一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能

提出了一种简易的一步水热法,通过原位合成的方法制备还原氧化石墨烯和MnO_2(rGO/MnO_2)复合电极材料。通过改变GO悬浮液的初始浓度对其形貌进行调控,制备了具有纳米花状、纳米棒状以及混合纳米结构MnO_2的rGO/MnO_2复合电极。MnO_2的形貌在提高电化学性能方面起着重要的作用。与其它两种形貌相比,纳米花状结构的rGO/MnO_2复合材料提供了更多的空间和氧化还原活性位点,因此具有更好的电化学能量储存能力。纳米花状结构的rGO/MnO_2在6 mol·L~(-1) KOH电解质中表现出高的比电容(在电流密度为1 A·g~(-1)时,比电容为310 F·g~(-1))、高扫描速率下超高的氧化还原反应活性和良好的循环稳定性(15 A·g~(-1)电流密度下循环1 000次后容量保持率为93%),表明纳米花状结构的rGO/MnO_2在储能领域具有良好的前景。     

多孔硫化镍中空亚微球的制备 及其超电容性能研究

以四水合乙酸镍为原料、硫代乙酰胺为沉淀剂和硫源,采用一步溶剂热法合成了介孔富有的多孔NiS中空亚微球。并采用XRD、FESEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、XPS和氮气吸脱附测试以及循环伏安(CV)、恒流充放电、交流阻抗等进行了材料表征和电化学性能测试。研究结果表明,所合成的NiS为介孔富有的多孔中空亚微球结构,且其尺寸大小较为均匀,壳层较薄。这种独特的多孔中空结构使得其作为超级电容器电池型正极材料时表现出优异的电化学性能:3 A·g~(-1)电流密度下的比容量值为155.4mA·h·g~(-1),20 A·g~(-1)电流密度下的比容量值仍然保持在92.9 mA·h·g~(-1),倍率容量保持率为59.8%,且在5 A·g~(-1)电流密度下5 000次循环后比容量仍可达115.3 mA·h·g~(-1),初始容量保持率为85.0%。     

钠离子电池负极材料 SbSn/石墨烯复合物的合成及电化学性能测试

通过化学共沉淀法制备SnSb纳米合金,并以此为主体材料表面包覆石墨烯的核壳结构复合材料SbSn/rGO用作钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、EDS测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试分析材料的电化学性能。研究表明,SbSn/rGO复合材料缓解了SnSb纳米合金团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SbSn/rGO复合材料150 mA·g~(-1)电流密度及0～3 V充放电电压测试,首次充放电容量为650、700 mA·h·g~(-1),第50次循环的放电比容量保持在350 mA·h·g~(-1),大幅度提高钠电负极材料比容量和循环稳定性。     

锂离子电池负极材料SnO_2掺杂石墨烯与多孔碳的改性研究

为改善SnO_2作为锂离子电池负极材料的电化学表现性能,利用溶剂热法制备SnO_2纳米颗粒,通过球磨法将SnO_2与多孔导电碳和石墨烯掺杂制得SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料,并研究了掺杂不同比例多孔碳的复合材料的电化学性能。结果表明:含15.79%多孔碳的SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料性能最好,初始可逆容量达1 221 m Ah·g~(-1);拥有良好的循环稳定性,在200 m A·g~(-1)电流密度下循环50次后,放电容量维持在834 m Ah·g~(-1);在100,200,400,800,1 600 m A·g~(-1)电流密度下,放电容量分别为1 221,1 093,993,796,526 m Ah·g~(-1),表现出良好的倍率性能。适量的多孔碳结合层状石墨烯形成特殊的物理结构,强化了SnO_2在充放电过程中的结构稳定性,进而提高了其电化学循环稳定性;石墨烯/多孔碳复合材料的掺杂提高了锂离子电池负极材料SnO_2的导电性,同时提高了其电化学性能。     

纳米多孔SnSb合金在钠离子电池中的应用

采用化学脱合金法制备了具有纳米多孔结构的SnSb合金材料,并将其应用于钠离子电池的负极.电化学性能测试结果表明,与SnSb颗粒相比,这种具有孔道与韧带双连续结构的合金负极具有高的放电比容量、优良的循环性能和倍率性能.在50 mA·g~(-1)的电流密度下首次放电比容量为419.9 mAh·g~(-1);25次循环之后容量可达264.3 mAh·g~(-1);在150 mA·g~(-1)的放电倍率下,其放电比容量仍可达350.2 mAh·g~(-1).     

以稻壳为硅源纳米硅负极材料的制备及其电化学性能

以稻壳为硅源,在NaCl/KCl/AlCl_3的混合熔盐介质中,采用熔盐活化低温铝热还原法制备纳米硅样品,采用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和电化学测试等技术对样品的组成、结构和电化学性能进行表征分析。结果表明:样品为纯相立方晶系硅,由粒径为100～300 nm的近球状团聚体组成,一次颗粒粒径为10～20 nm;纳米硅作为锂离子电池负极材料,表现出良好的综合电化学性能,电流密度为0.05 A·g~(-1)时,最大可逆容量为2 960 mAh·g~(-1),电流密度提高到2 A·g~(-1)时,可逆容量达1 930 mAh·g~(-1);在0.5 A·g~(-1)的电流密度循环200圈后,比容量仍高达1 769 mAh·g~(-1)。     

CTAB辅助二次水热法合成o-LiMnO_2微米棒及其电化学性能

通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助二次水热法合成了o-LiMnO_2微米棒。首先以KMnO_4和CTAB为原料合成了γ-MnOOH微米棒,然后再以γ-MnOOH为前驱物在LiOH溶液中通过第2步水热反应制备出表面粗糙的o-LiMnO_2微米棒。实验结果表明:当第2步水热反应温度为200℃、时间为15 h、n(Li)∶n(Mn)=12∶1时所得样品的电化学性能最优。该样品在电流密度为30、200 mA·h·g~(-1)时最大放电容量分别达到220、117 mA·h·g~(-1),且经过40次循环后放电容量仍高达176、112 mA·h·g~(-1),表现出较好的循环稳定性和倍率性能。     

新型铝离子电池正极材料MoS_2的制备及其电化学性能

以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,水为溶剂,采用水热法制备出具有优异电化学性能的花瓣状MoS_2纳米结构。研究了制备过程中反应温度、时间对产物形貌及电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的微观结构和形貌进行了表征,并对其电化学性能及反应过程机理进行了研究。结果表明:在水热温度为200℃,反应时间为28h条件下,所制备产物的结晶性最好,组成花瓣状的片层结构堆垛最为有序;以该花瓣状MoS_2作为铝离子电池正极材料,在充放电电流密度为10 mA·g~(-1)时,首次放电容量达到127.8mA·h·g~(-1),循环80圈后,其放电容量依然保持在44.4mA·h·g~(-1),上述结果表明,所制备产物具有优异的电化学性能和良好的循环稳定性。     

Zn_(0.76)Co_(0.24)S纳米微球的制备及电化学储锂性能

采用两步溶剂热法在无辅助剂的条件下首先合成了表面光滑的,直径在450~550nm之间的Zn-Co前驱物纳米微球。用硫代乙酰胺为硫源,经过溶剂热之后形成了Zn_(0.76)Co_(0.24)S纳米微球,并用X射线衍射、扫描电镜分析了其组成和形貌结构。当用作锂离子电池负极材料时,在0.1A·g~(-1)的电流密度下循环100次后比容量为208mAh·g~(-1),且有不断上升的趋势;即使在1A·g~(-1)的电流密度下循环1 000次后比容量仍能稳定在230mAh·g~(-1),展现了良好的倍率性能和循环性能。     

MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料的绿色制备技术

针对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料制备工艺复杂的问题,提出快速温和的绿色制备技术.以MnCl_2·4H_2O、H_2O_2和泡沫镍为原料,水热体系下研究不同反应温度对MnO_2/Ni(OH)_2@Ni复合电极材料结构、电化学性能的影响.结果表明,在反应温度90℃、水热3h,成功在泡沫镍上沉积分布均一的MnO_2/Ni(OH)_2纳米片.测试结果表明,在该条件下制备的MnO_2/Ni(OH)_2@Ni电极材料展现出优异的电性能,即高的比容量(电流密度为2.5mA/cm~2,放电比容量为7.4F/cm~2)、好的倍率性能、好的循环稳定性(充放电循环500次,容量保持率为78%).     

纳米多孔铁掺杂钒氧化物电极材料的制备及其电化学性能

为了利用简单的生产工艺制备性能优异的锂离子电池负极材料,采用电弧熔炼-甩带的工艺制备出铁钒合金条带,再通过氧化还原方法成功制备出纳米多孔铁掺杂钒氧化物(Fe-VO_x)复合材料,对材料物相和结构进行了表征,并且对比分析了在不同还原温度下纳米多孔Fe-VO_x复合材料的电化学性能。结果表明:在还原温度为500℃、5%H_2/Ar混合气氛下,材料电化学性能最优,在电流密度为0.1 A/g下,初始放电比容量为563.4 mA·h/g,在循环100圈后的放电比容量仍能达到441 mA·h/g,循环容量保持率达到78.2%,远大于石墨的理论比容量372 mA·h/g。这说明纳米多孔铁掺杂钒氧化物复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并且具有良好的电化学性能。     

甲壳胺/过渡金属盐复合膜的制备及其煅烧产物的电化学性能

通过溶剂蒸发法制备了甲壳胺(CTS)/双金属硝酸盐复合膜(MN-NO_3),经氮气氛高温煅烧与空气氛回火,制备了氮掺杂的部分石墨化碳(N-PGC)/过渡金属氧化物(TMOs)复合材料,考察其作为超级电容器电极材料的电化学性能。分别研究了金属离子种类、浓度以及煅烧温度对产物结构及电化学性能的影响。实验结果表明:当金属离子与CTS的质量比为9/80时,制得的N-PGC/CoAl-TMOs复合材料在2A·g~(-1)电流密度下比电容为462.2F·g~(-1),经过500次充放电循环,复合物比电容保留率为91.9%;电流密度增加到10A·g~(-1)时,其比电容为424.6F·g~(-1),具有良好的倍率特性和循环稳定性;金属含量过高时,产物易发生团聚,导致比表面积下降;当煅烧温度为800℃时,N-PGC/TMOs复合材料性能最佳。     

MnO_2/Ni(OH)_2复合纳米片阵列材料的制备及锂离子电池性能研究

采用水浴法在泡沫镍基底上生长MnO_2/Ni(OH)_2复合纳米片阵列材料,并通过恒流充放电和循环伏安法研究所得MnO_2/Ni(OH)_2的电化学性能。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析产物的物相组成和微观形貌。结果表明:泡沫镍基底表面垂直生长着多孔纳米片阵列,纳米片间围成150~300nm的小孔;在电流密度为200mA/g时,所得纳米片阵列材料的首次放电比容量可达1575.4mAh/g,库伦效率为95.6%,100次循环材料的平均放电比容量达到1052.2mAh/g;这表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

多孔五氧化二铌球的合成及其电化学性能研究

以表面活性剂CTAB为模板,通过水热法及煅烧过程合成了多孔Nb_2O_5微球。对所得产品的表征和电化学性能测试结果表明:合成了正交结构的Nb_2O_5球,且其单分散性能较好,直径为900 nm左右,球上分布有很多孔径为2~70 nm的小孔,形成了独特的多孔结构,该结构增加了材料的比表面积,其比表面积为340 m~2/g。独特的多孔结构和较大的比表面积使得其作为锂离子电池负极材料时表现出优异的电化学性能:首次容量较高,多孔Nb_2O_5球的首次充放电容量分别为297.8和395.9 m A·h·g~(-1);循环性能稳定,在电流密度为20 m A/g下充放电时,第3次循环后的库伦效率几乎达到100%;倍率性能优异,在50,100 m A/g电流密度下,经过20次循环后的容量分别为139.6,117.1 m A·h·g~(-1),容量保持率都为90%以上。     

油酸作表面活性剂和碳源合成超细Li_2MnSiO_4@C正极材料及电化学表征

以油酸同时作为表面活性剂和碳源,通过简单的方法制备了不同碳含量的超细Li_2MnSiO_4@C纳米颗粒。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)照片显示样品颗粒非常均匀且粒径非常小,只有10~20nm。当油酸加入量与LiOH的物质的量的比为2∶1时,得到的Li_2MnSiO_4@C纳米材料(LMS2)电化学性能最好;在0.05C的倍率下,材料的首次放电容量达到313mA·h·g~(-1),经过50个循环后,放电比容量仍保持为154.7mA·h·g~(-1)。材料优异的电化学性能可归因于其具有极小的粒径、疏松多孔的结构和较高的电导率。     

MOF-5衍生碳作为水系锌离子复合电容器阴极储能性能研究

采用锌金属有机配合物(MOF-5)煅烧得到的多孔碳材料作为阴极材料,以锌箔作为阳极,硫酸锌中系水溶液作为电解液构建了锌离子复合电容器。在电化学性能测试中,锌离子复合电容器表现出了优异的电化学性能,如高放电比容量(在1 A·g~(-1)的电流密度下放电比容量为55 mAh·g~(-1)),良好的倍率性能,高能量密度(46 Wh·kg~(-1)),优异的循环稳定性(在1 A·g~(-1)的电流密度下进行8 000次充放电循环后,锌离子复合电容器的放电比容量保持率接近100%)。     

静电纺丝制备富锂锰基锂电正极材料及其性能

通过静电纺丝技术制备了具有一维管状结构的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料,研究了煅烧温度对电极材料表面形貌和电化学性能的影响.结果表明,煅烧温度为850℃时所制产物具有较好的离子扩散性能,在50 m Ah·g~(-1)的电流密度下首次放电比容量为249.5 m Ah·g~(-1),50次循环后的容量保持率为87%,表现出较高的放电比容量和较好的循环稳定性.     

球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成的球形Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体与LiOH·H_2O均匀混合,经高温固相反应合成了层状结构球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同形成时间的球形前驱体形貌观察,结果表明:Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体是由无数微小的纳米片由内而外竖向聚集而形成的二次颗粒,其形成经历了由疏松逐渐变致密的过程。经过高温锂化之后,一次结构由纳米层片转变为纳米颗粒,球状二次颗粒形貌未发生明显改变。X-射线衍射(XRD)测试结果表明:与普通溶胶凝胶法的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2样品相比,球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更加完整的层状结构。充放电测试结果表明:球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更高的比容量、更好的循环稳定性、更好的倍率性能。球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2在0.2C(1C=160mA·g~(-1))时的放电容量达到186.2mA·h·g~(-1),0.5C时达到158.9mA·h·g~(-1),1C时达到129.0mA·h·g~(-1),100次循环后仍然可以保留88.9%的容量。     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料的制备及其电化学性能

采用一步草酸盐法制备Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2富锂层状正极材料,采用X射线衍射、感应耦合等离子炬(ICP)发射光谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜和电化学分析技术对材料的组成、结构和电化学性能进行表征与分析。结果表明:制得的富锂层状正极材料呈不规则棒状,长度为2~4 mm,直径约200 nm;其化学计量精确、层状结构发育良好、阳离子分布混合度较低;在电流密度为20 m A/g条件下,其首次放电比容量为242.4 m A·h·g-1,首次库仑效率为74.9%;当电流密度增大到1 000 m A/g时,放电容量仍可高达98.8 m A·h·g-1;在电流密度为200 m A/g充放电100个循环后,其容量保持率为76.8%。     

聚吡咯包覆CoMoO_4纳米片自组装多孔柱阵列的制备及其赝电容性能研究

采用水热法结合电化学聚合技术在泡沫镍上生长聚吡咯包覆的CoMoO_4纳米片自组装多孔柱阵列。通过XRD、FTIR和SEM分析产物的组成与结构,发现产物呈现聚吡咯包覆CoMoO_4纳米片自组装多孔柱阵列的复合结构。通过恒流充放电、循环伏安法研究CoMoO_4的超电容性能,在电流密度为100mA·g~(-1)的条件下,包覆CoMoO_4的比电容为1205F·g~(-1);在200mA·g~(-1)充放电循环3000次后,比电容值仍保持为初始值的85.7%,是未包覆CoMoO_4材料的1.6倍,聚吡咯包覆CoMoO_4纳米片自组装多孔柱阵列具有良好的赝电容特性和循环稳定性。