Li_4Ti_5O_(12)/TiO_2纳米复合材料制备及其锂离子电池性能研究

以钛酸丁酯、氢氧化锂为原料,在聚乙二醇(PEG200)体系下通过水热法合成了Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料,采用XRD、SEM等对材料的结构,形貌等进行了表征。通过控制Li/Ti的摩尔比可以较好地控制TiO2的含量,分别得到纯的Li_4Ti_5O_(12)纳米片或Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料。测试了制得材料的锂离子电池性能,结果表明,Li_4Ti_5O_(12)-TiO2复合纳米材料具有优良的充放电容量和倍率性能。首次放电可达到172 m Ah·g-1,充电可达到170 m Ah·g-1,效率高达98.8%。     

SnS_2纳米花/石墨烯锂离子电池负极材料合成及其电化学性能研究

以石墨烯为添加剂,利用一步水热法制备出石墨烯包覆三维花状SnS_2纳米结构,制得的复合纳米材料由石墨烯和数十个纳米薄片组装而得的SnS_2纳米花球构成。利用XRD、SEM等对材料的晶体结构和形貌进行表征,同时研究了其电化学性能。在1 000 m A/g的电流密度下循环50次后,SnS_2/石墨烯复合材料的可逆容量仍然可达503.1 m Ah/g,容量保持率高达82%。     

纤维状锂离子电池负极材料TiO_2的静电纺丝制备及性能研究

以钛酸四丁酯((C_4H_9O)_4Ti)为原料,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为粘结剂,采用静电纺丝技术制备了锂离子电池负极材料Ti O_2,研究了不同保温时间对材料性能的影响。采用X射线衍射及扫描电子显微镜分别对样品物相及形貌进行了表征,结果表明,在450℃下保温1 h、2 h、3 h均得到了纤维状结构的纯相锐钛矿Ti O_2。室温条件下的充放电测试表明,保温2 h制备的氧化钛具有最好的电化学性能,其在0.2 C、0.5 C、1 C、2 C充放电倍率下首圈容量分别为203.2 m Ah/g、177.2 m Ah/g、153.4 m Ah/g、131.6 m Ah/g,以0.2 C的倍率循环100圈后,容量保持率为89%。     

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。     

球形ZnCo_2O_4用于锂离子电池负极材料的研究

采用回流法制备Zn Co_2O_4前躯体,在空气氛中、400℃下煅烧3 h得到黑色Zn Co_2O_4材料。采用TG、XRD和SEM对样品的结构组成和外观形貌进行表征。用恒流充放电、交流阻抗对其电化学性能进行测试,探讨了嵌、脱锂过程。结果表明:Zn Co_2O_4材料为较均匀的球形结构,粒径较大,首次充、放比容量分别为848 m Ah/g和1 167 m Ah/g,循环30次后的可逆比容量分别为572 m Ah/g,容量保持率为67.5%,循环效率稳定在96%以上,具有较好的循环性能。     

磷掺杂二氧化钛空心球锂离子电池负极材料的制备及其性能

二氧化钛(Ti O₂)因其储量丰富、环境友好、性能稳定等特点,作为锂离子电池负极被广泛研究。但低的电子电导率阻碍了其实际的应用。本文通过水热法结合热处理工艺制备了磷掺杂的二氧化钛空心微球。其中空心结构提供了大的比表面,同时磷掺杂产生 Ti³⁺能协同改善 Ti O₂导电性,因此,制得的空心微球其显示出改善的电化学性能。0.2 C 电流密度下首次放电比容量为 259.2 m Ah/g,5 C 电流密度下循环 500 圈容量保持率达 83 %。     

水热法制备纳米片钛酸锂及其性质研究

以钛酸四丁酯(TBT)、氢氧化锂(LiOH·H_2O)为原料,采用水热法合成锂离子电池负极材料纳米片状钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电及电化学阻抗等技术对合成材料的结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,制备的材料为片状结构,具有较大的比表面积,分散性较好。在电压为1.0~2.5 V,以0.5 C的倍率进行充放电,首次放电比容量高达180.2 m Ah/g,循环50次后,容量仍保持162.2 m Ah/g。在10 C高倍率下,放电比容量仍高达130.7 m Ah/g,材料表现出优异的循环性能和倍率性能。     

静电纺丝制备锂离子电池负极材料多孔碳纳米纤维的研究

由聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)和N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃组成的前驱体溶液通过静电纺制备聚合物纳米纤维。聚合物纳米纤维在热解碳化过程中由于PS的分解致使纤维内部和表面生成多孔结构。PS的分解能够减小纤维的直径和增加孔隙率,进而增加纤维的比表面积。由PAN/PS(质量比2∶1)制备的碳纳米纤维在200 m A/g的电流密度下的放电容量达到416 m Ah/g,是由PAN制备的碳纳米纤维放电容量的2倍,循环100次后放电容量为353 m Ah/g,具有84%的容量保持率,证明其较好的循环性能。     

松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

TiO2/CTS/ATP吸附联合超滤工艺去除腐殖酸的研究

以酸化凹土(ATP)作载体制备壳聚糖/凹土(CTS/ATP),再采用溶胶-凝胶法负载Ti O_2制得Ti O_2/CTS/ATP。研究表明,Ti O_2/CTS/ATP等电点(pH=6.28)比ATP等电点(pH=2.55)高,更易达到最佳pH条件;比表面积和孔隙体积相比ATP增大,吸附容量提高。在pH为3～10,Ti O_2/CTS/ATP投加量为1.0 g/L条件下,对水中腐殖酸具有较好的吸附效果。相比单独吸附和超滤,采用吸附联合超滤去除腐殖酸效果更佳。吸附联合超滤既能减轻超滤膜负荷,又可缓解膜污染。     

石墨烯/二氧化钛复合材料的可见光催化性能研究

采用一步水热还原法制备出石墨烯/二氧化钛(r-GO/Ti O_2)复合材料;利用X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱对样品的结构、形貌进行表征;以罗丹明B溶液为目标降解物,考察在可见光照射下复合材料的光催化性能。结果表明,制得的复合材料中Ti O_2颗粒大小比较均匀,粒径约为200~300 nm,Ti O_2在石墨烯片层上分散较好,石墨烯与Ti O_2成功复合;在可见光照射下,罗丹明B的降解符合一级动力学特征;r-GO/Ti O_2对罗丹明B复合降解率达到99.8%,是相同条件下制得二氧化钛的4.96倍;催化剂具有很好的重复稳定性。     

介孔纳米片构筑具有微纳分级结构的ZnCo_2O_4微米花及制备高比能锂离子电池

报道了用水热法合成具有微纳分级结构的Zn Co_2O_4微米花,这种微纳分级结构在纳米尺度上是平均厚度为90nm的纳米片,并且纳米片上分布着4~12nm的介孔,借此可以极大地提高电极材料与电解液的接触面积;卷曲的纳米片进一步组装成尺度为2~4μm的具有玫瑰花状的微米花,通过微米尺度的3D结构可以防止电极材料在充放电过程中发生堆叠。研究表明这种微纳分级结构的电极材料适用于制备高比能的锂离子电池,并表现出良好的充放电能力、循环稳定性和倍率性能。如在200m A/g电流密度下经140次循环后放电容量高达935m Ah/g;在1000m A/g电流密度下经250次循环后放电容量仍达到567.4m 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。     

石墨烯/钛酸锂复合锂离子电池负极材料制备及性能研究

采用水热法成功制备了Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料,用XRD,SEM等手段对复合材料的结构和形貌进行表征,分析结果表明纳米Li_4Ti_5O_(12)颗粒完整且分布均匀,与石墨烯交叠在一起,有效地阻止了双方的团聚;通过恒流充放电测试对其电化学性能进行分析研究,结果表明Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯的储锂性能优于钛酸锂,30次循环后,可逆容量为260m Ah/g,循环性能优异;石墨烯量越大,Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

纳米TiO_2的水解法制备及吸附性能

以硫酸钛为前驱体,水解法制备纳米TiO2,用XRD、SEM、BET手段进行表征。考察了制备方法、硫酸钛浓度、水解温度、干燥温度、分散剂PVA浓度及搅拌作用对纳米二氧化钛吸附As(Ⅴ)的影响,得到水解法制备纳米TiO2的最佳条件,并进一步考察了As(Ⅴ)溶液pH、吸附动力学和初始浓度对纳米TiO2吸附性能的影响。结果表明,水解温度为80℃、煅烧温度100℃、硫酸钛浓度为0.2 mol/L,pH 6.0,初始As(Ⅴ)100 mg/L时纳米TiO2颗粒物对As(Ⅴ)的吸附量可达到89.28 mg/g。XRD衍射表明,所制备的TiO2为锐钛矿型,SEM表明其平均粒径小于20 nm,BET表明比表面积为167 m2/g。     

Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2溶胶-凝胶制备与电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成富锂锰基(Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2)正极材料,考察反应pH对材料结构、形貌及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明,制备的材料(Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2)结晶良好,均为理想层状结构的富锂锰基材料。扫描电子显微镜(SEM)分析结果显示,pH 7.0时制得的材料颗粒细小,分散均匀。充放电性能测试结果显示,pH 7的样品具有良好的电化学性能,在2.0~4.8 V以0.05 C充放电时,首次容量达到263 m Ah/g。同时具有良好的倍率性能,1.0 C放电容量达到200 m Ah/g。     

球磨法制备SnO_2/石墨复合材料及其电化学性能

利用球磨法制备了氧化锡（SnO2）/石墨复合材料,采用场发射扫面电镜、X射线衍射和比表面积对样品进行表征,结果显示,SnO2颗粒包裹在石墨片层上,SnO2/石墨复合材料的比表面积为83.90 m2/g。电化学测试结果表明,球磨法制备的SnO2/石墨复合材料首次放、充电容量分别为1 749mA h/g和1 346 mA h/g,在50 mA/g,100 mA/g和500 mA/g电流密度下,循环40次后,该电极可逆放电容量仍然高达432 mA h/g。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

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。     

碳纳米管包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2纳米纤维制备及其电化学性能研究

采用静电纺丝技术结合低温固相煅烧合成了中空多孔的LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维,并通过球磨方式实现了碳纳米管表面修饰LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维。采用TG-DTA、XRD、SEM等分析手段,对合成样品的煅烧温度、物相结构和微观形貌进行表征,然后对其综合电化学性能进行研究。结果表明:CNT表面修饰LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维可显著改善材料的综合电化学性能。其首次放电比容量达到242.8m Ah/g,1C循环50次后容量保持率达到91.61%,2C倍率放电比容量达到165.8m Ah/g。CNT独特的管状结构,促进了LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维比容量的发挥,同时为循环过程中电极体积变化提高缓冲层,改善了材料的电子电导率,结合LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维中空多孔结构为锂离子快速扩散提供了通道,从而实现了LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维比容量、倍率和循环性能的显著提高。