和Sb相的消失, 在脱锂之后, 能观察到Sb相的重新出现和Li₃Sb合金的消失, 且Sb相还是回复到(003)面择优相. Sb膜电极的首次充放电比容量分别为652和454 mAh/g, 循环16周后放电比容量还为300 mAh/g, 性能远优于Sb粉电极.     

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。     

VO_2/rGO复合材料的制备及作为高容量锂离子电池负极的研究

采用简易的一步水热法实现了VO_2和rGO的有效复合,通过XRD、SEM、Raman等手段对复合材料的结构和形貌进行了表征,评估了该材料作为锂离子电池负极的电化学性能。结果显示,VO_2为片状形貌,氧化石墨烯在水热反应中被还原,与VO_2片形成了良好的复合结构。电化学数据显示,在100 mA/g电流密度下,VO_2/rGO复合材料可逆容量高达621.8mAh/g,远高于石墨的理论容量(372mAh/g)。在300mA/g电流密度下,该材料在100次循环后容量保持在384mAh/g。更重要的是,在2 000mA/g电流密度下,300次循环后容量仍维持在256mAh/g,容量保持率接近100%。基于rGO良好的导电性能以及VO_2与rGO的协同作用,制备的VO_2/rGO复合材料体现了较高的可逆比容量和良好的倍率性能及循环稳定性能,是一种具有前景的锂离子电池负极材料。     

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.     

冷冻干燥辅助法制备具有增强储锂性能的介孔NiMoO4纳米簇

采用一种简便、绿色的冷冻干燥法制备介孔NiMoO4纳米簇.作为锂离子电池负极材料,介孔NiMoO4纳米簇展现出较高的比容量和倍率性能,在0.2 A/g的电流密度下循环100圈,其可逆容量维持在1104.8 mAh/g,每圈容量损失仅0.09％.即使在1.0 A/g和2.0 A/g的电流密度下,其可逆容量依然能分别维持在664.7mAh/g和468.4 mAh/g.此外,以介孔NiMoO4纳米簇为负极、商用LiFePO4为正极组装所得的全电池,在0.1 C(1 C=170 mA/g)下,容量稳定在152.1 mAh/g.介孔NiMoO4纳米簇电化学性能的提高与其独特的介孔结构、较短的锂离子扩散途径密切相关.本工作为设计高储锂性能多孔电极材料提供一个新的视角.     

三聚磷腈复合硫正极材料性能的改进研究

采用加热法,将三聚磷腈复合硫(TPS)正极材料与介孔炭复合,以期望改善电极性能.扫描电子显微镜显示TPS具有与硫不同的表面形貌,接触角测定表明水滴与TPS表面的接触角为35°,而硫表面的接触角为115.,XRD和IR测定证明TPS结构特征为表面经过磷腈基团修饰的硫.复合介孔炭后,TPS电极性能改善,在10mA/g的充放电电流下,其首次放电容量为767mAh/g,第二周容量保持率为84.8％,30次循环后容量为303.8mAh/g.     

煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研

因具有较短的锂离子扩散路径、大的比表面积等优势, 球形碳材料在锂离子电池负极材料中展露出良好的应用前景。研究以新疆库车产煤为原料, 采用电弧放电法及化学活化法制备出了具有多孔结构的煤基球形碳。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附法和恒电流充放电等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明, 在100 mA/g的电流密度下, 煤基球形多孔碳的首次放电比容量可达到1188.9 mAh/g, 远高于商业石墨负极372 mAh/g的理论比容量。此外, 该材料还表现出了良好的循环稳定性, 经历200圈循环后的放电比容量为844.9 mAh/g。煤基球形多孔碳优异的电化学性能得益于活化过程所产生的分级孔道结构能为锂离子提供更多储存空间, 从而提高了电极的容量及循环稳定性。     

Flexible and Binder‐Free Electrodes of Sb/rGO and Na3V2(PO4)3/rGO Nanocomposites for Sodium‐Ion Batteries

Flexible power sources have shown great promise in next‐generation bendable, implantable, and wearable electronic systems. Here, flexible and binder‐free electrodes of Na₃V₂(PO₄)₃/reduced graphene oxide (NVP/rGO) and Sb/rGO nanocomposites for sodium‐ion batteries are reported. The Sb/rGO and NVP/rGO paper electrodes with high flexibility and tailorability can be easily fabricated. Sb and NVP nanoparticles are embedded homogenously in the interconnected framework of rGO nanosheets, which provides structurally stable hosts for Na‐ion intercalation and deintercalation. The NVP/rGO paper‐like cathode delivers a reversible capacity of 113 mAh g^?1 at 100 mA g^?1 and high capacity retention of ≈96.6% after 120 cycles. The Sb/rGO paper‐like anode gives a highly reversible capacity of 612 mAh g^?1 at 100 mA g^?1, an excellent rate capacity up to 30 C, and a good cycle performance. Moreover, the sodium‐ion full cell of NVP/rGO//Sb/rGO has been fabricated, delivering a highly reversible capacity of ≈400 mAh g^?1 at a current density of 100 mA g^?1 after 100 charge/discharge cycles. This work may provide promising electrode candidates for developing next‐generation energy‐storage devices with high capacity and long cycle life.     

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.     

水合氧化钛制备Li4Ti5O12及在电化学混合电容器中的应用

以水合氧化钛溶胶为起始反应物,在其中加入活性炭、柠檬酸和锂盐,干燥后在800℃热处理12h,制得具有尖晶石结构的新型准纳米晶Li₄Ti₅O₁₂. 电化学测试表明,该材料的首次嵌脱锂效率可达99.3%,85mA/g电流条件下的可逆嵌锂容量为152.3mAh/g,嵌脱锂平台稳定. 将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学混合电容器. 充放电测试表明,在该混合电容器中,Li₄Ti₅O₁₂电极在85mA/g电流条件的比电容量为96.4mAh/g,电容器充放电效率达96.5%.     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的初步探讨

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1+xV3O8,并用X射线衍射、扫描电镜观察、充放电循环测试、循环伏安法扫描等,研究了Li1+xV3O8的物相结构、表面形貌以及电化学性能等,并探索了合成工艺条件对材料的电化学性能的影响。结果表明,温度为400℃时合成的Li1+xV3O8晶粒较为细小均匀,粒径大小相对较为均一,颗粒大小在0.5—1.0μm左右,这些小晶粒将有效地增加其比表面积,同时电化学性能较好,10mA/g的电流密度下首次放电容量为230 mAh/g,20次循环之后容量仍能达到180 mAh/g,循环性能较好。随着合成温度增高,首次放电容量减小,循环效率降低。     

ZnFe2O4锂离子电池负极材料的制备及电化学性能研究

以ZnCl₂和FeCl₃.6H₂O为原料, 通过溶剂热法制备了尖晶石型ZnFe₂O₄材料, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和恒流充放电测试技术对材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明, 合成的材料为纳微多孔结构, 其颗粒粒径约为250 nm, 以50 mA/g的电流密度充放电时, 可逆比容量为933.1 mAh/g, 经过100次循环后, 比容量为813.5 mAh/g, 比容量保持率高达87.2%, 表现出优异的循环稳定性能。当电流密度增大到400 mA/g时, 其比容量约为355 mAh/g, 表现出较高的倍率性能。采用该法制备得到的纳米ZnFe₂O₄具有比容量高、循环稳定好等优点, 是一种具有较强应用前景的锂离子电池负极材料。     

MoP纳米粒子锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

用直流电弧等离子体法制备金属钼纳米粉体再使其与赤磷发生固相反应,用两步法制备出磷化钼纳米粒子。使用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段表征磷化钼纳米粒子的结构并进行了电化学性能测试。结果表明,MoP纳米粒子呈球状,粒径为20~50 nm;在电流密度为100 mA/g的条件下MoP纳米粒子负极材料的首次放电比容量达到746 mAh/g,50次循环后放电比容量为241.9 mAh/g;电流密度为2000 mA/g时放电比容量为99.90 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量仍然保持247.60 mAh/g。用作锂离子电池的负极材料,MoP纳米粒子具有优异的稳定性和可逆性。     

不同合成方法制备硫/碳复合正极材料及表征

以活性炭和升华硫为原料,采用熔融法、气相法和真空浸渍法制备硫/碳复合正极材料,通过碳硫分析、粒度测试、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET及孔径分布来表征材料的结构,并用恒流充放电测试考察了所得材料的电化学性能。结果表明,气相负载法制备的复合材料具有更好的电化学性能,在15mA/g电流密度下首次放电比容量为768mAh/g,不同电流密度循环24次后容量仍有405mAh/g。     

自支撑氮掺杂石墨烯纸柔性电极的制备及其储锂性能的研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,尿素为氮掺杂剂,采用固/气界面水热反应的方式,即在反应釜内将GO抽滤得到的氧化石墨烯纸(GOP)与尿素分解产生的氨蒸气相互作用,成功制备出自支撑氮掺杂石墨烯纸(NGP)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试对样品进行形貌结构及电化学性能的表征。测试结果表明:水热条件下尿素能有效地实现氧化石墨烯纸的氮掺杂,氮掺杂量为7.89%;氮掺杂石墨烯纸在100mA/g和500mA/g的电流密度下,充放电循环100周之后,放电比容量可分别保持在288mAh/g和190mAh/g。采用改进的固/气界面水热反应法制备的氮掺杂石墨烯纸较未掺杂石墨烯纸可逆比容量提高了近2.5倍,具有良好的循环稳定性,可为制备高性能的柔性锂离子电池负极材料提供新方法。     

Mesoporous SnO2@carbon core-shell nanostructures with superior electrochemical performance for lithium ion batteries

SnO2@carbon nanostructure composites are prepared by a simple hydrothermal method. The composite exhibits unique structure, which consists of a mesoporous SnO2 core assembled of very small nanoparticles and a carbon shell with 10 nm thickness. The mesoporous SnO2@carbon core-shell nanostructures manifest superior electrochemical performance as an anode material for lithium ion batteries. The reversible specific capacity of the composite is about 908 mAh g(-1) for the first cycle and it can retain about 680 mAh g(-1) after 40 charge/discharge cycles at a current density of 0.3 C. Moreover, it shows excellent rate capability even at the high rate of 4.5 C. The enhanced performance was attributed to the mesoporous structure and a suitable carbon coating.