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。     

多孔Co3O4纳米片的制备及其电化学性能研究

采用溶剂热法制备片状Co(CO3)0.5(OH).0.11H2O前驱物,经400℃煅烧2 h即可得到多孔Co3O4纳米片.通过场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(HRTEM)观测了纳米片的形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了纳米片的结构,通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学电容性能.结果表明:多孔Co3O4纳米片厚度约为50 nm,孔径主要分布在10 nm左右;0.5 A/g恒流充放电情况下,比容量高达707 F/g,当电流密度高达8 A/g时比容量依然高达547 F/g;同时,该材料循环1 000次后,容量保持率为97.4%.     

核壳型ZIF-67派生非晶C压缩多面体@MnO_2纳米片阵列复合材料的制备及其锂离子电池性能

采用水浴法在ZIF-67派生非晶C压缩多面体上生长MnO_2纳米片材料,利用能量色散X射线光谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)分析样品的物相组成和微观形貌,并作为负极材料制成锂电池,通过恒流充放电和循环伏安法研究该锂电池性能。研究结果表明:ZIF-67派生非晶C多面体上成功生长了MnO_2纳米片阵列,纳米片高约150 nm,厚约5～15 nm;在电流密度0.1 C时,非晶C多面体@MnO_2纳米片阵列复合材料的首次放电比容量可达944.60 mAh/g,200次循环后放电比容量依旧保持在625.00 mAh/g,表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

双层碳包覆Li4Ti5O12的合成和电化学性能研究

采用固相合成方法制备了双层碳包覆Li_4Ti_5O_(12)复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电分析等测试,研究了产物的结构、形貌及电化学性能.结果表明:通过碳包覆改性后,Li_4Ti_5O_(12)的容量可明显提高,碳的包覆对Li_4Ti_5O_(12)的结构没有影响;2 C倍率下首次放电比容量为118.8 mAh/g,300次循环后放电比容量仍为108.5 mAh/g,容量保持率为91.3%,具有非常好的电化学性能.     

CNT环绕生长NiO纳米片材料的制备和锂离子电池性能研究

通过化学浴沉积技术在碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)表面均匀环绕生长氧化镍(Nickel oxide,NiO)纳米片,采用X射线衍射仪和场发射扫描电镜测试方法观察其晶体结构和微观形貌,测试表明:CNT作为核心骨架,NiO纳米片在CNT表面均匀地立体生长。通过循环伏安与恒流充放电测试发现:NiO/CNT复合材料作为锂离子电池负极材料的比容量和循环性能有明显改善,在100 mA/g电流密度下NiO/CNT首次放电比容量1990mAh/g,比纯NiO的1560mAh/g提高了27.6%,循环30次后比容量仍保持在1500mAh/g,而NiO衰减到285mAh/g。其比容量和循环性能的改善,是由于CNT提高了复合材料整体的导电性能,NiO纳米片环绕生长在CNT表面上,促进活性材料与电解液的有效接触,增强NiO的电化学活性。     

石墨烯包覆富锂层状正极材料的电化学性能

采用固相配位法制得石墨烯包覆的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2富锂层状正极材料。用X射线衍射、场发射扫描电镜、循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱等分析技术对其相组成、微结构和电化学性能进行表征。结果表明:石墨烯包覆Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2材料的电化学性能显著提高,该材料在电流密度为20 mA/g(0.1C)和1 000 mA/g(5C)时的放电比容量分别为240,132 mAh/g;在电流密度为200 mA/g(1C)时,充放电循环100次后,其比容量保持率为84%。     

不同形貌磷化钴超级电容材料的制备与性能研究

利用水热合成与低温磷化法,通过改变原料与水热温度进行形貌控制,分别制备出磷化钴(CoP)纳米片与纳米花形貌的材料。结果表明,CoP纳米片与纳米花的最佳制备温度均为120℃。实验发现,磷化钴形貌对其电化学特性有着显著影响。对纳米片与纳米花形貌的磷化钴样品进行超级电容性能测试发现,在电流密度为1 A/g时测得的比电容分别为453.2 F/g与584.4 F/g。纳米花形貌的CoP不仅具有更高的比电容,其倍率稳定性也更加优异于纳米片形貌的CoP。在电流密度增加到20 A/g时,纳米花形貌的CoP的比电容仍能保留59.6%,达到347.8 F/g,表现出很好的应用潜力。     

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。     

镍表面负载CoMn_2O_4的电化学性能研究

采用水热法在泡沫镍表面沉积CoMn2O4,设计一种无粘结剂型电极。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)、X射线粉末能谱仪(EDS)、循环伏安法(CV)和恒电流充放电(CP)对电极材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:CoMn2O4纳米片以无定形结构均匀致密地沉积在泡沫镍表面,其放电比电容最高达1.14F/cm2,循环500次后,比电容保持率为65.5%。     

长循环寿命多孔铁钴双金属氧化物纳米球电极材料的制备

为了提高双金属氧化物电极材料的电化学性能和循环稳定性,通过简单省时的溶剂热煅烧法制得多孔铁钴双金属氧化物(Fe_xCo_yO₄)纳米球,并探究加入不同比例的铁钴对电化学性能的影响;通过XRD、SEM和XPS对所得的电极材料进行表征,利用电化学工作站和蓝电电池测试系统等进行电化学性能测试。结果表明：多孔的双金属氧化物纳米球可以有效地提高超级电容器的电化学性能,同时还具有超长的循环寿命;当加入的铁钴比例为1∶1时,所制备的FeCoO₄多孔纳米球电极表现出最大比电容596 F/g;将电极材料组装为对称超级电容器,测试其循环稳定性,在3 A/g的电流密度下循环20 000圈后,其容量保持率可增加至120%。     

CNT@PP膜的制备及其在锂金属电池中的应用

为解决锂金属作为负极时锂金属/电解液界面的不稳定性和锂金属表面可能出现的锂枝晶生长问题,利用聚乙烯亚胺(PEI)与聚丙烯酸(PAA)的静电吸引作用包覆碳纳米管(CNT),通过真空抽滤的方式制备了PEI与PAA包覆CNT(CNT@PP)膜,对其微观形貌和分子结构进行表征,并将CNT@PP膜作为锂金属负极的保护层组装为电池,对电池的循环稳定性能、倍率性能和循环性能进行测试。结果表明：PEI和PAA均匀附着在碳纳米管上,并形成纳米级孔道结构;PEI与PAA具有强静电作用;在1.0 mA/cm²的电流密度下,Li‖Li对称电池能稳定循环250 h,表明CNT@PP膜有利于锂的均匀沉积和界面稳定;在全电池恒流充放电中,CNT@PP膜能明显提高全电池的倍率性能,2.0 C下比容量达91 mAh/g,而无保护电池的比容量仅为22 mAh/g;在0.5 C长循环测试中,CNT@PP膜保护的电池可稳定循环200圈,并有75.21%的容量保持率。该研究表明,CNT@PP膜可以有效地保护锂金属负极,是改善锂金属电池的可行策略。     

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。     

石墨烯量子点在超级电容器导电剂中的应用

为研究石墨烯在超级电容器中的导电效果,将石墨烯量子点(GQDs)代替商品化导电炭黑(CB)用作新型纳米尺寸(~10 nm)的导电剂,分别采用直接液相复合和热还原复合方式制备具有良好导电网络的AC-G和AC-HG系列电极,并考察两种复合方式对活性炭电极结构特性与双电层电容性能的影响.结果表明:添加1%GQDs的AC电极呈现出优异的比电容和倍率性能,当电流密度从0.1 A/g增加到10 A/g,其比电容由110 F/g降到85 F/g,明显优于添加10%CB的AC电极(100 F/g降为65 F/g);热处理过程大幅去除了GQDs所带含氧官能团,AC-HG电极的电子电导率提高而离子电导率降低,因此其倍率性能略有下降,但循环稳定性大幅提高.     

活性炭纤维网状体负载金属硫化物及其电化学性能

采用水热法在活性炭纤维网状体(Carbon network,CNW)表面分别负载NiS_2、CoS和NiCo_2S_4。通过X射线衍射仪、场发射式扫描电子显微镜对复合体系进行结构表征,结果表明:NiCo_2S_4呈现纳米棒状,单根纳米棒的长度约为800 nm,直径约为50 nm。电化学性能测试结果显示:相较于CNW/NiS_2和CNW/CoS,CNW/NiCo_2S_4复合电极表现出更为优越的电化学性能,其比电容达到994.2 F/g(电流密度为5 mA/cm~2)。经1000次充放电循环后仍保持87.4%的电容。     

Sn4P3-G@C负极在锂离子电池中的应用

磷化锡(Sn₄P₃)作为锂离子电池负极材料,虽然理论比容量(1.255×10³ m A·h/g)较高,但是在充放电过程中会产生巨大的体积膨胀和颗粒团聚现象,导致容量衰减严重。将石墨烯作为骨架、无定形碳材料作为包覆层,成功地制备了碳包覆Sn₄P₃-石墨烯复合材料(Sn₄P₃-G@C)。Sn₄P₃-G@C在电流密度为0.05 A/g时,循环70次后放电比容量可达0.521×10^-3 m A·h/g;在电流密度为0.10 A/g时,循环150次后放电比容量可达0.433×10^-3m A·h/g;在电流密度为0.50 A/g时,稳定循环300次,放电比容量可达0.330×10^-3 m A·h/g。片层石墨烯和碳包覆层的共同存在不仅使Sn₄P₃的结构更加稳定且导电性提升,而且有效缓解体积膨胀,...     

水热法制备 NiMoO4 纳米材料及其电化学性能的研究

NiMoO₄纳米材料在新型绿色电池、超级电容器等方面具有潜在的应用价值, 利用水热法制备 NiMoO₄纳米材料, 探究不同反应温度对制备材料的表面形貌、结构和电化学性能的影响。研究结果表明, 150 ℃反应 6 h 制备的 NiMoO₄ 样品呈现纳米纤维形貌, 而且表现出最佳的超级电容器性能。当放电电流密度为 0.5 A/g 时, 其比电容达到 600 F/g, 即使在 10 A/g 时, NiMoO₄ 电极仍然能够保持 300 F/g 的比电容。此外, NiMoO₄ 电极表现出优异的循环寿命, 经过 6 000 次循环充放电 (放电电流密度为 5 A/g), 仍然保持其初始比电容的 97%。优异的循环稳定性使NiMoO₄成为一种极具前景的高性能超级电容器材料。     

碳纳米纤维/Co_3O_4复合电极的制备及电化学性能研究

采用静电纺丝制备得到碳纳米纤维(CNFs)无纺布,经预氧化、碳化处理后作为电极支撑材料,再由水热法合成得到海胆状CNFs/Co_3O_4和雪花型CNFs/Co_3O_4-S两种形貌的复合电极材料.通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱(FTIR)和X线衍射(XRD)对复合电极材料形貌和结构进行表征,并对其电化学性能进行详细测试.结果表明:在1A/g的电流密度下,雪花型CNFs/Co_3O_4-S比海胆状CNFs/Co_3O_4复合电极材料具有更高的比电容,为451.11F/g,且在1500次充放电后其比电容保留率高达88.07%,具有良好的循环稳定性.     

电解液对超级电容器Mn_3O_4电极材料性能的影响

以应用于超级电容电极的锰氧化物材料为主要研究对象,用溶剂热法制备四氧化三锰(Mn3O4)电极材料,以X线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料性能进行了表征,采用循环伏安法、恒电流充放电法和电化学阻抗法对材料电性能进行了测试,分别以1 mol/L硫酸钠(Na2SO4)和6 mol/L氢氧化钾(KOH)为电解液研究了不同电解液对Mn3O4电极材料性能的影响.结果表明,当电流密度为0.5 A/g时,Mn3O4在KOH电解液中的比电容为48 F/g,相比在Na2SO4电解液中所得的比电容22 F/g要大.     

石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,三氯化铁作为掺杂剂,采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(IR)光谱对样品的形貌及结构进行表征.结果表明:聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒在石墨烯片层上呈均匀分散状态.循环伏安测试法(CV)等电化学测试表明:随着石墨烯质量分数的增加,纳米复合材料电极的电化学性能随之改善,当石墨烯的质量分数为50%时,石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到168.8 F/g,显示出较好的电化学活性.     

功能化石墨烯超级电容器电极材料的制备及性能

通过水热法制备氨基功能化改性石墨烯(NFG)和还原氧化石墨烯(RGO)。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备材料的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对NFG和RGO的超级电容器性能进行测试。在放电电流密度为1 A/g时, NFG和RGO分别在1 mol/L的H_2SO_4溶液中的比电容为307 F/g和134 F/g。经过2 000次循环充放电后, NFG和RGO的比电容分别为初始值的97.7%和95.5%,结果表明制备的超级电容器电极材料具有优异的充放电性能和循环稳定性。