玉米叶状Cu2O/Cu负极的制备及其电化学性能

采用阳极氧化法及后续高温煅烧制备了三维微纳玉米叶状Cu2O/Cu锂离子电池负极材料.利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的物相组分、晶体结构和形貌进行了系统表征;利用电化学工作站、电池性能测试系统对制备的电极材料进行电化学性能的分析和计算.结果表明,铜箔表面被均匀刻蚀了 一层玉米叶状Cu2O,长度约为100～200 nm,宽度约为30 nm;玉米叶状Cu2O/Cu作为锂离子电池负极材料,在电流密度为100 mAhg-1经过200次充/放电循环后,该负极材料的可逆放电比容量仍高达848.6 mAhg-1:电化学交流阻抗谱图拟合和计算的结果表明三维微纳玉米叶状Cu2O/Cu电极材料具有更低的电荷传质电阻和更好的锂离子固相扩散能力.     

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。     

氟化钠对Li1.3Ni0.14Mn0.68Co0.07O2正极材料的电化学性能的影响

采用不同浓度氟化钠溶液处理自制的Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂材料,制备了系列处理样。通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱、交流阻抗、循环伏安和充放电循环等方法研究了样品的物相结构及电化学性能。结果表明,Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂与氟化钠摩尔比为1: 1.50条件下制备的处理样品的电化学性能最优。在2.5~4.6V电压区间和1C倍率电流下,未处理和经处理样品第1循环的放电容量分别为71 mAh/g和128.6 mAh/g,第30循环的放电容量分别为173.9 mAh/g和193.3 mAh/g。处理样品的阻抗明显减小,样品表层价键有所增强,从而改善了样品的电化学性能。     

功能化石墨烯超级电容器电极材料的制备及性能

通过水热法制备氨基功能化改性石墨烯(NFG)和还原氧化石墨烯(RGO)。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备材料的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对NFG和RGO的超级电容器性能进行测试。在放电电流密度为1 A/g时, NFG和RGO分别在1 mol/L的H_2SO_4溶液中的比电容为307 F/g和134 F/g。经过2 000次循环充放电后, NFG和RGO的比电容分别为初始值的97.7%和95.5%,结果表明制备的超级电容器电极材料具有优异的充放电性能和循环稳定性。     

蠕虫状介孔SnO2的合成与电化学性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,采用水热法制备蠕虫状介孔金红石型SnO2,采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、拉曼光谱、氮气吸附-脱附法对合成产物进行表征。结果表明:合成产物具有介孔结构,平均孔径为5.8nm。以介孔SnO2作为锂离子电池负极材料进行电化学性能测试,第1次放、充电比容量分别为1 011.8mAh/g和529.18mAh/g,在恒电流下进行20次充放电后,其放电比容量为326.73mAh/g。     

水系铵离子电池β-MnO2正极材料的 制备及性能研究

通过简单的水热法合成了隧道型β-MnO2正极材料并应用于水系铵离子电池，并采用1 mol/L (NH4)2SO4水系电解液，在窗口电压为0~1.6 V范围内，测试其电化学性能。实验结果表明：β-MnO2正极材料在0.1 A/g电流密度下表现出109.8 mAh/g放电比容量，经过140次循环后，其放电比容量仍有101.9 mAh/g，容量保留率为92.8%，库伦效率接近100%，具有优异的循环稳定性能。同时还具有优异的倍率性能，β-MnO2纳米棒正极材料即使在1.0 A/g大电流密度下仍有78.7 mAh/g。此外，通过非原位FTIR、XPS测试探索了其储铵机理，结果表明铵根离子具有良好的可逆性。     

双层碳包覆Li4Ti5O12的合成和电化学性能研究

采用固相合成方法制备了双层碳包覆Li_4Ti_5O_(12)复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电分析等测试,研究了产物的结构、形貌及电化学性能.结果表明:通过碳包覆改性后,Li_4Ti_5O_(12)的容量可明显提高,碳的包覆对Li_4Ti_5O_(12)的结构没有影响;2 C倍率下首次放电比容量为118.8 mAh/g,300次循环后放电比容量仍为108.5 mAh/g,容量保持率为91.3%,具有非常好的电化学性能.     

动态水热法一步合成尖晶石锰酸锂及性能研究

尖晶石锰酸锂(LiMn 2O 4)是低成本锂离子电池的理想正极材料。采用动态水热法成功地一步合成了一系列粒径较小(<50 nm)且分布较窄的LiMn 2O 4材料,并运用XRD,SEM,CV,EIS和充放电测试等多种方法表征其晶相、形貌和电化学性能。研究结果表明水热温度对产物成分和电化学性能有很大影响。在180℃和200℃条件下制得的LiMn 2O 4材料为纯相尖晶石晶型。180℃合成的材料具有更好的电化学性能,在1 C倍率循环时,LiMn 2O 4材料的首次放电比容量为102.4 mAh/g,循环50周后容量保持率为95.5%。600℃热处理对材料结构和性能具有明显的改善作用,1 C倍率循环时,首次放电比容量达到112.7 mAh/g,循环50周后容量保持率为94.2%。研究成果为低成本锰酸锂正极材料的制备提供了一条理想的工艺路线。     

MoS2/石墨烯纳米复合材料的制备及其锂电性能研究

采用一种简单的水热法制备MoS2/石墨烯纳米复合材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS等对合成的复合材料的结构和形貌进行表征,在充放电电压为0.001～3V,恒电流密度为100 mA/g条件下对MoS2和MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能进行测试和分析.通过对比发现,MoS2/石墨烯复合材料首次充放电容量分别677.6 mAh/g和835 mAh/g,库伦效率为81％,40次循环后其放电容量仍维持在753 mAh/g,较单纯的MoS2具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性.对MoS2/石墨烯复合材料在不同电流密度下的充放电测试发现,即使在大电流条件下充放电,电极仍能保持稳定的循环行为,表明MoS2/石墨烯复合材料具有良好的倍率性能.     

形貌对ZnS微纳结构电化学电极特性影响及机制分析

在低能耗条件下以水热法实现了对ZnS材料的形貌调控,通过扫描电子显微镜及透射电子显微镜表征证明了所获得的ZnS材料为纳米颗粒、微米块和毛线球三种形貌。X射线衍射结果表明ZnS纳米颗粒及ZnS微米块为闪锌矿结构,ZnS毛线球为纤锌矿结构。以三种形貌的ZnS材料分别构建了电化学电极,以循环伏安法和交流阻抗谱对ZnS基电极的电化学特性进行了表征。结果表明,毛线球形貌的ZnS材料较大的比表面积使得以其构建的电极中电子传导速率最快,电化学特性最为优异。     

掺铌硅酸亚铁锂正极材料的电化学性能

采用固相烧结法,以LiOH、FeC2O4.2H2O、Nb2O5、正硅酸四乙酯和蔗糖为原料制备出单斜结构的Li2.05FexNb2(1-x)/3SiO4/C(x=1,0.99,0.98,0.96,0.94,0.92,0.90)系列样品.通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电测试、交流阻抗和循环伏安法等方法研究了制备样品的结构及电化学性能.实验结果表明,颗粒尺寸介于0.2～1.5μm之间的Li2.05Fe0.96Nb0.026 7SiO4/C的充放电性能最好,在0.3C倍率电流下,第1次循环的放电容量为116.6 mAh/g,第30循环的放电容量为78.3 mAh/g.掺铌减少了样品的电荷传递阻抗,提高了锂离子的扩散系数.     

高能球磨制备Al／MnO2超级电容器材料及其性能

采用高能球磨法制备了Al／MnO2超级电容器电极材料;运用X射线衍射和扫描电镜对Al／MnO2进行了物相分析和形貌观察。结果表明,所得球磨粉体为纯MnO2物相,Al的加入未明显改变MnO2衍射图样。以Al／MnO2为超级电容器电极材料进行电化学性能测试,不同含量配比的Al／MnO2电极材料的比电容在初始几个电化学循环中均有明显下降,但其比电容均大于未添加Al的MnO2电极;Al添加量为Al0.05／Mn0.95O2时,电极的电化学性能最好。Al／MnO2电极材料电化学性能提高的原因可能是由于Al的加入改善了Al／MnO2电极体系的导电性能,从而有利于电极氧化还原反应的进行。     

LiFePO4／C的电化学性能

采用固相烧结法,在惰性气氛下制备了橄榄石型LiFePO4／C正极材料．通过充放电循环实验、循环伏安实验、交流阻抗、拉曼光谱等现代手段,研究了样品的优化制备条件与电化学性能的关系．研究表明,在720℃烧结的样品以1C倍率电流充放电时,首次放电容量为113mAh／g,50循环的放电容量为116mAh／g,表现出优秀的循环稳定性．锂离子扩散系数为1．56×10^-8cm^2／s．在30循环内,样品的电荷传递阻抗随着充放电循环的进行逐渐减小．     

铁镍电池Ni(OH)_2正极材料的掺杂及电化学性能研究

以Ni(OH)_2为正极材料掺杂Co~(2+)、Zn~(2+)、Al~(3+)离子,制备铁镍电池。利用X射线衍射(XRD)对制备的Ni(OH)_2进行表征,利用电化学仪器对制备的正极材料性能进行分析。结果表明,纯Ni(OH)_2正极电化学性能差,放电比容量只有223.9 mAh/g;单一掺杂Co~(2+)、Zn~(2+)、 Al~(3+)到镍电极后,电池的放电比容量明显升高;将Co~(2+)、Zn~(2+)、Al~(3+)混合掺杂到镍电极后,电池的放电比容量好于单一掺杂,可达到324.5 mAh/g左右。     

SDBS辅助水热法合成LiFePO_4/rGO及电化学性能研究

为改善LiFePO_4低电子导电性和缓慢的锂离子扩散,采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)辅助水热法合成了LiFePO_4/rGO复合正极材料。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和电化学测试等手段对复合物进行了表征。结果表明:SDBS最优浓度为0.225 mol/L,此时合成的LiFePO_4为高纯度的橄榄石型物相,其形貌为棒状,沿b轴尺寸为60～80 nm,并且紧密地负载在褶皱的rGO的表面。在0.1 C放电倍率下,LiFePO_4/rGO复合物的首次容量为145.0 mAh/g,且在1 C倍率下循环200次没有明显的容量衰减,表现出良好的循环性能。电化学性能的改善归因于LiFePO_4/rGO复合物极化和电荷转移电阻更小,电化学反应动力学更好。廉价易得的SDBS作为形貌诱导模板的同时实现了石墨烯的原位复合,该方法简单高效,可为其他电极材料改性提供借鉴。     

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．     

锂离子电池硅/石墨/碳负极材料性能

为提高锂离子电池硅基材料的循环性能,用高温固相热解法合成硅/石墨/碳复合材料.采用XRD、循环伏安和充放电技术表征其结构和电化学性能.考察不同的粘结剂体系和极片热处理对材料电化学循环性能的影响.结果表明:采用水性粘结剂可以提高材料的电化学性能;对极片进行热处理也可以很好地提高电极的循环稳定性.首次脱锂比容量为970.5 mAh/g,40次循环后,脱锂比容量仍高达822.1 mAh/g.     

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%.     

醋酸对Li_(1.42)Ni_(0.08)Mn_(0.70)Co_(0.08)O_(2.00)固溶体正极材料电化学性能的影响

以Li_2CO_3、NiCO_3·2Ni(0H)_2·4H_20、MnC0_3、Co(CH_3COO)_2·4H_20、醋酸溶液和聚乙烯醇为原料,制备出具有α-NaFeO_2层状结构的Li_(1.42)Ni(0.08)Mn_(0.7)Co_(0.08)O_(2.00)富锂固溶体正极材料.通过红外光谱、X射线衍射、恒电流充放电测试、交流阻抗和循环伏安法等方法研究了制备样品的结构及电化学性能.研究表明:按0.707 5 mol碳酸锂比例加入2.5 g醋酸时制备得到的正极材料充放电性能最好,在1C条件下,首次放电容量93.2 mAh/g,30次循环后容量达到177.2 mAh/g.     

一步固相法制备高性能Li_2MnSiO_4/C锂离子电池正极材料

采用一步固相法合成了Li_2MnSiO_4/C正极材料,利用XRD,EIS和循环伏安测试对该材料进行了结构和电化学性能表征.研究了一步固相法中添加不同比例的葡萄糖对Li_2MnSiO_4材料性能的影响.结果表明:葡萄糖作碳源复合可以提高Li_2MnSiO_4正极材料的充放电比容量和循环性能,同时在一步固相合成法中还能细化Li_2MnSiO_4正极材料颗粒.葡萄糖添加量为6%时,制备得到的Li_2MnSiO_4/C正极材料首次可逆放电比容量为213.1 mAh/g.