滤纸为模板制备中空SnO2纳米管锂离子电池负极材料

以植物纤维素(滤纸)为模板,制备了中空SnO2纳米管作为锂离子电池负极材料。通过XRD、SEM、TEM和HR TEM表征产物的组分、形貌和结构,表明合成材料是由粒度大小为5~15 nm SnO2粒子组装成的中空纳米管。同时,N2吸附/脱附测试表明此材料为疏松的介孔结构。材料在电流密度100 mA/g时,可逆容量稳定在580 mAh/g,60次循环后容量仍保持为550 mAh/g。制备的中空SnO2纳米管作为锂离子电池负极材料,具有较高的放电容量和良好的电化学循环性能。     

MoP纳米粒子锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

用直流电弧等离子体法制备金属钼纳米粉体再使其与赤磷发生固相反应,用两步法制备出磷化钼纳米粒子。使用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段表征磷化钼纳米粒子的结构并进行了电化学性能测试。结果表明,MoP纳米粒子呈球状,粒径为20~50 nm;在电流密度为100 mA/g的条件下MoP纳米粒子负极材料的首次放电比容量达到746 mAh/g,50次循环后放电比容量为241.9 mAh/g;电流密度为2000 mA/g时放电比容量为99.90 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量仍然保持247.60 mAh/g。用作锂离子电池的负极材料,MoP纳米粒子具有优异的稳定性和可逆性。     

纳米二氧化锡/三维大孔石墨烯复合电极的制备及其储锂性能的研究

以维生素C(VC)为还原剂,通过溶剂热还原法制备了纳米二氧化锡/三维大孔石墨烯复合负极材料(SnO_2/3DGr)。SEM和TEM测试表明,SnO_2/3DGr具有均匀分布的微米级孔隙,其中SnO_2晶粒尺寸为6~8nm,且均匀分布在石墨烯片层表面。电化学测试表明所制备的SnO_2/3DGr复合电极材料具有优异的电化学性能,该材料在电流密度为100mA/g时,循环100周之后仍然具有1678mAh/g的可逆比容量,在极高电流密度5A/g下,仍然保持405mAh/g的可逆比容量,表现出非常优异的循环稳定性和倍率性能。该材料独特的三维大孔结构以及SnO_2与石墨烯的协同作用,很好地抑制了SnO_2在循环过程中的体积效应,大大改善了SnO_2负极材料的电化学性能。     

VO_2/rGO复合材料的制备及作为高容量锂离子电池负极的研究

采用简易的一步水热法实现了VO_2和rGO的有效复合,通过XRD、SEM、Raman等手段对复合材料的结构和形貌进行了表征,评估了该材料作为锂离子电池负极的电化学性能。结果显示,VO_2为片状形貌,氧化石墨烯在水热反应中被还原,与VO_2片形成了良好的复合结构。电化学数据显示,在100 mA/g电流密度下,VO_2/rGO复合材料可逆容量高达621.8mAh/g,远高于石墨的理论容量(372mAh/g)。在300mA/g电流密度下,该材料在100次循环后容量保持在384mAh/g。更重要的是,在2 000mA/g电流密度下,300次循环后容量仍维持在256mAh/g,容量保持率接近100%。基于rGO良好的导电性能以及VO_2与rGO的协同作用,制备的VO_2/rGO复合材料体现了较高的可逆比容量和良好的倍率性能及循环稳定性能,是一种具有前景的锂离子电池负极材料。     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。     

介孔四氧化三锰纳米棒的快速低成本制备与电化学性能

仅以乙醇和四水合醋酸锰为原料, 快速低成本地合成了介孔四氧化三锰纳米棒, 并将其应用于锂离子电池负极材料。通过X 射线衍射、热重分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积仪等分析手段对四氧化三锰样品进行了表征。实验结果表明: 介孔四氧化三锰纳米棒的平均直径约为150 nm, 孔的尺寸范围为6~20 nm, BET比表面积高达37.3 m²/g。同时, 介孔四氧化三锰纳米棒负极材料在141 mA/g的电流密度下循环100次后可逆充放电容量为676.1和662.4 mAh/g, 而且其在不同的电流密度下继续循环80次后可逆放电容量高达850 mAh/g, 体现出了较高的容量、好的循环稳定性能和倍率性能。     

自支撑纳米硅/石墨烯复合纸柔性电极的制备及其电化学性能的研究

硅作为锂离子电池负极材料具有极高的理论比容量(4200mAh/g),是目前商业化石墨负极材料的数十倍。但是由于在充放电过程中极易发生粉化破碎,导致其循环比容量会迅速衰减。首次通过水热还原的方法制备了自支撑纳米硅/石墨烯复合纸柔性负极材料。SEM表征显示纳米硅颗粒均匀地分散在石墨烯片层中,制得的复合纸电极较纯硅纳米颗粒的电化学性能有大幅度提高,在100mA/g的电流密度下,首周放电比容量4003mAh/g,十分接近硅的理论比容量,且首周库伦效率高达91%。复合纸循环20周后比容量在3300mAh/g左右,50周后仍能维持1000mAh/g左右的比容量。这主要可归功于石墨烯纸电极优异的柔韧性和导电性,有效抑制了纳米硅颗粒的体积膨胀和结构破坏。同时水热还原法较低的还原温度保证了石墨烯纸还原前后厚度变化不大,有利于石墨烯片层与Si纳米颗粒的紧密接触。     

碳包覆的磷/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究

以纳米黑磷和氧化石墨烯为原料,通过高温热处理的方法合成了碳包覆的磷/石墨烯复合材料,通过XRD、Raman、FT-IR、XPS及SEM对该复合材料进行表征。电化学性能测试表明,在100mA/g的电流密度下,制备的复合材料首次充电比容量为530mAh/g,循环50次后比容量仍然保持在492mAh/g,容量保持率为92.8%,表现出优异的电化学性能。     

3DOM SnO2-SiO2锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

针对SnO2锂离子电池负极材料长循环性能差的缺点,把非晶SiO2引入SnO2材料中,形成SnO2-SiO2纳米复合材料。采用聚苯乙烯(PS)胶晶作为模板,制备出三维有序大孔SnO2-SiO2纳米复合材料。研究结果表明,3DOM SnO2材料晶体结构和3DOM SnO2-SiO2材料相似,但是加入SiO2以后,3DOM SnO2-SiO2材料的长循环性能得到显著提高。在500 mAh/g的电流密度下循环100次,此时加0%Si的3DOM SnO2-SiO2材料的充电比容量急剧衰减为147 mAh/g,加5%Si的3DOM SnO2-SiO2材料的充电比容量达654 mAh/g,此外500次循环后加5%Si的3DOM SnO2-SiO2材料充电比容量增至728 mAh/g。这些结果表明SiO2能够改善3DOM SnO2材料长循环稳定性。     

锂硫电池石墨烯/硫复合正极材料的制备及其电化学性能

以经活化处理的石墨烯(AG)为主体材料, 通过化学还原法制备了石墨烯负载硫的复合正极材料AG/S。SEM、EDX和TEM测试结果表明经活化处理后形成手风琴结构的AG, 有利于电解液的浸润; 活性物质硫均匀地负载在AG表面, 同时沉积在AG的层间。电化学测试表明: 在400 mA/g电流密度下, AG/S复合正极材料首次放电比容量为1452.9 mAh/g, 经过200次循环之后, 放电比容量仍保持在909.7 mAh/g; 在1000 mA/g电流密度下, AG/S复合材料首次放电比容量为1309.9 mAh/g, 经过200次循环之后, 放电比容量仍保持在717.1 mAh/g。AG/S复合正极材料的倍率性能、库仑效率和循环性能优异, 这得益于小尺寸的硫在材料中均匀分布, 活化石墨烯优良的导电性以及其结构对硫的固化作用。     

锂离子电池负极材料TiS3 纳米片的制备和性能

先用直流(DC)电弧法制备TiH_1.924纳米粉作为前驱体,再用固-气相反应制备了片状结构的TiS₃纳米粉体。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱分析和性能测试等手段对其表征,研究了TiS₃纳米片的结构和将其用作负极的锂离子电池的性能。结果表明：TiS₃纳米片具有特殊的片状结构,其厚度约为35 nm。将TiS₃纳米片用作负极的锂离子电池具有良好的电化学性能,在500 mA/g电流密度下循环300圈后其容量仍保持在430 mAh/g。以5 A/g的大电流密度放电其比容量为240 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量稳定在500 mAh/g。TiS₃良好的倍率性能,源于其特殊的纳米片状结构。这种单层片状结构,能较好地适应电极材料在大电流密度多次放电/充电过程中产生的应变引起的体积变化,使其免于粉碎。     

TiS_2纳米片多孔负极材料的制备及其电化学性能

通过两步法制备了TiS_2纳米片多孔负极材料。以钛块为钛源,采用直流电弧等离子体法在H_2与Ar的混合气氛中制备TiH_(1.924)纳米粒子作为前驱体,与升华硫共混加热硫化得到TiS_2纳米片多孔负极材料。对材料进行X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)等表征,XRD与Raman结果显示得到晶化完全的TiS_2纳米材料;TEM与SEM结果表明TiS_2微观形貌呈纳米片状,纳米片沿空间任意方向生长形成多孔结构。以TiS_2纳米片多孔结构作为锂离子电池负极材料研究其电化学储锂性能,500 mA/g电流密度下循环时,其首次充放电比容量分别为816.0、1 193.0 mAh/g,50次循环后,容量仍保持550 mAh/g;在5 A/g的高电流密度下仍维持有100 mAh/g的容量,表现出优异的循环稳定性和充放电可逆性。     

碳纳米管制备石墨烯片及其储锂性能研究

用多壁碳纳米管作为起始原料,通过化学氧化、离心分离、高温膨胀和超声剥离等步骤制备了石墨烯片。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对石墨烯片的形貌和结构进行分析。通过恒流充放电和交流阻抗测试研究了石墨烯片作为锂离子电池负极材料的储锂性能。结果表明,石墨烯片在50mA/g的电流密度下,首次可逆比容量为859mAh/g,经过50次循环后比容量仍保持在410mAh/g,远高于碳纳米管(217mAh/g),表明石墨烯片具有优异的储锂性能。     

黄铁矿FeS_2/石墨烯复合材料的电化学性能研究

采用混合溶剂热法一步合成出黄铁矿FeS_2及FeS_2-RGO复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学交流阻抗测试(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。在0.01~3V电压区间,100mA/g电流密度下,FeS_2样品首次的放/充电比容量为1 221.7/1 053.4mAh/g,充放50圈后,容量剩余563.3mAh/g,而FeS_2-RGO样品首次放/充电比容量为1 326.8/1 057 mAh/g,充放50圈后,容量保持在1 239mAh/g。通过石墨烯复合有效地提高了黄铁矿FeS_2的电化学性能。     

氧化亚锰/石墨烯复合材料的简易合成及其高效储锂性能(英文)

在不添加锰源的情况下,将改进Hummers法制备的硫酸锰/氧化石墨烯悬浊液直接通过NaOH碱溶液原位沉淀形成四氧化三锰/氧化石墨烯复合物,并在氢气气氛下处理得到氧化亚锰/石墨烯复合材料。将该复合材料用于锂离子电池的负极材料,锂离子电池性能优良。在100mA·g-1电流密度下,其比容量达到870mAh·g-1,明显高于相同电流密度下氧化亚锰的比容量(456mAh·g-1)。即使在1600mA·g-1的高电流密度下,其比容量达390mAh·g-1。这种简单、高效的合成方法可为合成锰基氧化物和石墨烯的复合材料提供一种新思路。     

高性能自支撑CuS/SnS2锂电池负极材料

过渡金属硫化物作为锂电池负极材料具有极高比容量,但其制备的电极普遍存在导电性差、体积变化大等问题,本研究设计了一种新型的自支撑CuS/SnS₂镂空片状锂电池负极材料,以导电碳布作为基底,生长包覆CuS/SnS₂镂空纳米片,具备特殊的纳米包覆结构及双金属协同效应,使其在保持较高比容量的同时具备良好的循环稳定性,整体电化学性能优异。研究不同Cu/Sn含量对CuS/SnS₂负极材料电化学性能的影响,最佳配比的CuS/SnS₂负极材料在0.2 A·g?1电流密度下循环50次后比容量为1480 mAh·g?1,库伦效率稳定在99.5%,在2 A·g?1电流密度下循环200次后比容量仍能保持在697 mAh·g?1,库伦效率为99.8%。      

牺牲棉纤维模板法制备褶皱状SnO2负极材料及其电化学性能

以棉纤维作为模板, 制备褶皱层状SnO₂。通过XRD、SEM、TEM、CV、恒流充放电、EIS等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明: 产物具有由粒径16~21 nm的SnO₂纳米颗粒构成的褶皱状形貌。电化学测试表明该材料在电流密度70 mA/g时循环50次后放电比容量仍高达614 mAh/g, 甚至在电流密度为3000 mA/g时放电比容量仍达到405 mAh/g, 表现出优异的循环性能和倍率性能。     

球形“花”状结构MoS_2/石墨烯锂离子电池负极材料及其电化学行为

以氧化石墨烯、钼酸钠、硫脲为原料,采用水热法在240℃原位合成MoS_2/石墨烯纳米复合材料,并考察了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:由片层纳米结构自组装形成球形"花"状结构的MoS_2分散于石墨烯表面;MoS_2/石墨烯负极材料,在100 m A/g电流密度下100次循环后,放电容量仍达735.2 mAh/g,并具有良好的大电流倍率性能(375 m Ah/g,1 000 mA/g)。该结果应归因于:合成的MoS_2为较薄的片层结构,减小了离子、电子的扩散或迁移路径;片层结构的MoS_2自组装成球形"花"状,构筑了丰富的中孔,有利于离子的扩散和存储,也能抑制材料在充放电过程中的体积膨胀;石墨烯良好的导电性及高比表面积,能有效提高MoS_2的充放电速度。     

喷雾造粒制备纳米硅-硬碳复合材料及其性能

采用砂磨机湿法研磨从鳞片石墨上剥落少量石墨烯和添加碳纳米管构建负极材料中的导电网络,通过喷雾干燥制备纳米硅-硬碳复合材料。借助激光粒度仪、XRD、SEM等分析制备的硅碳复合材料的结构与形貌。用制备的负极材料制备纽扣式半电池,并在不同模式下测试其电化学性能。结果表明,碳酸锂添加量为3%(质量分数)时,复合材料的性能最优,首次充放电容量为1 279.9 mAh/g,效率高达84.5%,在200 mA/g电流密度下循环50次后容量仍能保持在68.8%。     

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。