钠离子电池负极材料 SbSn/石墨烯复合物的合成及电化学性能测试

通过化学共沉淀法制备SnSb纳米合金,并以此为主体材料表面包覆石墨烯的核壳结构复合材料SbSn/rGO用作钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、EDS测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试分析材料的电化学性能。研究表明,SbSn/rGO复合材料缓解了SnSb纳米合金团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SbSn/rGO复合材料150 mA·g~(-1)电流密度及0～3 V充放电电压测试,首次充放电容量为650、700 mA·h·g~(-1),第50次循环的放电比容量保持在350 mA·h·g~(-1),大幅度提高钠电负极材料比容量和循环稳定性。     

Zn_(0.76)Co_(0.24)S纳米微球的制备及电化学储锂性能

采用两步溶剂热法在无辅助剂的条件下首先合成了表面光滑的,直径在450~550nm之间的Zn-Co前驱物纳米微球。用硫代乙酰胺为硫源,经过溶剂热之后形成了Zn_(0.76)Co_(0.24)S纳米微球,并用X射线衍射、扫描电镜分析了其组成和形貌结构。当用作锂离子电池负极材料时,在0.1A·g~(-1)的电流密度下循环100次后比容量为208mAh·g~(-1),且有不断上升的趋势;即使在1A·g~(-1)的电流密度下循环1 000次后比容量仍能稳定在230mAh·g~(-1),展现了良好的倍率性能和循环性能。     

MOF-5衍生碳作为水系锌离子复合电容器阴极储能性能研究

采用锌金属有机配合物(MOF-5)煅烧得到的多孔碳材料作为阴极材料,以锌箔作为阳极,硫酸锌中系水溶液作为电解液构建了锌离子复合电容器。在电化学性能测试中,锌离子复合电容器表现出了优异的电化学性能,如高放电比容量(在1 A·g~(-1)的电流密度下放电比容量为55 mAh·g~(-1)),良好的倍率性能,高能量密度(46 Wh·kg~(-1)),优异的循环稳定性(在1 A·g~(-1)的电流密度下进行8 000次充放电循环后,锌离子复合电容器的放电比容量保持率接近100%)。     

锂离子电池负极材料SnO_2掺杂石墨烯与多孔碳的改性研究

为改善SnO_2作为锂离子电池负极材料的电化学表现性能,利用溶剂热法制备SnO_2纳米颗粒,通过球磨法将SnO_2与多孔导电碳和石墨烯掺杂制得SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料,并研究了掺杂不同比例多孔碳的复合材料的电化学性能。结果表明:含15.79%多孔碳的SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料性能最好,初始可逆容量达1 221 m Ah·g~(-1);拥有良好的循环稳定性,在200 m A·g~(-1)电流密度下循环50次后,放电容量维持在834 m Ah·g~(-1);在100,200,400,800,1 600 m A·g~(-1)电流密度下,放电容量分别为1 221,1 093,993,796,526 m Ah·g~(-1),表现出良好的倍率性能。适量的多孔碳结合层状石墨烯形成特殊的物理结构,强化了SnO_2在充放电过程中的结构稳定性,进而提高了其电化学循环稳定性;石墨烯/多孔碳复合材料的掺杂提高了锂离子电池负极材料SnO_2的导电性,同时提高了其电化学性能。     

多孔硫化镍中空亚微球的制备 及其超电容性能研究

以四水合乙酸镍为原料、硫代乙酰胺为沉淀剂和硫源,采用一步溶剂热法合成了介孔富有的多孔NiS中空亚微球。并采用XRD、FESEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、XPS和氮气吸脱附测试以及循环伏安(CV)、恒流充放电、交流阻抗等进行了材料表征和电化学性能测试。研究结果表明,所合成的NiS为介孔富有的多孔中空亚微球结构,且其尺寸大小较为均匀,壳层较薄。这种独特的多孔中空结构使得其作为超级电容器电池型正极材料时表现出优异的电化学性能:3 A·g~(-1)电流密度下的比容量值为155.4mA·h·g~(-1),20 A·g~(-1)电流密度下的比容量值仍然保持在92.9 mA·h·g~(-1),倍率容量保持率为59.8%,且在5 A·g~(-1)电流密度下5 000次循环后比容量仍可达115.3 mA·h·g~(-1),初始容量保持率为85.0%。     

无粘结剂V_2O_5纳米线/CNT电极的制备及电化学性能

把羧化的碳纳米管与水热法合成的V2O5纳米线混合超声处理后,直接真空抽滤得到无粘结剂V2O5纳米线/CNT纸。对加入不同含量的碳纳米管的样品,综合考虑比容量和循环性能,其中m(V2O5)∶m(CNT)=1∶1样品的电化学性能最好。当电流密度为30mA·g-1时,首次放电比容量能达到290.6mAh·g-1,接近于V2O5的理论比容量,10次循环以后为265.4mAh·g-1,容量保持率为91.32%。当电流密度为600mA·g-1,首次放电比容量71.2mAh·g-1,第10次循环为62.5mA·g-1,容量保持率可达87.8%。     

油酸作表面活性剂和碳源合成超细Li_2MnSiO_4@C正极材料及电化学表征

以油酸同时作为表面活性剂和碳源,通过简单的方法制备了不同碳含量的超细Li_2MnSiO_4@C纳米颗粒。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)照片显示样品颗粒非常均匀且粒径非常小,只有10~20nm。当油酸加入量与LiOH的物质的量的比为2∶1时,得到的Li_2MnSiO_4@C纳米材料(LMS2)电化学性能最好;在0.05C的倍率下,材料的首次放电容量达到313mA·h·g~(-1),经过50个循环后,放电比容量仍保持为154.7mA·h·g~(-1)。材料优异的电化学性能可归因于其具有极小的粒径、疏松多孔的结构和较高的电导率。     

MnO/C自支撑复合纳米纤维膜的制备及其电化学性能

以MnO_2/PAN/DMF为前驱体,通过静电纺丝和惰性气氛下退火处理制备出MnO/C纳米纤维,对样品进行了XRD、SEM以及电化学性能分析。结果表明:制得的复合膜纤维直径为300~500 nm;其中MnO_2添加量为1.0g时制得的纳米纤维膜的形貌和性能最理想,当电流密度为1.0 A·g~(-1)时,经过200个循环,容量仍然保持在320mA·h·g~(-1);在电流密度3.0 A·g~(-1)下,可逆容量为201 mA·h·g~(-1),展现了极好的倍率性能和循环性能。     

高性能锂离子电池负极材料瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳的制备及性能研究

通过简单的低温水热反应法制备了瓜状介孔Fe_2O_3微晶,经多巴胺聚合包覆和热处理后得到瓜状介孔Fe_3O_4/氮掺杂碳(N-C)复合物。将其作为锂离子电池负极材料的活性物质,组装成锂离子电池进行性能测试。瓜状介孔Fe_3O_4/N-C复合物展示出了较高的倍率性能(1 A·g~(-1)电流密度下放电比容量大于770 mAh·g~(-1))和优异的循环稳定性能(在2 A·g~(-1)电流密度下能够循环稳定1500圈而没有明显的容量损失),这主要得益于介孔结构和氮掺杂碳包覆双重作用。介孔结构提供了较大的活性物质与电解液接触面积,提高了锂离子扩散能力。同时为电极材料放电过程中体积膨胀提供充足的空间,提高了循环稳定性。氮掺杂碳包覆提高了电子导电能力,有利于电子快速转移,从而提高倍率性能。碳包覆也能够阻止微粒之间的相互聚集和结构塌陷,提高循环稳定性。     

CTAB辅助二次水热法合成o-LiMnO_2微米棒及其电化学性能

通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助二次水热法合成了o-LiMnO_2微米棒。首先以KMnO_4和CTAB为原料合成了γ-MnOOH微米棒,然后再以γ-MnOOH为前驱物在LiOH溶液中通过第2步水热反应制备出表面粗糙的o-LiMnO_2微米棒。实验结果表明:当第2步水热反应温度为200℃、时间为15 h、n(Li)∶n(Mn)=12∶1时所得样品的电化学性能最优。该样品在电流密度为30、200 mA·h·g~(-1)时最大放电容量分别达到220、117 mA·h·g~(-1),且经过40次循环后放电容量仍高达176、112 mA·h·g~(-1),表现出较好的循环稳定性和倍率性能。     

Na3-xLixV2(PO4)3正极材料的制备与电化学性能研究

通过溶胶-凝胶法合成了锂离子掺杂的磷酸钒钠(Na_(3-x)Li_xV_2(PO_4)_3)正极材料,探究了不同锂离子掺杂量对材料组成、结构及电化学性能的影响和离子传输机理。研究结果表明,锂离子的引入并不改变Na_3V_2(PO_4)_3的主晶相,但是会造成晶胞体积的减小。锂离子通过激活Na_3V_2(PO_4)_3中的Na(1)位点来提高电化学性能。具有蜂窝状结构的Na_(2.96)Li_(0.04)V_2(PO_4)_3具有较好的电化学性能,在30 C下首次放电比容量达到104.9 mAh·g~(-1),经过350次循环后其放电比容量为77.52 mAh·g~(-1);库伦效率接近100%;其钠离子的扩散系数为2.02×10~(-13) cm~2·s~(-1)。     

以稻壳为硅源纳米硅负极材料的制备及其电化学性能

以稻壳为硅源,在NaCl/KCl/AlCl_3的混合熔盐介质中,采用熔盐活化低温铝热还原法制备纳米硅样品,采用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和电化学测试等技术对样品的组成、结构和电化学性能进行表征分析。结果表明:样品为纯相立方晶系硅,由粒径为100～300 nm的近球状团聚体组成,一次颗粒粒径为10～20 nm;纳米硅作为锂离子电池负极材料,表现出良好的综合电化学性能,电流密度为0.05 A·g~(-1)时,最大可逆容量为2 960 mAh·g~(-1),电流密度提高到2 A·g~(-1)时,可逆容量达1 930 mAh·g~(-1);在0.5 A·g~(-1)的电流密度循环200圈后,比容量仍高达1 769 mAh·g~(-1)。     

二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

为了提高TiO_2的导电性和材料的分散性,进而提高材料的倍率性能和循环性能,将二氧化钛与石墨烯复合,通过水热法合成了二氧化钛/石墨烯(TiO_2/rGO)复合材料,并对材料的形貌进行了表征,测试了材料用于锂离子电池的电化学性能.结果表明:与石墨烯复合后材料的比容量和倍率性能均升高,在电流密度为0.1C(C=150 mA/g)下,初始放电容量为374 mAh/g,50周后的放电比容量仍保持在165 mAh/g,循环保持率为44%,远高于同种方法下合成的二氧化钛样品50周后的比容量50 mAh/g和保持率17%.     

LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.02Zn0.02O2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA·cm2,3.0～4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh·g-1和204.58 mAh·g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06mAh·g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh·g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.     

MoS_2纳米片@碳纳米管中管复合材料的制备及其锂离子电池性能

为了改善二硫化钼(MoS_2)材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能,对其进行复合改性,通过二氧化硅和碳前驱体在碳纳米管上的连续沉积,结合碳化、刻蚀和水热法合成二硫化铜@碳纳米管中管(MoS_2@CTTs)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射式电子显微镜(TEM)分析MoS_2@CTTs复合材料的物相组成及微观形貌;通过恒流充放电测试、倍率性能测试和循环伏安测试研究该材料的电化学性能。结果表明:在150 mA/g的电流密度时,该材料首次放电比容量达到1057 mAh/g;经过175次循环后,其放电容量为856 mAh/g,容量保持率为81%。这说明制备所得复合材料具有较高的比容量和优异的循环性能。     

WO_3/rGO纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用水热法合成了WO_3/rGO纳米复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料。水热处理过程中将氧化石墨烯(GO)还原转变成了还原型氧化石墨烯(rGO),氧化石墨烯经还原后会产生不饱和的、共轭的碳原子,表面缺陷增加从而活性位点增加,使电导率显著增加。结果显示:所制备的WO_3/rGO纳米复合材料中,WO_3均匀地负载到了rGO纳米片上。电化学测试表明:所获得的WO_3/rGO纳米复合材料首次放电比容量达到1 135.7mA·h·g~(-1);200圈以后依然能够保持较高的放电比容量(780mA·h·g~(-1))。     

静电纺丝制备富锂锰基锂电正极材料及其性能

通过静电纺丝技术制备了具有一维管状结构的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料,研究了煅烧温度对电极材料表面形貌和电化学性能的影响.结果表明,煅烧温度为850℃时所制产物具有较好的离子扩散性能,在50 m Ah·g~(-1)的电流密度下首次放电比容量为249.5 m Ah·g~(-1),50次循环后的容量保持率为87%,表现出较高的放电比容量和较好的循环稳定性.     

新型铝离子电池正极材料MoS_2的制备及其电化学性能

以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,水为溶剂,采用水热法制备出具有优异电化学性能的花瓣状MoS_2纳米结构。研究了制备过程中反应温度、时间对产物形貌及电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的微观结构和形貌进行了表征,并对其电化学性能及反应过程机理进行了研究。结果表明:在水热温度为200℃,反应时间为28h条件下,所制备产物的结晶性最好,组成花瓣状的片层结构堆垛最为有序;以该花瓣状MoS_2作为铝离子电池正极材料,在充放电电流密度为10 mA·g~(-1)时,首次放电容量达到127.8mA·h·g~(-1),循环80圈后,其放电容量依然保持在44.4mA·h·g~(-1),上述结果表明,所制备产物具有优异的电化学性能和良好的循环稳定性。     

纳米多孔铁掺杂钒氧化物电极材料的制备及其电化学性能

为了利用简单的生产工艺制备性能优异的锂离子电池负极材料,采用电弧熔炼-甩带的工艺制备出铁钒合金条带,再通过氧化还原方法成功制备出纳米多孔铁掺杂钒氧化物(Fe-VO_x)复合材料,对材料物相和结构进行了表征,并且对比分析了在不同还原温度下纳米多孔Fe-VO_x复合材料的电化学性能。结果表明:在还原温度为500℃、5%H_2/Ar混合气氛下,材料电化学性能最优,在电流密度为0.1 A/g下,初始放电比容量为563.4 mA·h/g,在循环100圈后的放电比容量仍能达到441 mA·h/g,循环容量保持率达到78.2%,远大于石墨的理论比容量372 mA·h/g。这说明纳米多孔铁掺杂钒氧化物复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并且具有良好的电化学性能。     

锂离子电池中电沉积锡镍合金电极的嵌锂性能

为获得具有更高比容量的锂离子电池负极材料,通过电沉积方法制备了Sn—Ni合金电极．对合金镀层组成与形貌进行了表征,测试了电极的电化学性能．电沉积Sn—Ni合金电极是Ni,Sn2和Sn复合电极,电极中Sn与Ni的摩尔比为1：1．15,电极首次放电容量可达500mAh／g,库仑效率88％,前10次循环库仑效率都在98％以上,50次循环时放电容量仍可达350mAh／g,库仑效率在94％以上．循环伏安和微分容量曲线都表明,多次循环后的电极完全表现出电沉积Sn电极的特征．扫描电镜照片表明,循环后的Sn—Ni合金电极发生了严重的膨胀和破裂．