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).     

WO_3/rGO纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用水热法合成了WO_3/rGO纳米复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料。水热处理过程中将氧化石墨烯(GO)还原转变成了还原型氧化石墨烯(rGO),氧化石墨烯经还原后会产生不饱和的、共轭的碳原子,表面缺陷增加从而活性位点增加,使电导率显著增加。结果显示:所制备的WO_3/rGO纳米复合材料中,WO_3均匀地负载到了rGO纳米片上。电化学测试表明:所获得的WO_3/rGO纳米复合材料首次放电比容量达到1 135.7mA·h·g~(-1);200圈以后依然能够保持较高的放电比容量(780mA·h·g~(-1))。     

SnO_2/rGO锂离子电池负极复合材料制备及性能

为提高锡氧化物锂离子电池负极材料的电池性能,使用水热法制备了具有不同还原氧化石墨烯(rGO)含量的SnO_2/rGO复合材料,并研究了rGO含量对复合材料性能的影响。X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)分析结果表明:所合成的SnO_2/rGO复合材料的特征衍射峰的位置与金红石型晶体结构的SnO_2完全匹配,SnO_2/rGO复合材料中的SnO_2颗粒附着在rGO表面。电化学测试表明:rGO质量分数为50%的SnO_2/rGO复合材料的循环性能最佳,在160 mA/g的电流密度下,经过100次循环后,放电比容量维持在633.6 mA·h/g,与单质SnO_2循环50次的224.1 mA·h/g的比容量相比,材料循环稳定性有了很大的提高。     

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。     

PPy含量对Fe_2O_3/PPy锂离子电池负极材料性能的影响

为研究聚吡咯(PPy)含量对Fe_2O_3/PPy负极材料电化学性能的影响,以FeCl_2·4H_2O为Fe源,采用水热法合成Fe_2O_3纳米片,用原位聚合法合成不同PPy含量的Fe_2O_3/PPy复合材料,并通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成的材料进行表征;将材料组装成扣式电池,采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗测试进行电化学性能表征.结果表明:PPy的加入改善了Fe_2O_3的循环稳定性,其中PPy质量分数为5.0%的Fe_2O_3/5.0%PPy负极材料的循环性能最好,在200 mA/g的电流密度下,首次放电比容量为1 342.3 mA·h/g,首次库仑效率达到75.1%;经过100次循环,其放电比容量保持为487.4 mA·h/g,高于Fe_2O_3/2.5%PPy、Fe_2O_3/7.5%PPy和Fe_2O_3的放电比容量.     

Z-CoS2-MoS2/rGO的合成及电化学储锂性能

为了研发比容量高和循环性能稳定的电化学储锂电极材料,用二甲基咪唑钴(ZIF-67)作为Co源前驱体,通过一步水热法制备Z-CoS₂-MoS₂/rGO(还原氧化石墨烯)复合材料,研究微观结构和电化学储锂性能. 结果表明,与采用CoCl₂作为钴源制得的CoS₂-MoS₂/rGO相比,Z-CoS₂-MoS₂/rGO复合材料中CoS₂粒子有着更加细小和较均匀的粒径,很好地分散在MoS₂和rGO表面,形成了相应的异质结构. 作为电化学储锂电极材料,Z-CoS₂-MoS₂/rGO的可逆比容量可以达到1 092 mA·h/g,经900次循环后在500 mA/g电流密度下保持了941 mA·h/g的储锂可逆比容量,显示了稳定的充放电循环性能. Z-CoS₂-MoS₂/rGO优异的电化学储锂性能主要归因于该双金属硫化物复合材料具有较多的电化学储锂电极反应电对以及复合材料中CoS₂纳米颗粒、MoS₂纳米片和rGO之间均匀的复合及所形成的异质结构.     

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%。     

V2O5/rGO复合材料的电化学性能和储锂机理

为研究V₂O₅/rGO复合材料作为锂离子电池负极的循环稳定性、导电性以及锂离子在其中的迁移机理,通过实验和第一性原理计算相结合的方式,利用水热法制备了V₂O₅/rGO复合材料。实验研究发现,V₂O₅/rGO复合材料的首次放电比容量为943.4 mA·h/g,高于V₂O₅(约为849.7 mA·h/g),经过150圈循环后其放电比容量保持率为65.2%,也高于V₂O₅(40.4%),说明V₂O₅/rGO具有更高的比容量和更优异的循环稳定性。电化学阻抗测试发现,V₂O₅/rGO高频区的半圆小于V₂O₅,说明其导电性更佳。通过基于态密泛函理论的第一原理计算发现,V₂O₅/rGO在嵌锂之后,在费米能级处d...     

多孔碳包覆硅微球于锂离子电池负极中的应用

为了缓解纯硅负极材料在充放电过程中带来的巨大体积效应并降低电解质与电极之间的副反应程度,提出了一种简单高效的硅碳复合材料合成方法.以P123为分散剂、葡萄糖为碳源,利用水热法制备P-Si/C复合材料.结果表明,制备得到的复合材料可以极大地缓解充放电过程中产生的体积效应.当复合材料作为锂电池负极时,其首次放电比容量为1 800 mA·h/g,在500 mA/g电流密度下经100次循环后,其放电比容量能够稳定维持为521 mA·h/g,呈现出良好的循环性能.     

多孔碳包覆硅微球于锂离子电池负极中的应用

为了缓解纯硅负极材料在充放电过程中带来的巨大体积效应并降低电解质与电极之间的副反应程度,提出了一种简单高效的硅碳复合材料合成方法 .以P123为分散剂、葡萄糖为碳源,利用水热法制备P-Si/C复合材料.结果表明,制备得到的复合材料可以极大地缓解充放电过程中产生的体积效应.当复合材料作为锂电池负极时,其首次放电比容量为1 800 mA·h/g,在500 mA/g电流密度下经100次循环后,其放电比容量能够稳定维持为521 mA·h/g,呈现出良好的循环性能.     

锂离子电池负极材料SnO2-Gn-C三元复合物的制备及其电化学性能

通过两步水热法合成了可用作锂离子电池负极材料的二氧化锡-石墨烯-炭（SnO2-Gn-C）三元复合物.采用X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和电化学测试研究了SnO2-Gn-C复合物的晶型结构、形貌和电化学性能,并考察了反应温度和Sn/Gn物质的量比对复合物电化学性能的影响.实验结果显示,SnO2-Gn-C复合物在200mA· g-1电流密度下初始放电比容量达到1 225mA·h·g-1,50次充放电循环后比容量仍有约229mA.h·g-1.SnO2-Gn-C良好的电化学性能主要归结于大比表面积的石墨烯对SnO2纳米粒子的良好分散作用、石墨烯和炭的高导电性以及炭包覆后的复合物充放电时体积效应的显著减小.     

MnO/C自支撑复合纳米纤维膜的制备及其电化学性能

以MnO_2/PAN/DMF为前驱体,通过静电纺丝和惰性气氛下退火处理制备出MnO/C纳米纤维,对样品进行了XRD、SEM以及电化学性能分析。结果表明:制得的复合膜纤维直径为300~500 nm;其中MnO_2添加量为1.0g时制得的纳米纤维膜的形貌和性能最理想,当电流密度为1.0 A·g~(-1)时,经过200个循环,容量仍然保持在320mA·h·g~(-1);在电流密度3.0 A·g~(-1)下,可逆容量为201 mA·h·g~(-1),展现了极好的倍率性能和循环性能。     

碘-活化石墨烯复合正极材料的制备及电化学性能研究

为了抑制锂碘(Li-I_2)电池充放电过程中碘单质的溶解穿梭效应和自放电效应,提高Li-I_2电池的循环稳定性,以多孔活化石墨烯(AG)为载体,采用溶液吸附法制备了碘-活化石墨烯(I_2-AG)复合材料。结构测试结果表明,AG为三维层状堆积的疏松多孔结构,具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构和大孔容,有利于活性物质碘的负载及充放电过程中离子的传输。电化学测试结果表明,I_2-AG复合材料表现出了优良的电化学循环和倍率性能,具体表现为I_2-AG复合材料在1、2、5和20 C倍率下的放电比容量分别为325.3、302、293.3和270.4 mA h g~(–1),循环500周后,其剩余放电比容量分别为220.6、209.9、234.7和274.3mA h g~(–1)。整体而言,制备的I_2-AG复合材料有效地抑制了碘单质的溶解穿梭效应和自放电效应。     

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。     

CuO的可控合成及其作为锂离子电池负极材料的性能

通过溶液沉淀加水热反应的方法合成了不同形貌的氧化铜。通过循环伏安法、充放电法等研究氧化铜作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:不同形貌的氧化铜电化学性能差异很大,首次嵌锂容量均在700mA·h/g以上,而结晶性能较好、形貌较规则的氧化铜粉末呈现出较好的电化学循环稳定性,100次循环后容量仍保持400 mA·h/g。对氧化铜负极材料的反应机理、首次容量高于理论容量及不可逆容量的原因进行了分析。     

氮掺杂碳包覆硅酸亚铁锂的制备及其电化学性能

为提高锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4)的容量和倍率性能,以酒石酸为碳源、尿素为氮源,用溶胶凝胶法制备氮掺杂碳包覆硅酸亚铁锂复合材料(NCLFS),通过元素分析、XRD、SEM、拉曼光谱、XPS、恒电流充放电测试和交流阻抗谱等方法对样品的结构及电化学性能进行表征。结果表明:NCLFS复合材料由平均粒径为23 nm的Li2FeSiO4纳米晶组成,较小的粒径能够缩短锂离子扩散路径,提高锂离子的迁移速率;N的引入,提高了NCLFS材料的电导率;与无尿素掺杂的CLFS材料相比,NCLFS复合材料表现出了更高的比容量、优异的倍率性能和循环稳定性,0.2 C放电倍率下,放电比容量高达223.2 mA·h/g(相当于1.34Li+),循环100周后仍能保持192.9 mA·h/g。     

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。     

聚吡咯包覆尖晶石LiMn_2O_4微球的合成及其电化学储锂性能

利用共沉淀法合成MnCO_3微球与Li_2CO_3进行固相反应制备了尖晶石LiMn_2O_4微球。通过吡咯在LiMn_2O_4表面上进行化学氧化聚合合成了聚吡咯包覆LiMn_2O_4微球(PPy@LiMn_2O_4)。聚吡咯包覆层不仅可以提高LiMn_2O_4微球的电子导电率,而且其本身像一个电容器。这种结构特点有利于提高LiMn_2O_4的容量,倍率性能和高倍率循环稳定性。通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电等方法测试了电极材料的电化学性能,研究表明:PPy@LiMn_2O_4显示了比LiMn_2O_4微球更好的电化学储锂性能,包括高比容量(118.4 mA·h·g~(-1))、高倍率性能(5C,104.5 mA·h·g~(-1))。