电极孔隙结构对高比容量硅/碳负极性能的影响

通过控制高比容量硅碳负极(1100 mAh·g^-1)极片压实密度、引入不同尺寸的造孔剂,构筑电极的孔隙结构。采用压汞法(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,研究极片的孔隙率、孔径大小和孔径分布对高比容量硅碳负极电化学性能的影响。结果表明:当电极的孔隙率控制在46.2%时,高比容量硅碳负极电极的循环性能较优,循环50周后仍保持765 mAh·g^-1的可逆比容量。进一步通过引入不同尺寸的造孔剂碳酸铵((NH₄)₂CO₃),优化电极的孔径大小和分布。当造孔剂碳酸铵的颗粒尺寸分布在10μm左右、添加量为10%(质量分数)时,构筑的高比容量硅碳负极电极的循环性能较优,循环50周后仍保持955.7 mAh·g^-1的可逆比容量,大大提升了电极的循环稳定性;通过孔隙结构的控制,电极保持较好的倍率性能,1.0C倍率下仍保持1032.6 mAh·g^-1的较高可逆比容量。将利用造孔剂优化过孔隙结构后的高容量硅碳负极应用于2安时软包装锂离子电池中,...     

银粉形貌及粒径对无铅导电银浆性能的影响

通过银粉的不同形貌、粒径以及级配研究其对无铅导电银浆烧结后膜层的电阻率和附着力的影响。选取了平均粒径为0.50,0.91,2.09,3.36μm的球形银粉和4.3μm的片状银粉,首先将5种银粉各自制备成无铅导电银浆,选出银浆性能最优的银粉,再将此银粉搭配纳米级银粉和片状银粉制备无铅导电银浆。通过扫描电子显微镜(SEM)观察浆料烧结银膜的形貌,用四探针测试仪测量烧结银膜的电阻率,通过拉伸试验测试烧结银膜的附着力,讨论了银粉形貌及粒径对无铅导电银浆烧结膜附着力和电阻率的影响。结果表明,当为纯球形银粉或片状银粉时,球形银粉制备的银浆电阻率和附着力最优,且球形银粉粒径为0.91μm时最优,电阻率为33.3μΩ·cm,附着力为3.193 N;添加纳米级银粉能改善银浆的电性能,在添加量为4%时最优,电阻率为30.9μΩ·cm,附着力为3.253 N;添加片状银粉的含量在8%时最优,电阻率为27.7μΩ·cm,附着力为3.478 N。     

化学沉积处理对RE-Mg-Ni系负极材料电化学性能影响

为了改善RE-Mg-Ni系超晶格负极材料的综合电化学性能,以NaH_2PO_2作为还原剂,对La_(0. 75)Mg_(0. 25)Ni_(3. 4)Al_(0. 1)负极材料进行化学沉积W-PNi/Y~(3+),对化学沉积的实验条件进行正交实验设计L_9(3~4)。研究了不同化学沉积实验条件下(还原剂浓度、温度和时间)合金电极的电化学性能。扫描电镜及能谱(SEM-EDS)分析表明,包覆处理后,样品表面沉积了球形Y-Ni-W-P共沉积物的颗粒,电化学性能测试表明,与未处理相比,沉积处理后合金电极活化次数、合金电极循环寿命、高倍率放电性能、交换电流密度和极限电流密度率均得到明显的提高。这表明了WNi-P三元共沉积能有效地提高贮氢合金电极电化学性能,处理温度是电极循环寿命和放电容量最为显著的影响因素,在NaH_2PO_2浓度25 g·L~(-1),处理温度80℃,时间30 min时综合电化学性能最佳。     

元素替代及导电剂对Y_2FeSb_2合金结构和电化学性能的影响

利用电弧熔炼法制备了元素取代前后的Y2FeSb2合金。XRD结果表明,未取代的合金由单一的YSb相组成,La部分取代Y使合金的晶格常数增加,而Ni部分替代Sb的合金由主相YSb相和少量的YNi2、YNi相组成,同时主相的晶格常数也略有增加。电化学测试表明,以Ni粉为导电剂时,La部分取代Y使合金的放电容量有所下降,从34.8 mAh/g下降到了27.3 mAh/g,而Ni替代Sb使合金的放电容量从34.8 mAh/g增加到了51.3 mAh/g,同时使放电电压提高了20 mV,La和Ni同时替代使二者增加的幅度更加明显,特别是放电电压在第50次循环后提高了约300 mV。当Cu粉为导电剂时,Y2FeSb2合金表现出了较大的放电容量(792.6 mAh/g),而La和Ni同时替代后的Y1.5La0.5FeSbNi合金放电容量更是达到了880.8 mAh/g,这主要是由于合金粉和Cu粉在充放电过程中相互作用的缘故。     

高能球磨时间对铝硅合金导电性能的影响

采用激光粒度分析、SEM分析等方法,研究了在高能球磨制备铝硅合金过程中随着球磨时间推移,颗粒形貌和粒径的变化,及对合金导电性能的影响。结果表明:球磨时间为12h时,铝硅合金(质量成分比为Al-20Si-0.35RE)的导电性能最佳。     

氮化碳自组装包裹对SnO_2-TiO_2复合锂离子电池负极材料电化学性能的影响

通过简单的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米片自组装沉积法,制备了g-C_3N_4包裹的SnO_2-TiO_2纳米复合材料.扫描电子显微镜观察显示,g-C_3N_4均匀地包裹在SnO_2-TiO_2纳米颗粒上.SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料被用作锂离子电池的负极材料,在0.2C的倍率下循环20次后,比容量达到380.2mA·h·g~(-1),明显高于未经g-C_3N_4包裹的纯的SnO_2(51.6mA·h·g~(-1))和SnO_2-TiO_2纳米复合材料.在0.1~0.5C的倍率充放电测试中,SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料的比容量仅从490mA·h·g~(-1)衰减到330mA·h·g~(-1),高倍率下抗衰减性能优于同类材料.材料优异的电化学性能归功于g-C_3N_4的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面(SEI)的稳定性,也抑制了锂离子嵌入-脱出时SnO_2和TiO_2纳米颗粒的体积变化.     

钒离子浓度和硫酸浓度对负极电解液电化学性能的影响

为了改善负极电解液的电化学活性,提高其能量密度,研究了钒离子浓度和硫酸浓度对电解液粘度、电导率和电化学活性的影响。结果表明,钒离子浓度和硫酸浓度通过改变电解液中的氢离子浓度和钒离子的聚集状态而影响电解液的粘度、电导率和电化学活性。负极电解液的粘度随着钒离子浓度和硫酸浓度的增加而增大;电导率随着硫酸浓度的增加而增大,但增加钒离子浓度降低溶液电导率。合适的硫酸浓度可以改善电解液的电化学活性,而提高钒离子浓度抑制了电解液传质和电荷传递过程。当钒离子浓度为2.0 mol/L,硫酸浓度为2.0 mol/L时,电解液的电化学活性和可逆性最好,其传质速率为(1.39～2.25)×10~(-7) cm~2/s,电荷传递速率为1.74×10~(-5) cm/s。     

前驱体形貌对三元正极材料电化学循环性能的影响

镍钴锰三元正极材料是作为动力型电池的主要原材料之一,对材料的比容量、倍率性能,循环性能有着逐步提升的要求.目前主流镍钴锰三元正极材料前驱体氢氧化镍钴锰均采用了共沉淀法,其表面形貌直接影响着三元正极材料在电性能中发挥的作用.本文主要从不同反应条件改变三元前驱体氢氧化镍钴锰Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2一次晶粒的...     

硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明:硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO₂组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 m A下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 m Ah·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 m Ah·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.      

纳米导电剂对镍电极高温/高功率性能的影响

研究了 210H型超细镍粉和纳米氧化亚钴的添加对镍电极高温高功率性能的影响.结果表明添加210H型超细镍粉对镍电极的高温有一定的改善,对镍电极的高功率件能有较大的提高,通过对比发现0.5%(质量分数)是一个合适的添加量;添加纳米氧化亚钴对镍电极的高温性能没有太大的影响,对高倍率性能的提高较明显,其中添加1.0%(质量分数)纳米氧化亚钻的电极的放电效率也高于其他电极,与无添加的镍电极相比,1C～5C时均提高4%左右,10C时提高12.5%.循环伏安和交流阻抗研究表明导电剂的加入提高了镍电极的可逆性,减小了镍电极的界面双层电容(Cdl),电化学反应电阻(Rt)和warburg阻抗(Zw).     

铝箔刻蚀与导电剂对双电层电容器性能的影响

以浓度为1 mol/L的Et4NBF4/AN作电解液,研究铝箔刻蚀时间与2种导电剂(石墨、导电炭黑)对双电层电容器等效串联电阻与电容性能的影响。结果表明,以石墨为导电剂,随刻蚀时间的增加,活性材料与铝箔的接触电阻减小,可使双层电容器的等效串联电阻减小,电极比电容增大。采用刻蚀80 s的铝箔为集流体,导电炭黑为导电剂可获得较小的等效串联电阻与较大的电极比电容,以此优化组合制得的双电层电容器的等效串联电阻为1.4Ω、比电容达到168.3 F/g。     

锂电池负极用复合材料的制备与电化学性能

为制备一种高效、便捷的锂电池负极用复合材料,本文采用新颖的水热高温混合法成功合成了以V3O7·H2O@C纳米带为锂电池负极用复合材料,并对所得到的样品做了详细的XRD、SEM、TEM等表征,以及相应的电化学性能测试。     

氮掺杂碳包覆多孔硅微球的制备及电化学性能

以铝硅合金(AlSi)粉末为原料,采用脱合金法获得多孔硅(porous silicon, P-Si)微球。再采用原位化学聚合法在P-Si微球表面包覆聚吡咯(PPy),得到PPy包覆的P-Si微球(P-Si@PPy),最后将P-Si@PPy置于Ar气氛中在800℃下煅烧3 h得到氮掺杂碳包覆多孔硅(nitrogen-doped carbon-coated porous silicon, P-Si@NC)微球。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等手段对材料的形貌、结构及电化学性能进行表征。结果表明,多孔硅微球直径在1μm左右,氮掺杂碳层的厚度约为18 nm。将P-Si@NC复合材料应用于锂离子电池负极,在0.1 A/g电流密度下首次放电比容量高达2 609.2 m Ah/g,首次库伦效率达87.52%,充放电循环50次后放电比容量仍能达到1 574.8 m Ah/g,展示出优异的电化学性能。P-Si@NC微球的多孔结构为嵌/脱锂过程中硅的膨胀/收缩提供了缓冲空间,氮掺杂碳层既作为保护层维持颗粒的完整性,又加速了锂离子和电子转移。     

导电高分子聚苯胺碳化材料的电化学性能

采用具有一维线状结构的导电高分子聚苯胺为原料进行高温处理,制备成导电碳材料,并将其做为二次锂电池的工作电极,组装成电池,进行电化学测试,结果表明:此方法制备的碳材料具有较高的充放电容量和较好的充放电可逆性。     

固化过程对LiFePO4/C复合材料形貌和电化学性能的影响

以酚醛树脂为碳源,采用高温固相合成法制备出不同形貌特征的LiFePO4/C复合材料.研究固化过程对LiFePO4/C复合材料形貌和电化学性能的影响.实验结果表明:不增加固化过程制备的复合材料为碳芯结构,增加固化过程制备的复合材料为类球状蜂窝结构.类球状蜂窝结构的LiFePO4/C复合材料具有更优良的电化学性能,电流密度...     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

热压工艺对硅掺杂碳复合靶材的性能影响研究

以碳粉、碳化硅粉体为原料,添加不同含量的硅粉为烧结助剂,在不同的热压工艺参数下制备C/Si 80%/20%(原子分数)复合靶材,通过扫描电镜(SEM)分析微观形貌、四探针测试电阻率、X射线衍射(XRD)分析晶体结构、压汞法测试气孔分布,分析Si粉的添加量、液相保温时间、原料预处理工艺对靶材致密化和均匀性的影响,优化硅碳复合(C/Si 80%/20%)靶材的热压烧结工艺。结果如下：(1)随着Si粉添加量增加,体系中液相含量增加,扩散传质速率加快,硅碳化合反应生成3C-SiC,体系中的Si元素全部以3C-SiC的形式存在,靶材的致密度逐渐增加,Si粉添加量为14%时,靶材的密度达到2.51 g·cm-3;开孔孔径分布随Si粉添加量的增加而逐渐减小至20 nm以下;靶材电阻率随Si粉添加量的增加而逐渐降低,Si粉添加量为14%时,电阻率降低50%。(2)在1350～1450℃,随着液相保温时间的增加,硅元素挥发并逸出,产生反致密化的现象,Si含量越高,反致密化越明显,密度降低至2.2 g·cm^-3。(3)采用SiC/C/Si 6%/74%/14%组分体系,C/Si预球磨...     

导电剂对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响

分别以石墨烯、科琴黑、乙炔黑为导电剂,研究了采用不同导电剂对Li_3V_2(PO_4)_3锂离子电池电化学性能的影响,获得了性能较佳的科琴黑导电剂;然后改变配比,研究了不同科琴黑配比对电池电化学性能的影响。结果表明:在三种导电剂下,充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2C时,石墨烯、科琴黑、乙炔黑首次放电比容量分别为108、114、104 mAh/g;通过循环性能曲线表明,经过50次循环,放电比容量只发生了微小的变化。改变导电剂的配比,分别是LVP∶PVDF∶导电剂=85∶10∶5、LVP∶PVDF∶导电剂=80∶10∶10以及LVP∶PVDF∶导电剂=75∶10∶15,结果表明:在充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2 C时,三种配比下,首次放电比容量分别为105、114、96 mAh/g,这说明,导电剂的含量也能在一定程度上影响电池的化学性能,导电剂含量不宜过高,也不能过低,含量在10%时,其电化学性能最佳。     

锂离子电池负极材料PSi@GO的制备及其电化学性能

具有高能量密度的硅材料是锂离子电池负极的优选材料之一。但是,低电导率和在充放电过程中伴随的巨大体积变化而导致循环过程中容量迅速衰减,阻碍了硅材料商业化。本文以商业化的铝硅合金为硅源,通过冷冻干燥方法将氧化石墨烯（GO）包覆在其表面,制备了微米级的多孔硅（PSi）与GO的复合材料PSi@GO。该复合材料核层多孔硅内部丰富的孔隙提供充足的空间以适应硅的体积变化,外层的氧化石墨烯可以加速离子和电子传输,并再次缓冲硅的体积变化,从而可以有效地改善硅负极的循环稳定性和倍率性能。研究结果表明,电流密度为500mA/g时,PSi@GO-2（PSi与GO质量比为10∶5）复合电极材料循环100次后,比容量仍可达到1 275 mAh/g;在电流密度为4 A/g时,该复合材料也可达到980 mAh/g的高比容量。该PSi@GO-2复合材料显示了优异的倍率性能,具有良好的应用前景。