α-MnO2/石墨烯纳米复合物的合成及其电化学性能研究

通过回流原位复合方法制备了α-MnO2/石墨烯纳米复合物.通过X-射线衍射(XRD)和热重方法分别对样品进行晶体结构分析和石墨烯含量的计算.采用恒流充放电和交流阻抗法研究石墨烯的添加对α-MnO2负极材料电化学性能的影响,结果表明,在本实验条件下,添加13.5％石墨烯的纳米复合物具有最优的电化学性能,在电流密度为50 mA/g时,循环15周之后,充放电容量分别比纯α-MnO2提高了94mAh/g和117mAh/g.随着石墨烯添加量的增加,复合电极的电荷转移电阻减小,交换电流密度增加,有利于电化学反应的进行.     

螺旋形碳纤维的制备及其储锂性能

用镍片和PCl3分别作为催化剂和助催化剂,通过催化裂解乙炔制备出形貌规整的螺旋形碳纤维。采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对螺旋形碳纤维的组成和结构进行分析。通过恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等手段表征螺旋形碳纤维的电化学性能并对其储锂机理进行分析。结果表明,在50mA/g电流密度下,首次放电容量为513mAh/g,充电容量300mAh/g,经30个循环后可逆容量增至314mAh/g。对比分析螺旋形碳纤维与天然石墨的循环伏安曲线和充放电曲线,发现二者的储锂方式明显不同,天然石墨的主要储锂区间在低电位进行,而螺旋形碳纤维的储锂电压区间较宽。这与螺旋形碳纤维中存在着较多微孔和缺陷有关,这种结构有利于锂离子在材料中的快速存储,因此螺旋形碳纤维具有较高的大电流循环性能。     

泡沫镍支撑的锌钴氧化物电极的制备及其超电容性能

针对目前超级电容器在大电流密度下循环性能不够优异的问题,采用无模板自然生长法制备了泡沫镍支撑的锌钴氧化物纳米簇阵列电极,使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对材料表面形貌进行表征,利用X射线衍射仪对材料的结构进行探究。通过循环伏安法、恒电流充放电测试、电化学阻抗测定等一系列电化学表征手段表征了所制备材料的超电容性能。结果表明,锌钴氧化物的形貌为纳米线(直径为100~200nm)聚集而成的纳米簇,交错地在泡沫镍骨架上生长。电极在0.5A/g电流密度下的比电容高达1 592F/g。经过10 000次循环后质量比电容仍有101.7%的保持率。根据电化学阻抗谱的测试结果,其电荷传递电阻仅为0.25Ω,显示出所制备材料良好的电化学性能。     

甘蔗渣制备的多孔碳材料的储锂性能研究

针对商业化石墨的理论容量及其他碳基材料昂贵的制备成本等问题,需要寻找1种低成本的新型碳材料。以甘蔗渣为碳源,采用水热碱活化的方法制备多孔活性炭材料,并与传统活化方法制备的活性炭作对比。通过XRD、SEM、BET及电化学性能测试对多孔活性炭材料的性能进行表征。研究结果表明:作为锂离子电池负极材料,水热活性炭(HAC)表现出比传统方法制备的活性炭(TAC)更高的比容量及更好的循环性能(100次循环后仍保持371.3mAh/g的比容量),其主要原因在于HAC独特的分层多孔结构和高比表面积。     

锂离子电池正极材料LiMnPO4/C的固相法制备及性能研究

以碳酸锂、碳酸锰和磷酸二氢铵为原料,以蔗糖为碳源,采用固相法制备了Li Mn PO4/C复合正极材料。利用正交试验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、锂锰摩尔比和蔗糖用量对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件。通过XRD、SEM、同步热分析仪和充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能。所得材料在室温下电流密度为0.1 C、0.5 C和1 C时首次放电比容量分别为130.5 m Ah/g、125.8 m Ah/g和117.1 m Ah/g,经过50次循环性能测试后容量分别为113.2 m Ah/g、98.1 m Ah/g和85.4 m Ah/g;在电流密度为0.1 C且温度为60℃时,其首次放电比容量为156.4 m Ah/g,测试结果表明循环性能较好。     

具有核壳结构的FeS_2微米球与碳纳米管原位复合介孔材料的构建及其在锂离子电池中的应用

通过简单的水热反应原位合成了具有核壳结构的FeS_2微米球与多壁碳纳米管复合的介孔材料(C-S-FeS_2@MWCNT). FeS_2微米球表面由纳米片状颗粒堆叠形成的厚度为～350 nm壳层,以及以化学键的形式吸附在微球表面的碳纳米管共同构成了材料保护层.保护层具有丰富的官能团和大量的孔隙结构,保证了锂离子扩散通道,并有效抑制了体积膨胀. C-SFeS_2@MWCNT在200 mA·g~(-1)的电流密度下,250次循环可逆容量达到638 mA·h·g~(-1),倍率性能也得到明显改善,为过渡金属硫化物电极材料的微米化设计和体积能量密度的提升提供了可能.     

锂离子电池蓄能研究

本论文旨在通过提高锰酸锂、镍钴锰复合材料、磷酸铁锂的电子电导率和锂离子扩散速率从而提高材料的比容量。本论文主要是制备了以多壁碳纳米管作为添加物。碳纳米管以0%、3%的比例加入到三种正极材料,然后采用球磨方法使材料混合均匀制作出复合正极材料,然后做成纽扣电池在0.1C的倍率下进行电化学性能测试,发现加入3%碳纳米管后的磷酸铁锂的首次放电比容量相对于其他两种正极材料得到了更大的提升,由132mA·h/g提高到149mA·h/g。     

具有微米纤维碳的硅/石墨/碳复合材料的制备及在锂离子电池中的应用

以沥青为软碳原料,商业石墨的载体材料,通过高温热解法成功合成了硅/石墨/碳复合材料,同时原位生成了微米尺度的碳纤维.该硅/石墨/碳复合材料具有诸多优点,石墨片层堆叠之间的空隙为硅的体积膨胀提供了有效的空间,沥青热解碳材料的包覆能一定程度抑制硅基材料的体积效应和提高其电子电导率,同时微米级的碳纤维能提高材料的长程导电性和结构稳定性,从而极大的改善负极材料循环性能.通过电化学测试表明,硅/石墨/碳复合材料中硅/石墨/碳复合负极材料在200 m A·g-1电流密度下具有650 m A·h·g-1的可逆容量,在200 m A·g-1电流密度下经过500圈循环后容量保持率为92. 8%,每圈的容量衰减率仅为0. 014%,展现了优异的循环性能.     

硅基材料的纳米结构设计和复合化及其在锂离子电池负极材料中的应用

锂离子电池因其具有能量密度大、电压高、比容量大、循环寿命长、环境友好等特点,被广泛应用于便携式电器和电动汽车等领域。锂离子电池的技术关键之一在于负极,开发高比容量、良好电化学性能的负极材料是锂离子电池研究的重要课题。近年来,硅基负极材料由于其极高的理论比容量,优异的大电流充放电性能等优点,受到了研究者们越来越多的关注。本文从硅基材料的纳米化结构设计及与其他材料的复合化两方面介绍了其作为锂离子电池负极材料的最新研究进展,并分析了目前存在的问题,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2制备及性能

采用溶胶-凝胶法成功合成出了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2。采用TG/DSC,XRD,SEM等测试手段对材料结构形貌进行表征。将材料装配成模拟电池进行电化学性能测试。其中,900℃下煅烧保温10 h得到的材料电学性能最佳,具有较高的容量和循环性能。