新型超级电容器电极材料NaxCo2O4的制备及电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Na x Co2O4(x=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8和2.0)样品,并首次将其应用于超级电容器电极材料;经XRD、SEM和电性能研究得出,制备出的Na x Co2O4晶体均为层状结构,x=1.6时样品电容性能最好,在6mol/L NaOH电解液中,0.25~0.7V电压范围内,以50mA/g的电流密度进行恒流充放电,比电容高达413F/g。     

S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能

为了扩大锂离子电池正极材料LixMn2O4的工作电压范围，在保证良好循环性能的基础上提高材料的容量，本文对S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成工艺和电化学性能进行了研究．溶胶-凝胶法合成的各试样均为纯的立方尖晶石相，且结晶状态良好．S—Co复合掺杂综合了S掺杂效应和Co掺杂效应，改善了LiMn2O4的电化学性能，在2．4—4．3V充放电压范围内，初始容量较高，达到170mAh／g，30次循环后容量不但没有衰减而且有一定增加．     

锂离子电池正极材料Li0.99Na0.01FePO4/C的结构与电化学性能

为了提高LiFePO4的倍率性能,用碳热还原法制备了Na+掺杂的LiFePO4/C复合正极材料,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、恒电流充放电技术、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)研究了Na+掺杂对LiFePO4/C材料的结构、微观形貌和电化学性能的影响.结果表明,Na+掺杂的LiFePO4/C复合材料具有单一的橄榄石型晶体结构,不存在杂质衍射峰,Na+在Li位掺杂可提高材料的导电性能和Li+扩散速率,降低电极极化,能有效改善材料的循环性能和倍率性能.与LiFePO4/C相比,Li0.99Na0.01FePO4/C的0.5C、2C和5C放电比容量分别为147.6、126.4和105.1 mAh/g,并表现出良好的循环性能和倍率性能.     

Na+掺杂V2O5电极材料的制备及其储锌性能

针对V2O5电子传输慢、离子 扩散受阻以及循环性能不稳定等问题,通过一步水热法制备Na0.4V2O5纳米粉体材料,并作为锌离子电池正极材料。结果表明,Na0.4V2O5电极的倍率性能和循环稳定性均优于V2O5电极。Na+掺杂通过改变V2O5的层状结构,改善V2O5的电子传输和离子扩散,从而提高电极电导特性和结构稳定性。Na0.4V2O5电极是倍率性能和循环稳定性优良的电极材料。     

Li1.02CoxCryMn2-x-yO4的固相合成及性能表征

采用固相法合成锂离子正极材料尖晶石相Li1.02CoxCryMn2-x-yO4，研究元素Co、Cr不同掺杂量对产物的结构、晶胞常数、电化学性能和电池内阻的影响．分析表明，掺杂少量的Co、Cr的LiMn2O4依然保持着尖晶石结构；晶胞常数随掺杂量的增加而减小，从而使尖晶石的比表面积增大，有利于提高电池的初始容量；并有效地抑制了充放电过程中的Jahn-Teller效应和Mn^3＋的歧化反应．掺杂Co、Cr后Li1.02MnO4初始容量有所下降，且随掺杂量增加而减小，但能明显改善材料的循环性能．     

纳米Al2O3掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

为提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的循环性能和倍率性能,采用在底液中添加纳米Al2O3的方法,在氢氧化物共沉淀法制备前驱体过程中进行铝元素掺杂,并考察了铝掺杂量对材料形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,当铝掺杂量为0.02(n Al:∶n Li=0.02)时,在电压范围2.7~4.2V和0.2C倍率下,循环50次后容量保持率高达95.7%,高于未掺杂的81.5%,同时材料的倍率性能也明显提高。     

掺钴MnO2电极的电化学电容行为研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器电极材料化学掺杂Co的MnO2电极,借助XRD测试对电极材料进行了物理结构表征,表明掺Co量影响材料的晶体结构和活性。电化学测试结果得出化学掺杂的配比对电化学性能影响很大,掺杂量为n(Co)：n(Co Mn)大于或小于0．1时,其循环伏安、充放电和电容特性较差。而适量的掺入Co,改善了电极的电容性能,降低了电极内阻,提高了活性物质的利用率,并使得电极能够在大电流下进行充放电。经1000次循环,适量掺杂的MnO2电极比未掺杂的MnO2电极具有更高的电容性能,掺杂的MnO2电极循环性能相对较差,但是其比电容仍然大干未掺杂MnO2电极。     

Co3O4电化学电容电极材料的制备及性能研究

利用水热法,以硝酸钴为原料,分别以碳酸氢铵、六次甲基四胺为沉淀剂,制备了Co3O4。借助X射线衍射、扫描电子显微镜手段对样品进行表征。以六次甲基四胺为沉淀剂制得的Co3O4,在6 mol.L-1KOH水溶液中,电位窗口为0～0.4V内,通过循环伏安和恒流充放电测试,显示该材料制备的电极具有良好的电容行为。充放电流在为5 mA时,单电极的比容量达到239 F.g-1,是以碳酸氢铵为沉淀剂制得的Co3O4电极的1.57倍,说明以六次甲基四胺为沉淀剂制备的Co3O4具有较好的电化学电容性能。     

LiFePO4-LiNi1/3Co（1/3）Mn1/3O2混合材料对锂离子电池性能的影响

通过流变相辅助高温固相碳热还原法及碳酸共沉淀法合成了LiFePO4/C复合材料及三元系锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。将二者按一定比例经强力搅拌混合均匀,获得均匀的共混锂离子电池用正极材料。通过循环充放电测试、交流阻抗测试等研究了混合比例对混合材料电化学性能的影响。实验结果表明LiFePO4与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2通过混合,二者之间产生较强的协同作用,从而实现二者之间的优势互补。并且当混合比例为1∶2时,混合电极具有较好的低温性能、倍率性能及循环稳定性和较高的平均放电平台电压及比能量密度。     

NaCo2O4及其Na位掺杂热电材料的制备研究

NaCo2O4是氧化物热电材料的典型代表,也是目前人们研究较多的一种热电材料,本文采用固相反应法和溶胶-凝胶法对NaCo2O4以及Na位掺杂K、Ca、Sr、Ce试样进行制备研究.选择合适的工艺参数,采用快速升温法,可获得纯度较高(大于94%)的NaCo2O4,并使掺杂元素K、Ca、Sr进入到NaCo2O4晶格中,而Ce由于原子半径太大,难以掺杂入NaCo2O4晶格.实验结果表明采用柠檬酸溶胶-凝胶法比固相反应法制备的试样晶粒尺寸更细小,增加声子散射,使晶格热导率降低,由此提高材料的热电优值,进一步改善材料的热电性能.     

Mn2+掺杂对V2O5纳米材料结构与电化学性能的影响

以V2O5粉末、H2O2和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用水热法制备了纳米结构的锂离子电池阴极材料Mnx V2O5。运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和扫描电镜(SEM)测试对制备的材料进行结构和形貌表征,并利用充放电测试和交流阻抗测试研究了样品的电化学性能。结果表明:随着锰掺杂量的增加,V2O5的正交晶型层状结构未发生改变,其层间距逐渐扩大,形貌由纳米短棒状向纳米带簇状变化。电化学测试表明:Mn2+掺杂提高了V2O5的电化学性能,其首次充放电效率由70.8%提高到90%以上;Mn0.01V2O5经过90次充放电循环后,其容量仍为192.2 mAh/g。Mn2+掺杂对V2O5电极材料的离子电导率有影响,Mn0.02V2O5离子电导率由未掺杂时的6.27×10-4S/cm提高到1.58×10-3S/cm。     

乙二胺改性Co3O4-NiO复合粒子的制备及其超级电容性能研究

利用简单液相共沉淀法制得中间产物Ni(OH)2-Co(OH)2,再经煅烧得到Co3O4-NiO复合粒子;用乙二胺对Co3O4-NiO复合粒子进行改性,改性后Co3O4-NiO微粒分散性提高,形貌为片状,片与片之间相互交叉形成疏松的介孔结构。电化学测试表明Co3O4-NiO电极材料在改性后表现出优良的电化学性能,在电位窗口为0～0.4V时,单电极比电容可达1202F/g,相比改性前提高了171F/g。     

层状Li0.7CoxMn1-xO2正极材料的合成与电性能研究

通过离子交换法在空气气氛中合成了具有O2型结构特征的掺Co3+型层状正极材料Li0.7CoxMn1-xO2, 用XRD、SEM、粒度分析和电性能测试等手段研究了煅烧温度和掺钴量对前驱体碱锰青铜及目标正极材料性能的影响.在900℃煅烧16h合成的前驱体Na0.7Co0.2Mn0.8O2具有P2型层状碱锰青铜结构特征, XRD特征峰尖锐.样品Li0.7Co0.2Mn0.8O2 在2.25～4.20V首次放电容量为162mAh·g-1, 循环40次后, 容量保持率在90%以上; 充放电曲线光滑, 仅存在2.70～2.90V唯一充放电平台, 在循环过程中未发生可逆相变.     

氧化物热电材料研究进展

介绍了氧化物热电材料的应用前景,重点讨论了以NaCo2O4为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了NaCo2O4材料Na住、Co位掺杂研究和NaCo2O4材料研究中存在的问题;并介绍了几种其它氧化物热电材料的研究情况.     

Ce掺杂Ca3Co4O9的高温热电性能

利用二次固相反应方法制备了Ce掺杂的Ca3Co4O9热电材料(CexCa3-xCo4O9,x=0、0.1、0.3),并测试了样品的微观结构和高温热电性能。测试结果表明,Ce替代Ca可有效调制Ca3Co4O9的热电参数;随着温度的升高,样品的电阻率和热导率降低,See-beck系数增大。在973K的温度下,Ce0.1Ca2.9Co4O9具有最高的热电性能(ZT=0.23)。     

Ca3Co4O9热电材料及其Ca位掺杂改性

氧化物热电材料Ca3Co4O9与传统热电材料相比具有其独特优势,因而引起了广泛的关注.评述了Ca3Co4O9热电材料的主要结构、热电特性及其Ca位掺杂研究的进展(掺入Na,Bi,Ag等),并对Ca3Co4O9热电材料的应用前景进行了展望.     

掺杂球形Li1+xV3O8的制备及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶和喷雾干燥相结合的方法合成了掺杂Mn和Co的球形Li1 xV3O8材料．选取Mn和Co作为掺杂元素，并且通过实验确定掺杂的量以1％为最佳．考察了不同热处理温度对掺杂Li1 xV3O8晶体结构与电化学性能的影响．对掺杂后的样品进行了XRD、SEM及电化学性能测试研究．结果表明，掺杂对样品的形貌和结构没有产生影响，350℃热处理温度下制备的掺杂Li1 xV3O8样品在常温下的循环性能有了较大的改善，其中掺CO后的样品性能改善最为显著．     

Na+掺杂对Li3V2（PO4）3/C晶体结构及性能的影响

利用一步碳热还原法制备了Li3-xNaxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15)复合正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术研究了掺杂对材料结构、微观形貌、充放电性能和Li+脱出嵌入过程的影响。研究表明掺杂少量Na+不影响材料Li3V2(PO4)3的基本结构,但可在Li3V2(PO4)3中形成电子缺陷,提高晶体内部原子的无序化程度,降低极化和电荷转移电阻,从而改善材料的电化学性能。与Li3V2(PO4)3/C相比,Li2.98 Na0.02 V2(PO4)3/C在倍率为15C下的第50次放电容量提高12.1mAh/g,具有较好的倍率性能和循环性能。     

草酸盐共沉淀法制备Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx正极材料及电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成了锂离子电池用Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx(x=0,0.03,0.05,0.1)粉末材料,考察了掺杂氟对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2结构与性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电循环测试方法等表征了Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx材料的结构与性能。结构表明,950℃焙烧10h制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O1.97F0.03材料具有较好的层状结构与综合电化学性能,阳离子混合度小、六角晶格有序性高,颗粒的平均粒径为2～3μm。I003/I104为1.29,R值为0.42,首次放电容量为141.7mA·h/g(2.8～4.2V,0.2C倍率),首次充放电容量效率为82.4%,0.2C倍率循环30次后的放电容量为首次放电容量的95.6%。     

Co3O4/石墨烯复合物的水热合成及其超级电容器性能

采用水热法制备了Co3O4/石墨烯复合物,用XRD、FTIR和TEM测试了样品的结构和形貌,采用循环伏安法(CV)、交流阻抗和恒电流充放电测试分别研究了Co3 O4/石墨烯复合物电极的电化学性能.结果表明:石墨烯的掺入增加了Co3O4作为电极材料的可逆性,并降低了Co3O4纳米粒子与电解液的接触电阻和Warburg扩散阻抗.在6mol/L的KOH电解液中,复合物的比电容高达562F/g,1000次循环后比电容仅仅下降了2.6％.