锂离子电池Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3正极材料合成及性能研究

以V_2O_5、LiOH、NH_4H_2PO_4、Al(OH)_3和柠檬酸为原料采用溶胶-凝胶法合成V位掺杂Al3+的Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3/C复合材料,仔细研究Al3+掺杂对磷酸钒锂材料电化学性能的影响,确定最佳的Al掺杂量。同时借助各种分析手段(如XRD、SEM、TG-DTA)对掺杂后Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)3/C材料结构变化进行探究,深入理解V位掺杂对电化学性能产生作用的内在机理。Li_3V_2-xAlx(PO_4)_3/C(x=0,0.02,0.05,0.1,0.15,0.2)首次放电比容量分别为103.7 m Ah/g,105.7 m Ah/g,108.4 m Ah/g,141.1 m Ah/g,130.1 Ah/g,124.8 m Ah/g。在一定范围内,随着Al3+量的提高,相应的Li3V2-xAlx(PO4)3/C的首次放电比容量也不断的增加。     

Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料的制备及其电化学性能研究

采用二步固相法制备了Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料,扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试和循环伏安等测试结果表明:合成的样品粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li_4Ti_5O_(12)具有优良的电化学性能,0.1 C、0.5 C、1 C和10 C首次放电比容量分别为174.1 m Ah/g、159.7 m Ah/g、147 m Ah/g和123.3 m Ah/g。10 C下,循环20次后容量保持为118.1 m Ah/g。     

钙钛矿-凹凸棒石纳米复合材料光选择性催化氨还原脱硝

采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_xNiO_3/凹凸棒石(ATP)复合材料。通过X射线衍射、透射电镜、Fourier变换红外光谱仪和紫外可见漫反射谱等方法对复合材料的结构、物化性质进行表征,并将其运用到光耦合脱硝中,探讨不同参数对氮氧化物去除率的影响。结果表明:载体凹凸棒石独特的孔道结构不仅可以增强对气体分子的吸附,还可以增强材料的光催化稳定性。当Ce~(3+)的掺杂量x为0.1时,La_(1-x)Ce_xNiO_3/ATP以固溶体的形式均匀分布在ATP表面,当掺杂量超过0.1时,有CeO_2相析出,与La_(1-x)Ce_xNiO_3在ATP表面形成异质结结构,当掺杂量为0.3时,复合材料的光催化活性最高,达到80%。     

纳米TiO_2-SiO_2复合材料作为锂离子负极材料的方法研究

分别利用水解法及醇解法制备不同添加比例的Ti O_2-Si O_2纳米复合材料,并对制得的复合材料进行金属掺杂,得到一种高效纳米复合材料的制备方法。通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)及孔径分布分析对制得的纳米Ti O_2-Si O_2复合材料的微观结构进行了表征。结果表明,所制备的复合材料为锐钛矿二氧化钛结构,并可能生成二氧化硅嵌在二氧化钛的晶格中,材料比表面积高达387.9634m~2/g,孔隙分布适度。该纳米Ti O_2-Si O_2复合材料具有良好的比容量,水解法表现出更优的充放电性能,其中水解法制备的硅钛物质的量比为1∶1的样品首次放电比容量达987.4m Ah/g,100次循环后容量保持在76.1m Ah/g。     

柠檬酸包覆钛酸锂负极材料的改性研究

采用柠檬酸(C6H8O7·H2O)作碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了柠檬酸添加量对材料结构和形貌的影响。研究结果表明:添加不同量的柠檬酸,所制备的样品均为尖晶石型结构。随着柠檬酸添加量的增加,材料颗粒粒径逐渐增大,分布更加均匀,团聚也逐渐加剧。在1.0~2.5V的电压范围内,对样品进行恒流充放电测试,柠檬酸(C6H8O7·H2O)的添加量为6%时,制备的Li4Ti5O12/C复合材料具有最佳的电化学性能,0.2C和1C的放电比容量分别为171.3m Ah/g和165.4m Ah/g。     

氧化锡锑/石墨烯的制备及电除盐性能研究

采用水热合成法制备了不同掺杂比例的氧化锡锑/石墨烯纳米复合材料,用SEM、XPS和XRD进行表征,考察了该材料的电化学性能,并进行CDI测试。实验结果表明,ATO纳米颗粒的嵌入可以有效抑制石墨烯片间的自团聚效应,形成的复合材料呈现3D结构。当m(ATO)∶m(RGO)为20%时,ATO/RGO复合材料的比电容量(124.1 F/g)和电吸附性能(8.63 mg/g)最佳,远远超出石墨烯(74.3 F/g,3.98 mg/g)。     

用于超级电容器的硫化钴/石墨烯气凝胶复合材料的研究

采用一步水热法,在乙二胺的辅助下,制备了硫化钴/石墨烯气凝胶(CoS/GA)复合材料。通过X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学性能测试对材料进行了表征和测试。结果表明:制备的材料晶型规整,30～100 nm的CoS粒子均匀地分布在石墨烯气凝胶上。用作超级电容器时,在电流密度0.5 A/g时,CoS/GA复合材料比电容值达574 F/g,是纯CoS的1.4倍;充放电循环1 000次后,比电容保持率为94.4%。硫化钴/石墨烯复合材料的电化学性能较好,具有较大的比电容和较好的循环稳定性,是一种可用于超级电容器的较有潜力的电极材料。     

不同pH下GO-ATP纳米复合材料的分析与表征

通过超声波+磁力搅拌法,制备了GO-ATP纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、扫描电子显微镜(SEM)等手段,研究不同p H制备条件对GO-ATP纳米复合材料结构的影响。结果表明,p H值对GO-ATP纳米复合材料形成过程影响明显,极性环境不利于复合材料的形成;当p H为4¹0时,随p H增大,GO-ATP纳米复合材料层间距增大,且含氧官能团峰渐强,当p H=10时,层间距最大,SEM显示ATP插层于GO片层中,有效抑制了GO的团聚。     

双乳液制备石墨烯/聚苯胺复合材料

本文采用改性Hummers法制备氧化石墨烯,热还原得到石墨烯,采用双乳液方法制备石墨烯/聚苯胺复合材料,利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、XRD衍射仪、XPS光电子能谱,SEM、TEM对石墨烯及石墨烯聚苯胺复合材料进行了结构和形貌表征。结果表明热还原得到的石墨烯具有良好的透光率,呈现均匀的皱褶层状结构,具有良好的片层结构。石墨烯与聚苯胺之间发生了化学键合,XPS显示聚苯胺掺杂度不高,但加入石墨烯后电导率明显增加,石墨烯与聚苯胺之间发生了协同作用。CV曲线表明双乳液制备的聚苯胺/石墨烯复合材料电容有所下降。     

(La_(1-x)Sm_x)_2Zr_2O_7陶瓷材料制备、表征及介电性能

采用固相反应法制备了(La_(1-x)Sm_x)_2Zr_2O_7陶瓷材料,采用XRD和FT-IR技术分析了其晶体结构,用SEM技术分析了其显微组织,用阻抗仪测试其介电性能。结果表明,所制备(La_(1-x)Sm_x)_2Zr_2O_7陶瓷具有单一的焦绿石晶体结构,其显微组织致密,晶粒大小比较均匀,晶界十分干净。介电常数随掺杂量的增加而减小,介电常数的变化主要是由于分子总极化率随掺杂量的增加而减小。     

Synthesis and characterization of graphene–nickel oxide nanostructures for fast charge–discharge application

Graphene–metal oxide composites as anode materials for Li-ion batteries have been investigated extensively, but these attempts are mostly limited to moderate rate charge–discharge applications. Here, graphene–nickel oxide nanostructures have been synthesised using a controlled hydrothermal method, which enabled in situ formation of NiO with a coralloid nanostructure on graphene. Graphene/NiO (20%), graphene/NiO (50%) and pure NiO show stable discharge capacities of 185 mAh/g at 20 C (1 C = 300 mA/g), 450 mAh/g at 1 C, and 400 mAh/g at 1 C, respectively. High rate capability and good stability in prolonged charge–discharge cycling permit the application of the material in fast charging batteries for upcoming electric vehicles. To the best of our knowledge such fast rate performance of graphene/metal oxide composite as anode and such stability for pure NiO as anode have not been reported previously.     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(1.95)Y_(0.05)(Y=O,F,Cl,Br)正极材料的合成及高温电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Y0.05(Y=O,F,Cl,Br)正极材料,在850℃空气氛围下煅烧20h得到晶型较好的正极材料。以XRD、SEM和充放电测试等手段对材料的晶体结构、表观形貌和电化学性能进行表征。XRD显示F-和Cl-掺杂材料具有高度有序的二维层状结构;充放电测试表明,掺杂F-和Cl-的材料放电比容量、循环性能和倍率性能均优于未掺杂材料,特别是掺杂F-材料在55℃,电压范围为2.0～4.6V,0.15mA电流下首次放电比容量高达207.5mAh/g,且0.9mA电流下第60次循环的容量仍达到165.1mAh/g。掺杂Br-的材料结构稳定性、循环性能和放电比容量均比未掺杂材料差。     

石墨烯/SnO2/Si@PPy复合材料制备及电化学性能

以氧化石墨烯和SnCl2为原料，通过微波水热法合成了石墨烯/SnO2复合材料(GS)，以过硫酸铵为引发剂，通过吡咯在Si粉表面原位氧化聚合制备了Si@PPy包覆结构(SP)，最后通过微波水热组装法制备了石墨烯/SnO2/Si@PPy复合材料(GSSP)。采用SEM、TEM、XRD、Raman和BET对GS、SP和GSSP材料的形貌和结构进行表征，并以GSSP复合材料为负极组装半电池进行倍率、循环、CV和EIS等电化学性能测试。结果表明：GSSP复合材料具有优异的倍率性能，在100 mA/g电流密度下，放电和充电的平均比容量分别为948.44和869.63 mAh/g。1000 mA/g电流密度下，经过400次循环放电和充电的比容量保持率高达90.69%和89.34%。     

锂离子负极材料NiFe_2O_4/Graphene复合材料的制备和电化学性能

通过水热法合成了NiFe2O4/Graphene纳米复合材料,采用XRD和SEM对其晶相结构和形貌进行了表征,并将其作为锂离子电池活性材料组装成模拟电池,考查电化学性能。结果表明NiFe2O4/Graphene复合材料在100mA/g的电流密度下首次放电容量达970mAh/g,循环20次后,容量保持在668mAh/g,相比纯的NiFe2O4,具有较好的循环稳定性,这种优异的电化学性能归因于复合材料的纳米结构和NiFe2O4与Graphene的协同作用。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究

以氢氧化锂、钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,通过溶胶-凝胶法制备Li3V2(PO4)3,采用SEM和XRD研究了不同的烧结温度和烧结时间对材料形貌结构的影响。结果表明最佳制备条件为:800℃下样品烧结9 h,0.1 C条件下表现出首次充放电容量分别为129.1和127.2 mAh/g,40个周期后仍能保持在124.7 mAh/g水平。     

尖晶石锰酸锂的柠檬酸辅助溶胶-凝胶法合成及电化学表征

以醋酸锰、氢氧化锂为原料,以柠檬酸为络合剂,n(柠檬酸):n(锂)=1:1,采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了富锂尖晶石Li1+xMn2O4 (x=0,0.02,0.05,0.07),采用TG-DTA、XRD、SEM分别对前驱体和目标材料进行了表征,采用恒流充放电及循环伏安(CV)测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不...     

溶胶-凝胶-微波法制备阴阳离子同时掺杂型LiAlxMn2-xOyFz

以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、LiF和MnNO3为原料,通过控制n(Li)/n(Mn)和Al、F掺杂量,溶胶-凝胶-微波法在750℃下合成阴阳离子复合掺杂型Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05电极材料。XRD实验证明Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05为纯尖晶石结构。掺杂适量的Al可以改善材料的循环性能,掺杂氟不但可以不降低材料的初始比容量而且可以显著降低材料在高温使用时的容量损失。Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05在室温条件下的首次放电比容量达到115mAh/g,循环50次后放电比容量仍保持在109mAh/g,即使在55°C的高温,50次的总容量损失率也仅有10.1%。     

负极材料Li4-xMg-Ti5-yCoyO12的合成及其电化学性能

以Mg(CH3 COO)2·4H2O,CO(CH3 COO)2-4H2O作为Mg2+和CO2+的掺杂源,以乙醇为溶剂,C6H15 NO3作为络合剂,CH3,COOLi·2H2O和Ti(OC4 H9)4作为原料,利用溶胶-凝胶法制备复合掺杂2种金属的Li4-xMg-Ti5-yCoyO12材料,并对其进行了X射线衍射(XR...     

钇掺杂钛酸锂/石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯（GO）为基底，钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，采用溶剂热法合成前驱体，在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料，采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明，片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下，钇掺杂量为8%（以钛酸锂的物质的量为基准，下同）的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g，经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0，经过200圈循环后容量衰减1.59%，经过300圈循环后容量衰减3.24%，与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度，从而改善了材料的循环性能。     

石墨烯/硅负极材料的制备及其电化学性能的研究

通过将亚微米硅与石墨烯进行原位还原复合(SG1)和机械混合(SG2)这2种方式制备了不同的石墨烯/硅复合锂离子电池负极材料。SEM结果显示,2种复合物中硅颗粒都被石墨烯片层所包夹,且分散均匀;充放电测试表明,这2种复合方式均使复合电极的首次容量损失大大减小,循环稳定性得到很大提高,其首次放电比容量分别为2 070.5mAh/g和1 534.2mAh/g,循环12次后均保持在1 000mAh/g以上;通过EIS阻抗谱对硅复合电极的导电性以及电极结构的初步研究,发现复合电极本身导电性以及材料的电接触性远优于纯硅,电极结构也相对稳定。