基于埃洛石的硅纳米管制备及储锂性能

以天然埃洛石为前驱体,通过低温铝热还原法和自模板法合成硅纳米管,研究了结构形貌在还原过程中的维持机理及储锂性能。结果表明:在低温铝热还原过程中,天然埃洛石中的铝氧八面体有助于维持埃洛石一维纳米管状结构进而得到硅纳米管。基于埃洛石的硅纳米管作为锂离子电池负极时具有优异的电化学性能,电极首次比放电容量高达3 150.2 (mA·h)/g,50次循环后显示出1 786.0 (m A·h)/g的高容量,为商业硅材料比容量的2倍以上,采用2 A/g大电流密度循环时,电极在200次循环后比容量能够保持1 197.6 mA·h/g,远高于商业硅电极。     

米粉作为碳源包覆改性氧化亚硅材料的研究

针对氧化亚硅（SiO）负极材料充放电过程中体积膨胀较大、容量衰减较快的问题,采用米粉作为碳源对SiO进行包覆改性。XRD测试结果表明,SiO和糯米粉包覆改性材料SiO-NM均没有显著的特征峰,为非晶体结构。SiO的首次放电比容量为1 980.6 mA·h/g,首次充电比容量为891.2 mA·h/g,首次充放电效率为45.0%;糯米粉包覆改性材料SiO-NM的首次放电比容量为942.9 mA·h/g,首次充电比容量为490.4 mA·h/g,首次充放电效率为52.0%,首次充放电效率显著提升。交流阻抗测试结果表明,SiO-NM的电荷转移阻抗R_ct为213.7Ω,显著小于Si的465.4Ω,表明材料的导电性能得到提高。     

掺杂与表面包覆对尖晶石型LiMn2O4电化学性能的影响

用固相法制备了Cr3 和F-同时掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料,并对掺杂材料进行氧化铝表面包覆改性,用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电实验和交流阻抗技术测试了材料的电化学性能。结果表明:LiMn2O4在掺杂Cr3 和F-及表面包覆氧化铝后仍为尖晶石型结构,随掺杂和包覆量的增加,材料首次放电容量降低,但循环性能明显改善,其中未掺杂、掺杂量为0.10和表面包覆0.3%的氧化铝的材料室温首次放电容量分别为125.3 mA·h/g、117.5 mA·h/g和113.7 mA·h/g,循环25次后容量保持率分别为82.7%、91.5%和93.6%,而55℃下25次循环后放电容量及其保持率以表面包覆氧化铝的最佳,分别达到104.2 mA·h/g和92.1%。     

锂离子电池硅/石墨烯负极材料的电化学性能

采用高能球磨法制备了纳米硅/石墨烯(Si@G)复合锂离子电池负极材料,并研究了高能球磨时间对Si@G复合材料成分和电化学性能的影响。X射线衍射分析结果表明:球磨40 min后,产物中出现少量电化学惰性的碳化硅。球磨20 min的Si@G复合材料具有最高的首次放电比容量(3 418 mA?h/g)和首次Coulomb效率(89%),但其充放电循环稳定性较差,放电比容量在33次充放电后即衰减为首次的80%。而球磨40 min的Si@G复合材料,充放电84次后,其容量保持率仍为80%。表明没有储锂容量的杂质相SiC虽然导致Si@G负极材料的首次充放电比容量下降,但有利于提高充放电循环稳定性。     

基于表面改性纳米硅复合负极材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

基于简单易操作的湿法包覆制备了以纳米硅粉体和石墨(G)为主要原料,添加表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚和石墨烯(GR)的Si/C@GR/G复合材料。研究了不同组分配比对复合材料的成分、形貌及电化学性能的影响。结果表明:制得的复合材料具有良好的循环稳定性,体积膨胀得到缓解。当复合材料中硅质量分数为10%,首次放电比容量约为730 mA·h/g,在电流密度为100 mA/g经100次循环后,其放电比容量稳定维持在500 mA·h/g左右,也展现了良好的倍率性能,首次Coulombic效率达到87.27%,相比纯硅不足70%的效率有了大幅度提高。     

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。     

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.     

煤系腐植酸基炭/葡萄糖/石墨复合材料的制备及电化学性能

采用石墨化炉对腐植酸进行石墨化处理,以腐植酸基石墨化材料为原料,葡萄糖和片状石墨为中间相,经高温(750℃)炭化处理制备煤系腐植酸基炭/葡萄糖/石墨复合材料;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)法和电化学测试系统对该材料的形貌、微晶结构和电化学性能进行表征.结果表明:片状石墨分散在腐植酸基石墨化材料周围,且被无定型炭包覆.C-C-2复合材料作为锂离子电池的负极材料,具有较高的比容量,在0.1C倍率下的首次可逆比容量为307.3mA·h/g,首次库仑效率为76.3%;在1C和2C倍率下,50个充放电循环后,可逆比容量分别为283.3mA·h/g和152.2mA·h/g,容量保持率分别高达97.9%和97.5%;具有良好的循环稳定性及大倍率性能.     

热处理对锂离子电池硅/石墨/炭负极电化学性能的影响

将天然石墨、酚醛树脂和微米级硅粉进行球磨处理制备复合材料前驱物,再于N2气氛下700℃炭化得到硅/石墨/炭(Si/G/C)复合电极材料,采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜及电化学循环充放电对其形貌、结构及其电化学性能进行表征.结果表明,Si/G/C作为锂离子电池负极材料具有高于900 mA·h/g的可逆比容量,40次循环后保持在550 mA·h/g.对电极进行热处理后,其循环性能显著提高,40次循环后比容量保持在700 mA· h/g.扫描电镜分析结果显示,热处理后集流体上电极材料分布更均匀,因涂抹不均形成的空隙不复存在.热处理后电极结构更致密、内部黏结强度增大使其结构稳定性明显提升,是电极循环性能提高的主要原因.     

Li_4Ti_5O_(12)-C复合材料的制备及性能

以葡萄糖为碳源,以Li_2CO_3、TiO_2为原料,采用原位复合法制得不同碳质量分数的锂离子电池复合负极材料Li_4Ti_5O_(12)-C。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对复合材料的结构及表面形貌进行了表征,采用恒流充放电和电化学阻抗等技术对复合材料进行电化学性能测试。结果表明:Li_4Ti_5O_(12)-C没有杂相,颗粒均匀。其中,碳质量分数为3%的复合材料在0.5 C下的首次放电比容量最高,为185.9 mA·h/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mA·h/g,容量保持率为86.9%;在4.0 C下,其首次放电比容量为106.9mA·h/g。与其他样品相比,碳质量分数为3%的复合材料循环伏安氧化还原峰电位相差为278.6 mV,溶液阻抗为6.198?,电荷转移电阻为187.2?,电化学性能最好。     

聚苯胺包覆对提高单质硫正极材料的性能研究

采用原位聚合法合成了聚苯胺包覆硫复合材料,并分析了产品的晶体结构和表面形貌。苯胺的聚合倾向于在单质硫颗粒表面进行,形成聚苯胺包覆的硫复合材料。以0.2 mA/cm2电流密度充放电,含聚苯胺为15%的聚苯胺/硫复合材料的首次放电容量为1 134.01 mA.h/g,比未改性硫电极增加了82.42%;充放电循环30次后放电电容量为526.89 mA.h/g。当充放电电流密度提高到0.30、.4 mA/cm2时,聚苯胺/硫复合材料的放电容量分别为704.81、194.77 mA.h/g。改性后的聚苯胺/硫复合材料的电化学性能得到了较大的改善。     

碳热还原法制备锡-石墨复合材料及其性能表征

用碳热还原法制备了锡-石墨复合材料,通过XRD及SEM、恒流充放电循环、慢速扫描循环伏安和电化学阻抗测试等方法对其电化学嵌脱锂性能进行了研究. 结果表明,SnO2被石墨还原成金属Sn圆球颗粒,球粒平均尺寸4 mm,均匀分散,部分附着在片状石墨上. 该材料的首次嵌、脱锂比容量分别可以达到887和615 mA×h/g,库仑效率为69%,循环15次后的脱锂比容量为387 mA×h/g,高于石墨,容量保持率为63%,平均容量损失率为2.5%/次.     

聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用液相化学沉积法,并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能,结果表明,聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时,所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算),120次后比容量保留为903.3 mAh/g,容量保持率为63.8%;2 C充放电时,首次放电比容量可达到904 mAh/g,200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。     

高性能硅基复合锂离子电池负极制备及电化学性能EI北大核心CSCD

因硅具有高达4200 mA·h/g的理论嵌锂容量,成为目前最具有发展前景的锂离子电池负极材料。但是,因硅材料在嵌脱锂过程中存在巨大的体积膨胀(≥300%),制约了其作为锂离子电池负极的商业化应用。通过采用静电纺丝技术和碳源前驱体包覆相结合的方法,经过碳化处理制备的C@Si/C硅基复合负极。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对材料的物相结构和微观形貌进行了表征,采用热重分析实验研究了聚乙烯吡咯烷酮包覆后所得材料质量随温度的变化情况,通过Raman测试考察了碳化后所得硅基负极材料的石墨化程度。对所制备的硅基负极材料进行了恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗谱分析。结果表明:经碳包覆后的静电纺丝Si/C纤维相较于未包覆前,电化学性能有了明显提升。在0.1 A/g的电流密度下,首次放电容量可达到1401.4 mA·h/g,首次Coulombic效率高达70.22%,经100圈循环后容量仍保持在582.6 mA·h/g,倍率测试结果表明,经过1.0 A/g的大电流密度测试后,在0.1 A/g的电流密度下,仍具有622.2 mA·h/g的可逆容量。     

喷雾干燥法制备石墨烯/纳米硅/炭复合材料及其性能研究

以喷雾干燥的方法制备了锂离子电池负极用石墨烯/硅/炭复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征不同石墨烯添加量对材料形貌、结构,并其电化学性能进行测试。结果表明,当石墨烯添加量为5%时复合材料的电化学性能最优异,首次充放电效率高达83.2%,在130 mA/g电流密度条件下循环25次后容量仍能保持在676.5 mA·h/g。     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

柔性、自支撑CNT/Si复合薄膜的制备及储能性能

开发了一种制备大面积CNT/Si柔性自支撑薄膜的方法,制备的CNT/Si复合薄膜尺寸可调且具有良好的柔性。作为锂离子电池负极,薄膜中硅的负载量对电极比容量及循环稳定性有显著影响。硅负载量为52%的CNT/Si复合电极表现出优良的电化学性能,1 A/g电流密度下电极充电比容量为1156 mA·h/g,循环200圈可逆充电比容量为975 mA·h/g,容量保持率达84%。     

黏结剂对SnO_2/石墨烯负极材料电化学行为的影响

针对SnO2用作锂离子电池负极材料所存在的体积膨胀率高及导电性差的不足,考察了羧甲基纤维素钠(CMC)/丁苯橡胶(SBR)和聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂对SnO2、SnO2/石墨烯负极材料电化学性能的影响。结果表明:1)200 mA/g下经过30次充放电循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2的首次放电容量和容量保持率分别为581.3 mA·h/g和37.6%,明显高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(135.3 mA·h/g、10.6%);2)200 mA/g下经过100次循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2/石墨烯复合负极材料的首次放电容量、容量保持率分别为702.3 mA·h/g和43.8%,也高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(552 mA·h/g和32.8%)。     

钛酸锂/石墨烯复合材料及电化学性能

通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品,再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征,并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明,石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能,0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.10%;20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。     

PEDOT包覆对硫碳复合材料性能的影响

采用氧化聚合法,对硫碳复合材料(S/Super P)进行不同比例的聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PEDOT)包覆改性研究。利用XRD、SEM、TEM等测试手段对包覆前后样品进行了表征,并对各样品的电化学性能进行了测试。其中PEDOT包覆量为20%(wt)的S/SuperP样品具有均匀的包覆层及最佳电化学性能。在1C下循环,首次放电比容量为1 018 mA·h·g-1,500圈后容量保持率在47%。