氧化石墨烯/石墨烯修饰热处理石墨毡复合电极材料制备研究

通过高温热处理石墨毡,然后制备氧化石墨烯,并在氧化石墨烯基础上制备石墨烯,将氧化石墨烯和石墨烯与热处理石墨毡复合制备全钒液流电池正极材料.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射分析(XRD)和电池充放电试验,测试分析石墨毡复合电极材料的表面形貌特征和电化学特性.结果 表明:氧化石墨烯和石墨烯修饰的热...     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯（MnO/rGO）复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g^-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g^-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g^-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g^-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g^-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰（p-MnO）更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.     

蒽醌类有机电极材料在新型二次电池中的应用研究进展

蒽醌类有机材料是一类具有理论比容量大、氧化还原活性高、电化学可逆性强、结构可设计等优点的低成本、高能量密度的电极活性材料,其在储能方面表现出巨大的潜力。然而,蒽醌小分子在常用的有机电解液中易于溶解,以蒽醌为电极活性材料的二次电池存在容量易衰减、电池寿命短、电池循环可逆性低、倍率性能较差等问题。随着研究手段的进步,可以通过分子设计对其电化学性能进行调节,蒽醌类有机材料作为具有广阔应用前景的电极活性材料被广泛研究。旨在总结近年来蒽醌类有机电极材料在二次电池方面的研究进展,分析了几类典型的蒽醌类小分子化合物、聚合物以及化合物(聚合物)-复合材料的合成方法及其电化学性能,并对部分电化学反应过程机制进行分析。最后对蒽醌类有机电极材料目前面临的问题和未来的发展方向进行了总结和展望,提出可通过引入活性基团、掺杂含碳材料、优化合成路线等方法,将实验与理论计算相结合,设计出综合性能更加优异的蒽醌类有机电极材料。     

电化学还原辅助废旧锂离子电池正极材料高效浸出

为了提高废旧锂离子电池正极材料中有价金属的浸出效率,采用电化学还原法实现对正极材料中有价金属的高效浸出。采用单因素试验探索硫酸浓度、浸出时间、温度和电流密度等因素对锂、镍、钴和锰浸出率的影响,借助扫描电镜、X射线衍射仪对电化学浸出前后正极片的表面形貌、元素分布及物相组成进行综合分析。结果表明：在外加电场的作用下实现了有价金属的还原,正极材料浸出后,主要剩余具有多孔结构的黏结剂PVDF;在硫酸浓度0.8 mol/L、浸出时间60 min、温度50℃、电流密度30 mA/cm²的条件下,锂、镍、钴和锰的浸出率可分别达到97.2%、95.68%、95.09%、94.61%。     

锂离子电池钴酸锂材料的改性及应用

锂离子电池钴酸锂正极材料经改性后 ,首次放电比容量和效率可达 15 0mAh·g- 1 和 95 .8%,在 0 63 0 48电池中的应用 ,具有较好的工艺适应性 ,电池容量可达 774mAh·g- 1 ,首次放电平台可达 89%,循环 3 0 0次容量保持 87%,平台尚有 83 .7%。而且具有较好的高低温、荷电保持能力和安全性能。电化学性能接近日本A级钴酸锂材料     

球形锂离子电池正极材料的制备研究进展

球形锂离子电池正极材料-LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其掺杂材料具有堆积密度大、体积比容量高、电化学性能和加工性能优异等突出优点,是锂离子电池正极材料的重要发展方向,预计将在未来得以商品化。本文对以上球形正极材料的制备方法进行了归纳研究。     

基于金属有机电解质的双相氧化还原液流电池

本文将一组金属有机电解质应用于双相氧化还原液流电池。该电解质由铁和联吡啶衍生物配体组成络合物,带有+2或+3价离子电荷,只溶于乙腈和3-戊酮等有机溶剂,但极不溶于水。特别是铁(II)-4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶络合物的3-戊酮溶液在1.2V vs. SHE的电位下循环时表现出优异的电化学可逆性、动力学和稳定性。这是首次报道这些电解质有机溶液在氧化还原液流电池中的应用。     

V2O5/石墨烯纳米复合材料的合成及储钠性能研究

五氧化二钒(V₂O₅)因其具有层状结构、高容量、低成本、资源丰富、高的Na⁺离子电导率、Na⁺嵌入/脱嵌时体积变化小、中等电位平台等优点而受到广泛关注。以V₂O₅和草酸为原料,采用水热法成功制备了V₂O₅/石墨烯纳米复合材料(V₂O₅/rGO)。结果表明：石墨烯与V₂O₅纳米线相互紧密交织,形成连续的V₂O₅-石墨烯网络结构;V₂O₅-石墨烯网络结构提供了快速的电子转移速度,扩展了电极材料与电解液的有效接触面积,提高了材料的导电性,缓冲了钠离子嵌入引起的体积变化,从而使V₂O₅/rGO纳米复合材料的储钠性能得到有效地改善(100 mA/g时,100次循环后,放电比容量为154 mAh/g)。     

锂离子电池负极材料PSi@GO的制备及其电化学性能

具有高能量密度的硅材料是锂离子电池负极的优选材料之一。但是,低电导率和在充放电过程中伴随的巨大体积变化而导致循环过程中容量迅速衰减,阻碍了硅材料商业化。本文以商业化的铝硅合金为硅源,通过冷冻干燥方法将氧化石墨烯（GO）包覆在其表面,制备了微米级的多孔硅（PSi）与GO的复合材料PSi@GO。该复合材料核层多孔硅内部丰富的孔隙提供充足的空间以适应硅的体积变化,外层的氧化石墨烯可以加速离子和电子传输,并再次缓冲硅的体积变化,从而可以有效地改善硅负极的循环稳定性和倍率性能。研究结果表明,电流密度为500mA/g时,PSi@GO-2（PSi与GO质量比为10∶5）复合电极材料循环100次后,比容量仍可达到1 275 mAh/g;在电流密度为4 A/g时,该复合材料也可达到980 mAh/g的高比容量。该PSi@GO-2复合材料显示了优异的倍率性能,具有良好的应用前景。      

Solution combustion synthesis and electrochemical properties of yttrium-doped LiMnPO_4/C cathode materials for lithium ion batteries

Phospho-olivine pristine LiMnPO_4/C and yttrium-substituted LiMn_(1-x)Y_xPO_4/C(x=0,0.01,0.03,0.05)were synthesized by a solution combustion method.The effects of Y-doped on structure,morphology and electrochemical performances were investigated.From powder X-ray diffraction pattern,all substituted materials adopt an identical structure to that of the LiMnPO_4 olivine structure,suggesting that the yttrium ion was well inco rporated into the crystal lattice,without any changes in the host crystal structure.The electrochemical impedance spectroscopy provides clearly that yttrium-substituting reduces the charge transfer impedance and improves the lithium ion diffusion through the structure.When x=0.01,the material shows an excellent capacity and stability during charge/discharge process.The initial specific discharge capacity can reach up to 156.84 mAh/g at C/20,with a coulombic efficiency of about 96.11%,which is 14% higher than that of the pristine material.The results confirm that the cyclic stability and the electrochemical performances of LiMnPO_4/C are highly improved by Y-doping.     

Preparation and electrochemical properties of Y-doped Li3V2（PO4）3 cathode materials for lithium batteries

Y-doped Li3V2(PO4)3 cathode materials were prepared by a carbothermal reduction(CTR) process. The properties of the Y-doped Li3V2(PO4)3 were investigated by X-ray diffraction (XRD) and electrochemical measurements. XRD studies showed that the Y-doped Li3V2(PO4)3 had the same monoclinic structure as the undoped Li3V2(PO4)3. The Y-doped Li3V2(PO4)3 samples were investigated on the Li extraction/insertion performances through charge/discharge, cyclic voltammogram (CV), and electrochemical impedance spectra (EIS). The optimal doping content of Y was x=0.03 in Li3V2-xYx(PO4)3 system. The Y-doped Li3V2(PO4)3 samples showed a better cyclic ability. The electrode reaction reversibility was enhanced, and the charge transfer resistance was decreased through the Y-doping. The improved electrochemical performances of the Y-doped Li3V2(PO4)3 cathode materials were attributed to the addition of Y3+ ion by stabilizing the monoclinic structure.     

稀土掺杂合成离子电池正极材料LiMn2O4技术

锂离子电池由于工作电压高、自放电率低、能量密度大、循环寿命长而广泛应用于便携式设备.与锂钴氧相比,锂锰氧以其价格低廉、对环境无污染是一种更有吸引力的锂离子动力电池正极材料,但比容量低和高温循环性能差是长期以来困扰锂锰氧实现工业化的关键技术难题.我们采用机械化学活化法制备前驱体合成了多元稀土掺杂锂锰氧材料,研究表明,用稀土修饰的锂离子电池正极材料掺杂锂锰氧(LixMn2yREzO4,0.95≤x≤1.1,0≤y≤0.3,0≤z≤0.3),具有较标准的尖晶石结构;掺入合适的稀土元素后所合成的正极材料的比容量和循环性能都具有较大的改善,同时也具有比较优良的高温性能.     

过渡金属硫化物镁离子电池正极材料研究进展

镁离子电池作为高电压、高能量可充式电池的典范,已成为储能领域的科研重点和市场热点,开发可逆循环性好、与电解液良好兼容的正极活性材料是提升镁离子电池综合性能的关键。经研究发现,过渡金属硫化物(TMDCs)更加有利于镁离子在分子层间的嵌入和脱出,展现出较好的储镁能力。在介绍镁离子电池工作原理及关键材料的基础上,对近年来有关具有层状结构的MoS2和TiS2、块状堆积结构的谢弗雷尔(Chevrel)相以及其他过渡金属硫化物在镁离子电池正极材料方面的应用研究进行了梳理和总结,并对存在的问题和今后的研究重点以及发展趋势进行了阐述,希望能对今后有关提升镁离子电池综合性能研究起到一定的借鉴作用。     

钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景。层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一。如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题。首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制。最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路。      

石墨烯/聚酰亚胺介电复合材料的制备与性能

采用密闭氧化法制备氧化石墨,经过超声分散剥离得到氧化石墨烯(graphene oxide,GO),然后以聚乙烯吡咯烷酮为保护剂、维生素C(Vc)为还原剂,在N,N-二甲基甲酰胺溶液中还原氧化石墨烯,得到还原状态的石墨烯(reduced graphene oxide,rGO),最后采用原位复合、流涎成膜方法制备石墨烯/聚酰亚胺(rGO/PI)复合薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectrograph,XPS)、热重分析/差式扫描量热分析(TGA/DSC)等多种表征方法对rGO和rGO/PI复合薄膜的形貌、结构和热稳定性进行分析,用宽频介电谱仪测试复合薄膜的介电性能。结果表明,rGO是一种高效的导电填料,极少的添加量即可显著提高PI的介电常数,且对PI的其它性能影响较小。rGO/PI复合薄膜的介电常数随rGO填料含量的变化规律符合逾渗阈值模型,逾渗阈值f0为0.461%,临界指数q为0.523。当rGO含量(质量分数)为0.7%时,薄膜的介电常数为35.1,是纯PI的8.4倍。     

P2型层状钠离子电池正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成前驱体, 再结合高温固相法得到P2型层状结构钠离子电池正极材料Na_0.5Ni_0.25Mn_0.75O₂, 并研究该材料的最佳制备条件。研究结果表明, 在空气气氛下900℃煅烧16h制备的材料具有最佳的性能。电镜结果显示结构呈现P2型层状结构、形貌呈现为片状, 粒径大小均匀。电化学性能显示, 1.5~4.2V电压范围内, 在0.1C电流下, 首次放电比容量达到205mAh/g, 首次充放电效率达99.86%, 且循环性能良好, 循环60次后容量达到130mAh/g, 充放电效率为100%, 容量保持率约为65%。