碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究

为提高锂离子电池商容量Si/C复合负极材料的电化学性能,采用喷雾干燥法制备了核壳结构的碳包覆Si/C复合材料.碳包覆Si/C复合材料为近球形颗粒,形貌规整,粒度分布均匀,呈正态分布,其物相结构和嵌脱锂的电化学反应与Si/C复合材料保持一致.碳包覆后,减小了充放电过程中复合材料电极的极化,电压滞后现象得到了显著的改善.碳包覆Si/C复合材料的最大放电比容量为512 mAh/g,略低于包覆前的材料,但循环稳定性大大提高,50次循环后的容量保持率为96%.     

硅/石墨/热解碳复合材料的制备与性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了硅/石墨/热解碳复合材料。用XRD、SEM和恒流充放电等测试,分析了制备工艺对复合材料电化学性能的影响。当气相沉积温度为800℃、时间为50 min时,制备的复合材料的循环性能较好,首次和第200次循环的脱锂(放电)比容量分别为535.5 mAh/g和429.8 mAh/g。     

LiMn0.6Feo.4PO4/碳纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

分别以磷酸铁、醋酸锰及氢氧化锂为铁源、锰源和锂源,磷酸二氢铵为补充磷源,先通过球磨混料与喷雾干燥获得前驱体,再在N2/乙炔气氛中、450℃下进行化学气相沉积(CVD)反应,以及在N2气氛中、不同温度下进行固相反应,得到LiMn0.6Fe0.4PO4和碳纳米纤维(CNF)的复合材料LiMn0.6Fe0.4PO4/CNF,对产物的微观结构、碳结构与含量及电化学性能进行分析.在600 ℃下烧结的样品循环稳定性更好,以1C循环(2.5 ～4.5 V)200次,比容量仍有98.1 mAh/g.这是因为样品的颗粒尺寸小(200 rim)且分布均匀,具有合理的碳含量(1.95％),碳的石墨化程度高.     

二氧化锡基复合材料的制备及电化学性能

以聚乙烯醇(PVA)、SnCl2·6H2O和盐酸为原料,用水热法制备了交联PVA包覆的二氧化锡(SnO2).纳米SnO2颗粒被包在产物的线性网络结构骨架中.经350℃、400℃和500℃炭化处理2h,分别得到SnO2/C、SnO2/Sn/C和Sn/C复合材料.SnO2/C复合材料的循环性能最好,以100 mA/g在0....     

BF/EP-PU复合材料的制备及性能研究

以聚氨酯(PU)增韧环氧树脂(EP)为基体,连续玄武岩纤维布(BF)为增强体,制备了BF/EP-PU复合材料,采用扫描电子显微镜对材料的断裂微观形貌进行表征,系统研究玄武岩纤维的表面处理、PU的添加量对BF/EP-PU复合材料力学性能和电性能的影响。结果表明:玄武岩纤维经KH550处理后,BF/EP-PU复合材料的弯曲强度明显提高,适量聚氨酯的加入可以改善复合材料的冲击性能,低频时(0~100 Hz)复合材料的介质损耗因数和相对电容率随频率的增加而降低,当频率升高到100 Hz以上时介质损耗因数和相对电容率逐渐趋于稳定。     

柚子皮基多孔碳的制备及电化学性能

以生物质为原料制备多级孔径分布的高质量多孔碳。在室温下用磷酸(H₃PO₄)浸泡柚子皮,利用冷冻干燥保护原有多元素组分和多孔隙结构,通过一步碳化法制备多孔碳材料。材料的比表面积达1 090 m²/g,总孔容为0. 754 cm³/g,微孔体积为0. 078 cm³/g,平均孔径为2. 77 nm。使用该材料的超级电容器具有良好的倍率性能和循环稳定性,在-0. 2～0. 7 V充放电,电流为1 A/g时的比电容达到89 F/g;电流增加至20 A/g时,比电容仍有56 F/g,循环100 000次的电容保持率为97. 24%。     

稻壳基碳材料制备及其电化学性能研究

以生物质稻壳为原料,以不同的金属盐作为活化剂和石墨化催化剂,利用水热和活化相结合的方法,在不同的活化温度下,制备出了多孔石墨化碳材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸脱附、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等表征方法对所制备的碳材料进行分析.结果表明,在800℃下进行活化,能得到高比表面积(1549.4 cm2/g)和较高石墨化程度的碳材料,在1 A/g的电流密度下,比电容为354.8 F/g,在5 A/g的电流密度下循环10000次后,比电容为起始值的85.5％,表现出良好的倍率性能和循环稳定性.     

MoS2/石墨烯基复合材料的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯、钼酸钠、硫代乙酰胺和葡萄糖为原料,通过水热法原位合成MoS_2/石墨烯基复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等一系列的表征测试手段研究了MoS_2/石墨烯基复合材料的形貌及材料结构特性。通过对组装的MoS_2//Li半电池进行循环伏安测试和充放电测试,研究了MoS_2/石墨烯基复合材料的电化学性能。半电池测试结果显示,MoS_2/石墨烯基复合材料第一次放电比容量和第一次充电比容量分别可达863和717 mAh/g,在经过200次循环以后,其比容量仍可达到432 mAh/g。     

改性氮化硼/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用多巴胺盐酸盐对氮化硼(BN)进行表面改性,然后在BN表面沉积银纳米粒子,得到复合填料Ag@BN。以Ag@BN填充环氧树脂制备复合材料,研究填料改性、含量对复合材料导热性能、介电性能的影响。结果表明:改性后的BN微粒能均匀地分散在环氧树脂体系中,当Ag@BN质量分数为50%时,Ag@BN/EP复合材料的热导率达到1.321 W/(m·K),较纯环氧树脂材料提高了275%,同时1 kHz下复合材料的介电常数提高至10.8,介质损耗因数维持在0.5以下。     

环氧树脂/BN纳米复合材料的制备及性能研究

将偶联剂改性的纳米BN添加到环氧树脂中,制备了环氧树脂/BN纳米复合材料,并研究了纳米BN含量对纳米复合材料热性能、力学性能及电性能的影响。结果表明:随着BN添加量的增加,复合材料的热导率提高,当BN添加量为15%时,热导率为0.301 W/(m.K),是纯环氧树脂热导率的1.394倍。同时复合材料的热稳定性有所提高,当添加量为10%时,热分解温度提高了6.88℃。随着BN添加量的增加,复合材料的冲击强度和介电强度呈先升高后降低的趋势,当BN含量分别为7%和3%时,冲击强度和介电强度达到最大值15.60kJ/m2和28.94 MV/m,分别是纯环氧树脂的1.324倍和1.43倍,表明纳米BN的加入可以提高环氧树脂的综合性能。     

聚苯乙烯/膨胀石墨复合材料的制备及性能研究

首先采用不同的方法对膨胀石墨进行改性,然后通过熔融共混制备了聚苯乙烯/膨胀石墨复合材料。膨胀石墨分别为膨胀容积为95.65 mL/g的未处理膨胀石墨、经硅烷偶联剂改性的膨胀石墨以及经强酸-超声处理的膨胀石墨。研究了膨胀石墨含量和种类对复合材料电学、力学、热学性能的影响。结果表明:相较于未处理的膨胀石墨和经硅烷偶联剂处理的膨胀石墨,强酸-超声处理后的膨胀石墨能有效改善复合材料的综合性能,当其质量分数为2%时,复合材料的体积电阻率为1.61×10~(13)Ω·m,介质损耗因数为3.54×10~(-4),拉伸强度达到29.14 MPa,比纯聚苯乙烯提高了154%;复合材料的热分解温度达到413.57℃。     

碳材料对硫/碳复合材料性能的影响

以活性炭、乙炔黑、多壁碳纳米管和超级电容器用有机系活性炭(OAC)作为碳材料,通过分段加热的方式制备锂硫电池正极用硫/碳复合材料。元素分析、XRD、SEM、比表面积分析、循环伏安和恒流充放电等实验结果表明:OAC的综合性能最好,具有2 304.80 m2/g的比表面积和1.138 3 cm3/g的孔容,与硫复合材料以0.2 mA/cm2的电流在1.5~3.0 V充放电,首次、第20次循环的放电比容量分别为1 189.2 mAh/g和1 068.7 mAh/g,第20次循环的容量保持率为89.87%。     

硅/碳复合负极材料的制备及性能研究

以石墨、纳米硅、沥青为原料,通过高温热解法制备Si/C复合材料,X射线衍射光谱法和扫描电子显微镜法测试表明复合材料中纳米硅粉通过沥青高温分解的碳钉扎在石墨材料表面。研究了不同粘结剂配方对Si/C复合材料电化学性能的影响,结果表明粘结剂严重影响其循环稳定性和首次效率。采用6%LA132+4%羧甲基纤维素钠(CMC)作为粘结剂,材料循环寿命最稳定,80次循环后的容量保持率在99%以上,但是粘结剂使用太多影响首次效率,采用3%LA132+2%CMC作为粘结剂首次效率最好,在92%以上。     

球形氮化硼/环氧复合材料的制备及绝缘性能研究

针对常规片状氮化硼比表面积大,与环氧树脂复合时会急剧增大树脂黏度的问题,本研究制备了球形氮化硼,并将其作为填料与环氧树脂复合制备了球形氮化硼/环氧复合材料。研究了球形氮化硼/环氧复合材料的制备工艺和固化特性,对比研究了片状/球形氮化硼填料的形貌和填充量对环氧树脂复合材料力学性能和电学性能的影响规律。结果表明：随着反应温度升高,环氧树脂的固化度呈现“S”型曲线变化,整个固化过程可大致分为“慢-快-慢”3个阶段。力学性能方面,加入少量氮化硼可以提高环氧树脂复合材料的力学性能;高填充量时,球形氮化硼/环氧复合材料比片状氮化硼/环氧复合材料具有更优异的力学性能。电气性能方面,环氧树脂复合材料的相对介电常数随填料含量的增加而增大,介质损耗因数均低于0.02;与片状氮化硼/环氧复合材料相比,球形氮化硼/环氧复合材料的“填料-树脂”界面减少,具有更低的相对介电常数和介质损耗因数;添加适量的氮化硼能够显著提高复合材料的体积电阻率和电气强度。     

ZnO/TiO2复合薄膜的制备及性能表征

采用溶胶凝胶法结合丝网印刷法制备TiO2多孔薄膜,用溶液沉积法制备多孔ZnO/TiO2复合薄膜;用X-射线分析仪、扫描电镜、紫外-可见分光光度计等对薄膜的热处理制度、吸光度、表面形貌进行了测试;组装电池,用XJCM-8S型太阳电池测定仪测定了复合薄膜的电性能.结果表明以ZnO/TiO2复合薄膜做电极,吸光度和电池性能都有一定的提高,电池电压达到0.67 V.     

间苯二酚/甲醛凝胶基多孔炭制备及性能研究

以常压下脱水干燥的间苯二酚(R)/甲醛(F)凝胶基树脂为前驱体,分别采用Na OH、KOH原位活化的方法制备出具有高比表面积、高比电容量的多孔炭材料。通过氮气吸附、循环伏安及恒流充放电等测试方法对多孔炭的结构与性能进行了表征。结果表明,KOH活化样品的孔结构比Na OH活化样品更发达,电化学性能更优异;KOH与RF凝胶质量比为2∶1时,活化制得的多孔炭比表面积达到1 974 m2/g;在7 mol/L KOH电解液中,KOH活化多孔炭的比电容最高达到266 F/g,在10 A/g的电流密度下容量保持率为70%以上。     

新型硅碳复合材料的制备及其电化学性能

硅基负极材料由于具有高的比容量而获得较多关注。表面包覆碳层的氧化亚硅与人造石墨、胶黏剂在溶剂中高速分散后,用喷雾干燥的方式获得了复合材料颗粒。对比发现,喷雾复合制备的材料性能优于物理混合方式,并通过阻抗分析初步探明了喷雾复合方式具有优势的原因。在合成过程中加入质量分数1%的纳米碳纤维进一步优化了硅碳复合材料性能,用该材料制成试样电池,50周循环后容量保持率96%,具有较好的应用潜力。     

玻璃纤维/聚四氟乙烯复合材料的制备与性能研究

通过高速混合、冷压烧结成型法用玻璃纤维(GF)填充聚四氟乙烯(PTFE)制备了GF/PTFE复合材料,探讨了GF用量对GF/PTFE复合材料拉伸性能和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料微观结构进行了分析研究。结果表明:GF质量分数为15%时,复合材料耐磨性能最好,磨耗量不足1.0×10-3g/h,拉伸强度与常规干法混合制备的复合材料相比提高近30%,高速混合工艺使GF均匀分布于PTFE基体中,并可进一步细化PTFE粉料。     

碳热还原法制备负极复合材料Sn/C

通过碳热还原法,以纳米碳、改性天然石墨为碳源还原SnO2,并用沥青进行二次碳包覆,制备了锂离子电池负极复合材料Sn/C。对样品进行了XRD、SEM分析及充放电性能测试。SnO2被过量的碳还原,形成粒径为1～2μm的金属Sn球。以改性天然石墨为碳源制备的样品,首次充电(脱锂)、放电(嵌锂)比容量分别为412.4 mAh/g和591.1 mAh/g;第20次循环的充电比容量为342.1 mAh/g,库仑效率从第2次循环开始均在97.0%以上。     

SBR改性DMC/MVQ绝缘复合材料的制备及性能研究

以硅橡胶（MVQ）为基相,以团状模塑料为增强相,以丁苯橡胶（SBR）为相容剂制备了DMC/SBR/MVQ绝缘复合材料,研究了SBR的用量对MVQ性能的影响及混合方式和硫化条件对复合材料性能的影响。结果表明：通过SBR和MVQ共混制得的并用胶性能优于纯MVQ和DMC/MVQ的性能,DMC、SBR、MVQ最佳配比为60∶25∶75;其最佳的混炼方式是将MVQ和SBR分别进行混炼,白炭黑和DMC分批加入;最佳硫化条件为：温度180℃,压力1.2 MPa,时间15 min,制备的复合材料的体积电阻率大于4.9×1012Ω·m,SBR的加入提高了DMC/MVQ绝缘复合材料的性能。