改性石墨/AB5合金复合材料的电化学储氢性能研究

以AB5型储氢合金为添加剂,采用球磨法对石墨进行表面改性,再将改性后的石墨与AB5型储氢合金组成复合材料.恒电流充放电测试结果表明,优化的复合材料组成为:10％(wt,下同)改性石墨十90％AB5合金,其中改性石墨含20％ AB5合金.该复合电极的0.2C容量达到315mAh/g,大电流放电性能明显优于AB5合金电极.电化学阻抗谱测试表明,与AB5合金电极相比,H在复合电极中的扩散速率明显增加,从而有利于电极充放电的进行.     

聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能研究

研究了以中间相碳微球及改性石墨与中间相碳微球的混合物为聚合物锂离子电池负极活性材料的电化学性能。采用马尔文激光粒度仪、SEM、XRD分别表征了该负极材料充放电循环前后的微观形貌和结构：采用程控电池测试仪研究了中间相碳微球和其掺入改性石墨后的混合材料在不同条件下的倍率放电性能和循环性能，通过交流阻抗谱分析了两种负极材料的电化学性能。研究表明：掺入适量改性石墨可有效增大中间相碳微球的平均粒径和比表面积，也表现出材料的晶面间距减小、石墨化度增大、倍率放电性能降低、锂离子转移和扩散阻抗均增大等性能。     

酚醛树脂炭包覆对天然微晶石墨电化学性能的影响

以酚醛树脂包覆天然微晶石墨,经炭化处理制备得到锂离子电池用酚醛树脂炭包覆石墨负极材料。系统考察了酚醛树脂炭包覆量对微晶石墨晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,酚醛树脂炭改善了天然微晶石墨的表面形貌,但未改变其晶体结构;包覆适量酚醛树脂炭可以提高负极材料的首次充放电效率,并且可以明显改善其大电流充放电下的循环性能。酚醛树脂包覆量为4%的酚醛树脂炭包覆石墨的首次充放电效率为81.4%,在0.5C的电流密度下经过50次循环后仍有257.9mAh/g的脱锂容量。     

苯甲酸钠改性石墨作为锂离子电池负极材料的性能

将不同浓度的苯甲酸钠改性的石墨电极作为锂离子电池的负极备用材料,并使用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法表征电池的性能.结果表明,与初始的石墨电极相比,被改性后的石墨电极表现出更好的循环效率和稳定性,且在0.5C条件下,首次的充放电比容量分别为293.9mAh/g和326.4 mAh/g.主要原因是改性后的石墨电极的表面形成的SEI膜能有效抑制石墨材料的膨胀,并且更有利于锂离子的迁移.同时,采用量子化学方法计算了溶剂分子和苯甲酸钠的最低空轨道和最高占据轨道能量值.结合电化学表征和量子计算结果,苯甲酸钠改性石墨电极的最佳浓度为1.0％.此外,还研究了最佳浓度改性石墨电极的高温性能.     

石墨摩擦学性能、润滑机理及改性的研究进展

综述了环境气氛、温度、载荷、晶粒度、电流和磁场等因素对石墨材料的摩擦磨损性能的影响,以及浸渍处理、硅化处理、层间插入处理等对石墨材料性能的改善和各种润滑机理,指出石墨材料性能还存在缺陷和不足,提出对石墨材料的摩擦磨损特性、润滑机理和改性处理方面还需深入研究。     

尖晶石LiMn1.98RE0.02O4(RE=Ce,Nd)及其性能研究

采用传统的高温固相法合成了稀土掺杂改性的锂离子电池用正极材料LiMn1.98 RE0.02O4(RE=Nd,Ce).用XRD、激光粒径和恒电流充放电测试对材料的结构和性能进行了表征.从材料的晶体结构、充放电和循环性能等方面分析了掺杂元素在稳定材料性能中的作用.研究结果表明,掺杂后的材料仍为尖晶石结构,常温和高温下的循环性能都得到了明显改善.常温下50次循环后LiMn1.98Ce0.02O4和LiMn198Nd0.02O4的放电比容量分别维持在114.2 mAh·g-1和117.5mAh·g-1.     

石墨改性尼龙66复合材料的摩擦磨损性能研究

采用共混改性手段制备尼龙66/石墨共混物,测定了其摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损表面形貌.结果表明:当石墨含量分别在8%,3%,10%时,石墨/尼龙66共混材料的耐磨性能、拉伸性能和冲击性能最好.     

酚醛树脂炭/石墨复合炭材料用作锂离子电池负极材料的考察

用不同的方法在石墨的表面包覆上一层酚醛树脂,然后在Ｎ２保护下１０００℃炭化１ｈ制得复合炭材料,并用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对其表面物理形态进行观察分析,研究了复合炭材料的恒电流充放电性能。包覆在石墨表面的具有无定形结构的酚醛树脂炭能够有效阻止石墨在充放电过程中发生层状剥落,从而提高复合炭材料的循环稳定性,其中通过常常法制香的复合炭材料（ＣＰＧ－３０）在十次循环后可逆容量为３２６ｍＡｈ．ｇ＾－１,比     

石墨基锂离子电池负极材料研究进展

石墨材料因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点,被认为是目前较为理想的锂电池负极材料。但天然石墨负极比容量及倍率性能不能满足高性能负极材料的需要,为解决这一问题,研究者们对其进行了一系列的改性研究。本文从石墨负极的改性方法阐述了锂离子电池石墨负极材料的研究进展,并指出了各种改性方法的优缺点,认为通过多种方法协同改性,是综合提高石墨负极材料的有效方法。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究

近年来,作为锂离子电池正极的磷酸盐材料因为其结构稳定,循环性能优良,受到研究者的普遍关注。磷酸钒锂理论容量为197mAh/g,具有较高的能量密度和充放电电压平台,热稳定性好,相比其它正极材料具有明显的优势。但是磷酸钒锂电子电导率较低,且不适合大电流充放电的缺点限制了其实际应用,必须对其进行改性研究。目前改性方法主要包括表面包覆导电材料,金属掺杂,控制形貌特征等。结合磷酸钒锂的结构,综述了各种改性方法的工艺及优缺点,结合本研究团队关于磷酸钒锂改性的研究成果探讨了目前存在的问题及今后的研究趋势。     

微扩层鳞片石墨负极材料的制备及电化学性能研究

研究了微扩层鳞片石墨的制备工艺、晶体结构、表面形貌以及电化学行为之间的关系。采用XRD和SEM等手段分析了石墨样品的结构和表面形貌; 采用比表面积分析仪、振实密度仪分别测试了样品的BET比表面积和振实密度等指标; 并应用恒电流充放电测试、循环伏安技术和电化学阻抗法(EIS)研究了微扩层处理前后石墨负极的电化学行为。结果表明, 经微扩层处理后, 石墨的平均层间距d₀₀₂略微增大, 平均晶粒尺寸Lc、La减小, 颗粒的表面更光滑。微扩层石墨的首次库伦效率从91.6%提高至92.7%, 可逆容量由345.5 mAh/g提高至379.8 mAh/g。且其循环性能与倍率放电性能均得到有效改善, 同时石墨的嵌锂电位略有提高, 锂离子从石墨中脱出更容易, 电化学可逆性提高。分析是由于微扩层后石墨负极材料脱嵌锂反应的活化能降低所致。     

碳纳米管/微膨石墨复合负极材料的制备及电化学性能研究

通过对两种天然鳞片石墨进行微膨胀处理得到微膨石墨,然后以微膨石墨为基体采用化学气相沉积(CVD)法于微膨石墨的孔洞结构中原位生长碳纳米管,制备了碳纳米管/微膨石墨复合负极材料.电化学测试结果表明两种复合材料分别具有443和477 mAh/g的首次可逆容量.两种复合材料在0.2C倍率下循环充放电30次后容量均能保持95%以上;在1C下循环充放电50次后,可逆容量分别稳定在259和195 mAh/g.微膨胀处理形成的微纳米级孔洞以及原位碳纳米管的网络结构,提供了更多的储锂空间,并能够有效地缓冲电极材料在充放电时的体积变化;电解质溶液浸润在纳米孔洞中,有利于缩短锂离子的扩散路径,提高倍率循环性能;同时原位生长的类似常春藤形的碳纳米管可以起到桥梁的作用,避免"孤岛"的形成,增强了复合材料的导电性能.     

修饰石墨用作锂离子电池负极材料的研究

采用将高分子聚合物（例如酚醛树脂）包覆于石墨表面形成高分子碳化的方法,对石墨进行表面修饰处理,大大改善了石墨用作锂离子电池负极的性能。通过电化学测试发展,修饰石墨首次充放电效率达到９４．９％,比容量为３０６．１ｍＡｈ／ｇ,并且经过１００次循环后,比容量误差率公为８．２％。通过ＳＥＭ观察和ＸＲＤ衍射分析发现,石墨颗粒表面修饰对颗粒细化,提高锂离子嵌入活性点。防止溶剂分子共嵌入均有增强作用。     

An amorphous carbon-graphite composite cathode for long cycle life rechargeable aluminum ion batteries

Natural graphite is investigated as the cathode for aluminum ion batteries in recent years. However, some drawbacks of the natural graphite such as severe volume swelling shorten its lifetime. In this work, we prepared a composite material by depositing an amorphous carbon on the graphite paper. The composite was used as a cathode to study the electrochemical performance in aluminum ion batteries. The charge/discharge results showed that the composite could exhibit a longer cycle life than the graphite paper. Electrochemical analyses demonstrated that the interface between the amorphous carbon and the graphite paper made a major contribution to the improvement of the cycling stability.     

Amphiphilic carbonaceous material modified graphite as anode material for lithium-ion batteries

Artificial graphite powder was coated by amphiphilic carbonaceous material (ACM) in aqueous solutions. SEM and XRD results show that the surface defects and edge sites of original graphite are uniformly covered by the ACM coating layer after modification. The overall characteristics of graphite, however, are not severely changed. Electrochemical measurements were then carried out to evaluate the anode performances of samples in lithium-ion batteries. The modified graphite shows an initial efficiency up to 90.6% and discharge capacitance of 366.4 mAhg^− 1. Meanwhile, its capacitance remains as high as 350 mAhg^− 1 after 30 cycles charge/discharge tests, evincing good cyclic performance. Compared with conventional methods, the abovementioned non-organic solvent coating presents an economic, facile, and green pathway for graphite mass utilisation as an alternative anode material in lithium-ion batteries.     

Structure and electrochemical applications of boron-doped graphitized carbon nanofibers

Boron-doped graphitized carbon nanofibers (CNFs) were prepared by optimizing CNFs preparation, surface treatment, graphitization and boron-added graphitization. The interlayer spacing (d???) of the boron-doped graphitized CNFs reached 3.356 ?, similar to that of single-crystal graphite. Special platelet CNFs (PCNFs), for which d??? is less than 3.400 ?, were selected for further heat treatment. The first heat treatment of PCNFs at 2800?°C yielded a d??? between 3.357 and 3.365 ?. Successive nitric acid treatment and a second heat treatment with boric acid reduced d??? to 3.356 ?. The resulting boron-doped PCNFs exhibited a high discharge capacity of 338 mAh g?1 between 0 and 0.5 V versus Li/Li? and 368 mAh g?1 between 0 and 1.5 V versus Li/Li?. The first-cycle Coulombic efficiency was also enhanced to 71-80%. Such capacity is comparable to that of natural graphite under the same charge/discharge conditions. The boron-doped PCNFs also exhibited improved rate performance with twice the capacity of boron-doped natural graphite at a discharge rate of 5 C.     

微氧化处理对球形石墨结构及电化学行为的影响

研究了微氧化处理对球形石墨的晶体结构、表面形貌和电化学行为的影响. 采用XRD、Raman光谱和SEM等手段分析了样品的结构和形貌, 并采用恒电流充放电测试、粉末微电极技术和慢速扫描循环伏安法(SSCV)研究了微氧化前后石墨负极的电化学行为. 结果表明, 微氧化后石墨颗粒中的结构缺陷增多, 近表面区域的无序度增大, 面内平均晶粒尺寸L_a减小, 且菱形相含量降低, 石墨呈不规则的鳞片状, 部分层面的边缘有卷曲与刻蚀现象. 微氧化后石墨负极的第三次脱锂容量从345.5 mAh/g增加至381.4 mAh/g, 且其循环性能得到有效改善. 同时, 微氧化后锂离子较容易从石墨中脱出, 脱锂过程中一阶Li-GICs(lithium-graphite intercalation compounds, 简称Li-GICs)向二阶Li-GICs的阶转变可在较低的电位下发生.     

MnO2/膨胀石墨纳米材料及其超级电容性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnO2/膨胀石墨(MnO2/EG)纳米材料,分别利用扫描电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构,使用循环伏安和恒流充放电等表征其电化学性能。结果表明,制备的MnO2/EG纳米材料在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容量为492F/g;2000次循环后,比容量仅损失1%,且充放电效率仍高于99%,表现出良好的电化学性能。     

L-胱氨酸复合掺杂聚苯胺材料的电化学性能

采用化学法用苯胺与盐酸和L-胱氨酸掺杂合成聚苯胺，将样品与一定量的导电物质石墨混合，制备成电极材料测定其电极过程的循环伏安特性，详细研究了各种因素对其充放电性能的影响。经电化学性能测试，发现其氧化还原可逆性和稳定性都较好。电极样品在10mA/cm^2充电2h，以2mA/cm^2恒电流、终止电压为1.0V的放电制度下，可持续放电8h。结果表明，本法所制备的聚苯胺掺杂复合电极材料，充放电效率较高，放电容量大，结构稳定。