结构有序的Si/void/C/graphene纳米复合结构的制备及储锂性能

采用简单的超声、冷冻干燥和热还原相结合的自组装方法,设计和构建了纳米硅核/间隙/无定形碳壳层/石墨烯（Si/void/C/graphene） 三维有序纳米复合结构。在该结构中,纳米硅核与碳壳层之间的空隙有效避免了硅的巨大体积膨胀对碳层的破坏,大幅度提高了锂离子电池的循环稳定性;将Si/void/C纳米结构嵌入在石墨烯层与层之间,利用石墨烯卓越的导电性和柔韧性,进一步缓冲了硅材料的体积效应和提高了复合材料的导电性能。该复合材料在4200 mA·h·g^-1（1 C）电流密度下循环1000次后比容量仍高达1603 mA·h·g^-1;在67 A·g^-1（16 C）的高倍率下,比容量仍有310 mA·h·g^-1,显示出了在锂离子电池负极材料领域的巨大应用潜力。     

热处理温度对锂电池硅/炭负极材料的影响

以多巴胺为碳源,在纳米硅表面包覆炭层,制备了锂离子电池负极用硅/炭复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和锂离子电池性能测试等方法研究不同热处理温度对材料物相组成、结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,热处理温度越高,材料的结构越利于提高其电化学性能。1 100℃处理的硅/炭复合材料的颗粒呈近球形且炭层更均匀,循环性能也更优异,首次充放电效率高达77.24%,在100 m A·g~(-1)电流密度下充放电循环20次后放电比容量仍有715.4 m A·h·g~(-1)。     

核壳结构α-Fe_2O_3锂离子电池阳极材料制备及应用

以甘氨酸作为结构导向剂,通过一步合成溶剂热法制备了新型的胶体核壳结构α-Fe_2O_3。胶体核壳α-Fe_2O_3的结构单元(壳和核)是纳米盘状的α-Fe_2O_3,而纳米盘由α-Fe_2O_3纳米粒子组成。以制备的核壳结构材料作为锂离子电池阳极材料的活性物质,组装成锂离子电池进行测试,电池在180圈循环时仍具有1437.2 m A·h·g~(-1)的放电比容量和1425.7 m A·h·g~(-1)的充电比容量,表明核壳α-Fe_2O_3胶体呈现出高的锂存储容量和倍率性能。独特的核壳状胶体结构,较大的活性物质与电解液接触面积和快速的锂离子扩散能力可能是该材料具有优异性能的关键因素。     

MnTiO_3/C复合材料的制备及其电化学性能研究

为提高锂离子电池负极材料循环稳定性和倍率性能,采用溶剂热和高温热处理方法制备了MnTiO_3/C锂离子电池负极材料。应用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和恒电流循环充放电等测试方法对材料结构形貌、物相组成和电化学性能进行分析测试。TiO_2的加入和碳包覆提高了电池负极材料的循环稳定性,缓解了材料体积效应并增加了电导率。MnTiO_3/C复合材料在1 000 m A·g~(-1)的电流密度下充放电循环160次后放电比容量仍有466 m A·h·g~(-1),是一种具有良好应用前景的锂离子电池负极材料。     

NiFe_2O_4-石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

通过溶剂热的方法合成了石墨烯-镍铁氧体纳米复合材料(NFR)。采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)以及透射电镜(TEM)等仪器对样品的形貌和结构进行了表征,并将其作为锂离子电池负极材料组装成模拟电池,考察其电化学性能。测试结果表明:NFR纳米复合材料在100m A·g~(-1)电流密度首圈放电比容量高达1223m Ah·g~(-1),首次可逆比容量为830m Ah·g~(-1),100圈充放电后,容量几乎无衰减,保持较好的循环稳定性。这种优异的性能归功于复合材料中镍铁氧体和石墨烯之间的协同作用。     

核壳结构Si/SiOx纳米复合材料的制备及电化学性能

通过溶胶–凝胶法与热处理相结合的方法合成了锂离子电池核壳结构Si/SiO_x纳米复合负极材料,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、红外光谱分析了复合材料的结构,采用恒流充放电和电化学工作站测试材料的电化学性能。结果表明:纳米Si粒子表面被SiO_x包覆,形成了具有核壳结构的Si/SiO_x纳米复合材料。其中纳米Si粒子粒度为80～100nm,SiO_x厚度为15～19nm。合成Si/SiO_x纳米复合材料的首次放电容量达1093mA·h/g,经过100次循环后容量仍超过430mA·h/g,表现出良好的循环性能。     

静电纺丝制备一维结构Si/TiO_2/C负极复合材料及性能研究

研究通过静电纺丝工艺制备了锂离子电池负极复合材料Si/TiO_2/C,研究了硅与二氧化钛比例对其电化学性能的影响,发现Si与TiO_2摩尔比为1∶4的样品在0.1 C倍率循环50圈之后的比容量为322.8 mAh·g~(-1),优于其他比例样品,同时,交流阻抗谱(EIS)表明,该样品内阻明显低于其它样品。扫描电镜观察发现硅颗粒分散于一维棒状锐钛矿氧化钛之间,其充放电过程中较大的体积膨胀得到缓冲,同时碳的存在提高了复合材料的电导率,因此从整体上改善了所制备复合材料的电化学性能。     

晶须形中空多孔氮掺杂复合碳电极材料的制备及电化学性能研究

中空多孔碳因其低密度、大孔容、高比表面积以及优良的电导率,被视为一种理想的电负极材料。以纳米碳酸钙晶须为模板剂,负载聚多巴胺薄膜与氧化石墨烯,作为碳源与氮源,制备出晶须形中空多孔碳材料(Cw-GO),应用于锂离子电池负极。碳化过程中,碳酸钙晶须经高温分解释放出大量二氧化碳,刺破碳前体壳层,具有高效扩孔功能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪对样品形貌和结构进行了表征,利用循环伏安(CV)、阻抗谱(EIS)、循环充放电(GCD)对样品进行电化学性能检测。结果表明,复合材料Cw-GO在500 mA·g~(-1)的电流密度下,其初始放电比容量可达到1185.9 mA·h·g~(-1),在循环200次后,比容量为921.8mA·h·g~(-1),库仑效率基本保持在99.4%,表现出优异的电化学性能。     

电力系统储能中的多孔碳电池材料及应用实验研究

针对电化学储能中的高能二次电池的经济效益、容量和稳定性等问题，提出一种制备Si/C@GR/G复合材料的方法和电池电极片工艺优化，并对其性能进行研究。实验结果表明，制备的包覆型碳硅复合材料能够减少电解液消耗，提高材料活性和电池容量；石墨烯的最佳掺量为5%，石墨烯二次包裹覆盖Si/C复合材料，此时，电池充放电过程中每次循环的电流及其增幅较强，材料表现出较好的活化反应和导电性，电池活性最佳；复合材料中纳米硅含量为10%时，电池表现出高容量、较好的充放电循环稳定性、安全性等优点。综上，制备的Si/C@GR/G多孔碳电池复合材料，不仅成本低，安全环保，还可以有效提高锂离子电池的容量、循环稳定性，表现出良好的电化学综合性能。     

PAN/GO包覆改性C/MnO_2合成锂离子电池负极材料及性能研究

本文以碳基二氧化锰(C/MnO_2)为前驱体,用聚丙烯腈(PAN)/氧化石墨烯(GO)包覆改性前驱体合成锂离子电池负极材料。通过XRD、XPS、SEM对材料进行结构形貌表征。结果显示,复合材料为氮、碳基锰氧化物,随包覆物PAN和GO含量减少,复合材料由颗粒嵌入平整膜转变为褶皱纱状覆盖颗粒物;在PAN/GO与C/MnO_2包覆比例为3:3时,碳化改性制备的复合材料电极有最优充放电性能,在200 A g~(-1)电流密度条件下,经过100次循环后放电比容量为447 m Ahg~(-1)。     

锂离子电池Si/C/B_2O_3复合负极材料的研究

采用高温热解法制得Si/C/B2O3复合材料,并用XRD和XPS分析材料的物相结构和组成.以复合材料为锂离子电池电极进行恒流充放电测试,并通过循环伏安曲线和充放电曲线研究了材料的电化学反应特性.结果表明,复合材料中的硼以氧化物的形式存在,材料的可逆容量和电化学循环稳定性较硅/碳材料均有较为明显的提高,900℃条件下热解得到的材料的首次可逆容量为584 mA·h·g-1,复合材料在第40次循环的可逆容量可达到325 mA·h·g-1.     

硅/炭纳米纤维负极的制备及性质研究

采用静电纺丝法制备Si/PAN纳米纤维,并对其进行载荷冷冻干燥、热处理和炭化处理,制得锂离子电池负极用Si/C纳米纤维材料。通过XRD、SEM、TG-DSC和电化学性能测试分别对其结构、形貌、硅含量和电化学性能等进行分析测试。结果表明:Si/PAN纳米纤维的平均直径为200～500 nm,Si/C纳米纤维材料的平均直径为100～200 nm。当纳米硅粉含量为0.05 g时,在100 mA/g的条件下测试得到Si/C纳米纤维材料的首次放(充)电比容量为853 mA·h/g (541.5 mA·h/g),循环20次后比容量还能保持543.6 mA·h/g,循环保持率达99.78%,表现出较好的循环稳定性。     

以生物质碳为基体的高性能VO_2/C材料的合成及电化学性能研究

在本研究中,成功地制备了VO_2/C复合材料,作为水性可充电锌离子电池的正极材料。通过水热处理和高温煅烧,将VO_2纳米粒子嵌入到微生物碳网络中。VO_2/C复合材料因其高导电性、高多孔性和超细电活性材料的特征,具有优良的高速率性能和稳定的循环性能。在电流密度为0.1A·g~(-1)的情况下,电池的容量达到275.2mAh·g~(-1),140次循环后的容量保持率为84.5%,这不仅为构建高性能电极提供了一种有效的策略,而且极大地促进了锌离子电池的发展。     

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。     

SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料的制备和储锂性能

本文以SnC_2O_4、GO、柠檬酸和尿素为原料,通过溶剂热和热处理相结合的方法制备出SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料(SnO_2NPs/NG)。用作锂电负极时,SnO_2NPs/NG复合材料在100 mA·g~(-1)的电流密度下循环100次后,其容量为1238 mAh·g~(-1),即使在8 A·g~(-1)的大电流密度下,其容量仍高达206 mAh·g~(-1),显示出了较好的循环和倍率性能。     

利用表面改性制备磷酸锰锂/石墨烯锂离子电池复合材料（英文）

3-氨丙基三甲氧硅烷(APS)改性的磷酸锰锂纳米片与氧化石墨烯通过静电自组装,经喷雾干燥和高温煅烧,得到磷酸锰锂/石墨烯复合材料。APS修饰后的磷酸锰锂带正电荷,并可通过红外光谱中3-氨丙基和SiO C官能团的存在证明磷酸锰锂成功被APS修饰,使得其与带负电荷的氧化石墨烯自组装形成磷酸锰锂/石墨烯复合材料。测试结果表明约25 nm的磷酸锰锂纳米颗粒均匀负载在石墨烯表面,石墨烯片层充当导电网络,提高了材料的电子电导率和锂离子扩散速率,缓解了Li MnPO_4在充放电过程中的体积变化。电性能测试发现,该材料的首次放电比容量为142.2 m A·h·g-1,50个循环后容量保持率达到90.5%,较未经APS修饰的磷酸锰锂/石墨烯材料有大幅提高。     

硅碳复合电极材料制备及储锂性能

采用水热法以Zn Cl2为活化剂制备活化石墨烯纳米片(a-GNPs),并研究了工艺参数对其孔结构的影响。将表面包覆导电聚苯胺(PANI)的硅纳米粒子与a-GNPs以一定比例混合,经热解形成Si/p-PANI/a-GNPs复合材料用于锂离子电池负极。采用TEM对a-GNPs孔结构进行了表征;采用FTIR分析了PANI热解前后化学键的变化;采用SEM分析了电极结构和形貌;采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法测量了硅复合电极的电化学性能。实验结果表明,Si/p-PANI/a-GNPs复合电极的储锂容量和稳定性有明显改善,400m A/g恒电流充放电循环50次后可逆比容量达到1093.4m A·h/g,比Si电极和Si/p-PANI电极分别提高了415.3%和112%。这主要归因于a-GNPs对电解质传输的促进作用以及电导的贡献。     

面向快充锂离子电池的氮掺杂多孔硬碳负极

石墨基锂离子电池负极有限的理论容量和较慢的充电速度已不能满足需求,开发更高容量且兼具快充能力的锂离子电池负极材料成为研究重点。利用蔗糖与浓硫酸脱水反应得到初始硬碳(R-HC),并在NH₃/Ar气氛中退火,得到了氮掺杂的多孔硬碳(N-HC)。N-HC具有丰富的超微孔结构(孔径<0.75 nm)和较大的层间距(约为0.39 nm),使得锂离子在N-HC中的扩散系数能够达到9.0×10^-8 cm²·s^-1。在0.27 C和2.7 C (1 C=370 m A·g^-1)条件下,N-HC负极经过680和1 400次循环后容量分别为704.0 m A·h·g^-1和269.2 mA·h·g^-1。尽管其首次Coulomb效率还有待提高,N-HC负极已初步达到锂离子电池的快充性能要求。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

膨胀辉钼矿/碳复合材料构筑及其储锂性能EI北大核心CSCD

天然辉钼矿具有低成本、高储存锂的优势,可直接用作锂离子电池负极材料。首先对辉钼矿进行膨胀处理,然后利用多巴胺进行表面改性,构建了膨胀辉钼矿/碳(EM/C)复合材料。膨胀法制备的蠕虫状膨胀辉钼矿(EM)具有较高的比表面积,有利于电解质的渗透和锂离子的扩散。无定形碳层有效地提高了其电导率,并为MoS_(2)循环过程中体积变大提供了缓冲空间。EM/C复合材料具有较长的循环寿命和高容量,在电流密度100 mA/g下,循环200圈容量仍可高达1213 mA·h/g,即便在1 A/g的大电流密度下,仍有623 mA·h/g的可逆容量。以辉钼矿精粉为原料构建EM/C复合材料的策略,对实现锂离子电池优异的电化学性能具有一定指导意义。