钛基复合材料用于钠离子电池负极的长循环性能研究

钠离子电池（SIBs）是一种可替代锂离子电池的绿色清洁能源。由于TiO₂具有化学稳定性好和廉价易得的优点,被作为一种优异的插入式负极材料广泛应用于钠离子电池。通过溶胶-凝胶法合成TiO₂@MWCNTs纳米复合材料,并利用X射线衍射、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对复合材料的晶体结构和形貌进行表征。以TiO₂@MWCNTs纳米材料为负极组装钠离子电池,并对其电化学性能进行测试。在0.1 A/g电流密度下,该电池的初始放电容量可达477 mA·h/g,在循环1 000圈以后,放电容量仍然可以保持在181 mA·h/g,呈现出优异的长循环性能。     

FeCl3/石墨插层化合物的制备及储锂性能研究

以无水氯化铁和鳞片石墨为原料,采用熔盐法制备了FeCl3/石墨插层化合物(FeCl3-GIC),使用X-射线衍射仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪等研究了材料的组成结构;以所得的插层化合物为电极材料组装成扣式锂离子半电池,测试了其电化学储锂性能.实验结果表明:FeCl3与石墨形成了二阶FeCl3-GIC插层化合物,部分Fe3+转变成了三氧化二铁.FeCl3-GIC化合物用作锂离子电池负极材料时,在50 mA/g电流密度下,首次放电容量达到1220 mAh/g,200 mA/g电流密度下循环100次后容量还能保持在355 mAh/g.FeCl3-GIC化合物表现出良好的储锂性能,可以作为锂离子电池负极材料来使用.     

竹炭深加工及在能源电池中应用的研究

以天然毛竹材为原料,通过高温炭化、活化等处理后,得到具有高比表面积的竹炭基生物质能源电池材料。通过恒流充放电、循环伏安等电化学测试方法,考察了竹炭作为超级电容器及锂离子电池电极材料时的电化学性能。结果表明:采用KOH活化后得到的竹炭,比表面积可达2366m2/g;用作超级电容器电极材料,比容量可以达到205F/g,并表现出良好的充放电效率。作为锂离子电池负极材料在200mA/g的电流密度下30次循环后仍然具有225mA·h/g,显示了竹炭具有较高的比容量及良好的循环性能和倍率性能,作为新能源材料具有广泛的应用前景。     

煤沥青基微晶炭的制备及其储锂性能

以工业副产物煤沥青（coal tar pitch, CTP）为原料,采用高温炭化法制备煤沥青基微晶炭,利用XRD、Raman光谱、SEM、TEM和XPS等手段对其微观结构和表面化学性质进行表征,并探究微晶炭用作锂离子电池负极材料的储锂特性。结果表明,煤沥青经不同温度（800~1100℃）炭化处理后可制备出石墨微晶和无定形炭共存的微晶炭。炭化温度是影响煤沥青基微晶炭的微晶片层、纳米孔道和结构缺陷等微观结构特征和表面化学性质的重要因素。当炭化温度为800℃时,煤沥青基微晶炭CTP-800具有较为有序的石墨微晶片层和丰富的纳米孔道、结构缺陷等无定形炭,且两者有机结合,相互镶嵌,构筑成三维网络结构,同时炭基体表面含有适量氧/氮官能团。该微晶炭用作锂离子电池负极材料时具有优异的储锂特性,在50mA/g电流密度下可逆容量可达305mA·h/g,1000mA/g大电流密度下仍可维持在174mA·h/g,经100次循环后可逆容量保持率超过99.0%,显示出良好的倍率性能和优异的循环稳定性,是一种较为理想的锂离子电池负极材料。煤沥青基微晶炭 CTP-800优异的储锂特性与其炭基体中含有石墨微晶片层与纳米孔道、结构缺陷等无定形炭和炭表面富含氧/氮官能团等因素密切相关。     

颗粒状钼酸镍负极材料的制备及其电化学性能

为了获得高性能锂离子电池负极材料,以NiCl2·6H2O和乙酰丙酮钼为原料,通过溶剂热法和高温热处理成功合成了颗粒状NiMoO4,将其用于锂离子电池负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET技术对NiMoO4进行了结构和形貌表征。结果表明,在100 mA/g的电流密度下循环250圈后,可逆容量高达829 mA·h/g。同时,颗粒状NiMoO4展现出了优异的倍率性能。当电流密度从100 mA/g增加到5000 mA/g,然后恢复到100 mA/g时,容量还能够维持恢复到原来的水平。另外,颗粒状NiMoO4电极在1000、 2000、5000 mA/g大电流下,其可逆容量还能够分别高达600、529和412 mA·h/g。     

热处理对锂离子电池硅/石墨/炭负极电化学性能的影响

将天然石墨、酚醛树脂和微米级硅粉进行球磨处理制备复合材料前驱物,再于N2气氛下700℃炭化得到硅/石墨/炭(Si/G/C)复合电极材料,采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜及电化学循环充放电对其形貌、结构及其电化学性能进行表征.结果表明,Si/G/C作为锂离子电池负极材料具有高于900 mA·h/g的可逆比容量,40次循环后保持在550 mA·h/g.对电极进行热处理后,其循环性能显著提高,40次循环后比容量保持在700 mA· h/g.扫描电镜分析结果显示,热处理后集流体上电极材料分布更均匀,因涂抹不均形成的空隙不复存在.热处理后电极结构更致密、内部黏结强度增大使其结构稳定性明显提升,是电极循环性能提高的主要原因.     

磷掺杂葵花盘基活性炭在锂离子电池负极材料中的应用

通过简单水热和活化方法制备磷掺杂葵花盘基活性炭,采用SEM,TEM,BET,Raman,XRD等方法对材料进行表征,将其用作锂离子电池负极材料。结果表明,活性炭材料用作锂离子电池负极材料时比容量高,库伦效率好,循环性能稳定。在500 mA/g的电流密度下,首圈充电容量达1052 mAh/g,库伦效率为48.9%。经200次循环后,容量仍保持在1000 mAh/g以上。     

高性能钠离子电池负极材料FexMo1-xS2

通过一步溶剂热法制备了层间距0.75 nm的三元FexMo1-xS2,扩大的层间距改善了 Na+首次循环过程中扩散速率.FexMo1-xS2作为钠离子电池负极在0.1 A/g电流密度循环100圈后可逆容量为285mA·h/g,同时显示出较好倍率性能(5 A/g电流密度下容量为178mA·h/g).通过X射线光电子能谱仪...     

SnS_2/氮掺杂多孔炭网络复合材料的制备及其电化学性能研究

二硫化锡(SnS_2)是一种受到广泛关注的高比容量和低成本的锂离子电池负极材料,但SnS_2在充放电过程中存在体积变化大,电导率低的问题。为了解决该问题,利用NaCl晶体为模板借助冷冻干燥的方法制备出纳米SnS_2片镶嵌氮掺杂多孔炭网络复合材料(SnS_2/N-CN)。材料中SnS_2纳米片的厚度为6～10 nm,均匀地镶嵌在多孔炭网络中。SnS_2/N-CN电极在0.1 A/g的电流密度下循环100次依旧保持813.7 mA·h/g的高可逆比容量,在3 A/g的电流密度下拥有436.7 mA·h/g的比容量,是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。     

颗粒状钼酸镍负极材料的制备及其电化学性能

为了获得高性能锂离子电池负极材料,以NiCl2?6H2O和乙酰丙酮钼为原料,通过溶剂热法和高温热处理成功合成了颗粒状NiMoO4,将其用于锂离子电池负极材料.采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET技术对NiMoO4进行了结构和形貌表征.结果表明,在0.1 A/g电流密度下循环250圈后,比容量高达829 mA·...     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

柔性、自支撑CNT/Si复合薄膜的制备及储能性能

开发了一种制备大面积CNT/Si柔性自支撑薄膜的方法,制备的CNT/Si复合薄膜尺寸可调且具有良好的柔性。作为锂离子电池负极,薄膜中硅的负载量对电极比容量及循环稳定性有显著影响。硅负载量为52%的CNT/Si复合电极表现出优良的电化学性能,1 A/g电流密度下电极充电比容量为1156 mA·h/g,循环200圈可逆充电比容量为975 mA·h/g,容量保持率达84%。     

纳米颗粒组装三维Co3O4微米花材料制备及储锂性能研究

通过软模板法(表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)结合后续空气气氛热处理制备出纳米颗粒组装三维Co₃O₄微米花负极材料。研究中采用X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试以及交流阻抗测试(EIS)对合成样品进行表征分析。研究结果显示,Co₃O₄微米花材料独特的结构优势赋予其优良的电化学性能,在100 mA·g^-1电流密度下电极具备约920 mA·h·g^-1的循环可逆比容量;在500 mA·g^-1电流密度下循环200次后的循环可逆比容量为757 mA·h·g^-1,容量几乎无衰减。大电流循环性能测试显示,所制备电极即使在2 A·g^-1电流密度下依旧具有476 mA·h·g^-1的循环可逆比容量。简易、有效且低成本化的高性能微米花结构过渡金属氧化物负极材料制备工艺将大大加速转换型电极材料的实际有效应用。     

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。     

锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

两步法合成交联碳/氮双掺杂Fe3O4锂离子阳极材料

采用简单高效的两步法制备交联结构的碳/氮双掺杂Fe_3O_4锂离子电池阳极复合材料(Fe_3O_4/C/N)。利用XRD、XPS、TG、SEM、TEM对其进行了表征与分析。当具有交联状纳米结构的复合材料Fe_3O_4/C/N用作锂离子电池的阳极材料时,展现出较高的可逆容量及优异的循环性能。在电流密度为0.2 A/g的条件下,交联状Fe_3O_4/C/N的首次库伦效率为73.9%,循环210圈后,容量仍达516 mA·h/g,容量保持率为64.6%,每个循环周期的容量衰减率为0.17%。     

具有优异锂存储性能的蛋黄蛋壳结构FeS2@CFs薄膜电极

利用简单的静电纺丝结合刻蚀和硫化策略获得了FeS₂@碳纤维（FeS₂@CFs）薄膜电极,每个独特的蛋黄蛋壳结构单元与全方位三维碳纤维导电网络之间的协同效应赋予了电极材料优异的锂存储性能。作为锂离子电池负极材料时,在5 A·g^-1的大电流密度下容量仍能保持在415.4 mAh·g^-1,在0.5 A·g^-1的电流密度下经过循环400圈的循环之后可逆容量约为977.9 mAh·g^-1。更重要的是,前驱体材料具有很广泛的扩展性,这可为柔性薄膜电极材料的制备提供一种设计思路。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。