四氧化三钴-铂/石墨烯锂空气电池阴极材料

为提高锂空气电池的比容量,采用微波辅助乙二醇还原法将H2Pt Cl6·6H2O及氧化石墨还原为Pt/石墨烯,再将其与Co3O4混合均匀,得到高效Co3O4-Pt/石墨烯锂空气电池复合阴极材料,作为对比,同时制备了Co3O4-石墨、Co3O4-石墨烯等阴极材料,用其与金属锂阳极、Li PF6/EC-DMC-EMC电解液、PP/PE/PP隔膜组装锂空气电池.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量散射能谱(XEDS)、拉曼光谱(Ram)等方法对材料的微观形貌、组成及各组分在材料中的分散程度进行了表征,对电池进行恒流充放电测试,结果显示,Co3O4-Pt/石墨烯阴极材料的比容量可超过8 000 m Ah/g(碳),电池的放电平台高于2.6 V,其性能与另两种催化剂相比有较大提升.物理表征和电化学测试结果表明:催化剂的组成、制备工艺及各组分的分散度对电池的性能有重要影响.     

锂离子电池负极材料SnO_2掺杂石墨烯与多孔碳的改性研究

为改善SnO_2作为锂离子电池负极材料的电化学表现性能,利用溶剂热法制备SnO_2纳米颗粒,通过球磨法将SnO_2与多孔导电碳和石墨烯掺杂制得SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料,并研究了掺杂不同比例多孔碳的复合材料的电化学性能。结果表明:含15.79%多孔碳的SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料性能最好,初始可逆容量达1 221 m Ah·g~(-1);拥有良好的循环稳定性,在200 m A·g~(-1)电流密度下循环50次后,放电容量维持在834 m Ah·g~(-1);在100,200,400,800,1 600 m A·g~(-1)电流密度下,放电容量分别为1 221,1 093,993,796,526 m Ah·g~(-1),表现出良好的倍率性能。适量的多孔碳结合层状石墨烯形成特殊的物理结构,强化了SnO_2在充放电过程中的结构稳定性,进而提高了其电化学循环稳定性;石墨烯/多孔碳复合材料的掺杂提高了锂离子电池负极材料SnO_2的导电性,同时提高了其电化学性能。     

石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,三氯化铁作为掺杂剂,采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(IR)光谱对样品的形貌及结构进行表征.结果表明:聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒在石墨烯片层上呈均匀分散状态.循环伏安测试法(CV)等电化学测试表明:随着石墨烯质量分数的增加,纳米复合材料电极的电化学性能随之改善,当石墨烯的质量分数为50%时,石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到168.8 F/g,显示出较好的电化学活性.     

聚吡咯/硫复合材料的制备及性能

为了抑制穿梭效应,提高锂硫电池的电化学性能,采用一步法制备聚吡咯/硫的复合材料。以过硫酸铵作为氧化剂、乙醇作为分散剂,用化学氧化聚合法制备导电聚吡咯的同时,原位沉积包覆硫,研究过硫酸铵和吡咯单体以不同氧化比反应制备聚吡咯/硫复合材料,并用SEM和TEM测试观察材料的形貌,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明:当过硫酸铵与吡咯以1∶1复合时,得到的聚吡咯/硫复合材料有较好的形貌;组装的电池在0.1 C的恒电流充放电测试下,初始放电比容量可以达到943.3 m A·h/g,循环20圈后,放电比容量仍然保持在747.9 mA·h/g,并且每圈的库伦效率都大于97%,表现出了较好的充放电性能和循环稳定性。     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨,在乙醇溶液中超声分散120 min得到氧化石墨烯悬浮液。采用滴涂法在玻碳电极表面得到氧化石墨烯薄膜,通过电化学技术在氧化石墨烯薄膜上沉积得到聚乙酰苯胺纳米线,成功制备了聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料(PAANI/GO)。利用扫描电镜、循环伏安法和恒电流充放电测试技术对合成材料的形貌和充放电性能进行表征和测试。结果表明,直径为80 nm的聚乙酰苯胺纳米线均匀分散在氧化石墨烯表面,制备的复合材料在1 mol/L高氯酸溶液中,当循环伏安扫速为10 m V/s时,可以获得706 F/g的比电容,PAANI的比电容为285 F/g。聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料具有优异的充放电稳定性,当恒电流为1A/g时,循环充放电1 000次比电容是初始值的90%。     

碘-活化石墨烯复合正极材料的制备及电化学性能研究

为了抑制锂碘(Li-I_2)电池充放电过程中碘单质的溶解穿梭效应和自放电效应,提高Li-I_2电池的循环稳定性,以多孔活化石墨烯(AG)为载体,采用溶液吸附法制备了碘-活化石墨烯(I_2-AG)复合材料。结构测试结果表明,AG为三维层状堆积的疏松多孔结构,具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构和大孔容,有利于活性物质碘的负载及充放电过程中离子的传输。电化学测试结果表明,I_2-AG复合材料表现出了优良的电化学循环和倍率性能,具体表现为I_2-AG复合材料在1、2、5和20 C倍率下的放电比容量分别为325.3、302、293.3和270.4 mA h g~(–1),循环500周后,其剩余放电比容量分别为220.6、209.9、234.7和274.3mA h g~(–1)。整体而言,制备的I_2-AG复合材料有效地抑制了碘单质的溶解穿梭效应和自放电效应。     

钠离子电池负极材料 SbSn/石墨烯复合物的合成及电化学性能测试

通过化学共沉淀法制备SnSb纳米合金,并以此为主体材料表面包覆石墨烯的核壳结构复合材料SbSn/rGO用作钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、EDS测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试分析材料的电化学性能。研究表明,SbSn/rGO复合材料缓解了SnSb纳米合金团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SbSn/rGO复合材料150 mA·g~(-1)电流密度及0～3 V充放电电压测试,首次充放电容量为650、700 mA·h·g~(-1),第50次循环的放电比容量保持在350 mA·h·g~(-1),大幅度提高钠电负极材料比容量和循环稳定性。     

四氧化三锰/石墨烯超级电容器的制备及分析

为了最大程度上保留石墨烯的晶格结构以提高其电导并简化过渡金属氧化物与石墨烯复合物的制备过程,通过氢电弧放电和简易的高温处理成功制备得到四氧化三锰/石墨烯纳米复合材料,并将其用作超级电容器的电极.通过XRD、Raman光谱和TEM对产物的形貌、结构及成分进行了表征.电化学测试结果表明,由该材料制得的超级电容器具有良好的电容性质、出色的电化学稳定性(循环3 000圈后大约保持96%)以及较低的等效串联电阻.同时,四氧化三锰的掺入可使其比电容提高到纯石墨烯电极的3倍.因此,此方法为制备以新型石墨烯复合过渡金属氧化物作为高性能超级电容器电极的研究提供了新思路.     

反应温度对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2组织结构及电化学性能的影响

在共沉淀法合成Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的基础上制备了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对不同反应温度下LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.测试表明随着反应温度的提高,c/a和I(003)/I(104)值也在增加,表明温度的升高可以减少锂镍离子的混排,使层状结构更加完整,进而电化学性能也更优异.900℃下反应所得到的样品,以0.2C放电,其首次放电容量为148.3mAh/g,库伦效率最高可达9.8%.循环40个周期后容量保持率为93.9%,具有较好的电化学性能.     

LiVO_3/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究

为提高 Li VO_3的电化学性能，通过简易溶液法制备了一系列 Li VO_3/ 石墨烯( 质量分数分别为 0,3% ,5% ,7% ) 复合材料。借助 X 射线衍射( XRD) 、扫描电镜( SEM) 、电化学交流阻抗测试( EIS) 、恒电位间隙滴定( GITT) 等表征技术，考察石墨烯包覆以及石墨烯的含量对 Li VO_3的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明: 通过溶液法可实现石墨烯包覆，石墨烯包覆能细化晶粒; 随着石墨烯含量的增大，样品颗粒尺寸减小，锂离子扩散系数增大，材料电子导电率提高，因而Li VO_3/ 石墨烯复合材料的倍率性能和循环性能都有一定程度的提升。石墨烯质量分数为 5% 的样品 LVO / Gr - 3 综合性能最优，首次放电容量可达 338 m Ah/g，在 200 m A/g 的电流下循环 100 次，容量保持率为 71. 4% 。     

甲基橙掺杂聚吡咯/氧化石墨烯复合材料

为了得到新型导电聚合物/石墨烯纳米复合材料,采用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,一步法制备了纳米片状的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等测试,对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的结构和形貌进行表征;通过循环伏安法对其进行电化学性能测试.结果表明:由于甲基橙分子中含有的磺酸根阴离子,甲基橙分子掺杂在聚吡咯分子链中,影响了聚吡咯分子的共轭结构;在聚吡咯/氧化石墨烯复合材料中保留了氧化石墨烯的片状结构,表明吡咯单体首先被吸附到氧化石墨表面,进而在氧化石墨烯表面发生聚合.聚吡咯/氧化石墨烯复合材料均匀的片状纳米结构,在循环伏安测试中显现出具有良好的电容特性,将来可以应用到商业电容器领域.     

镍纤维管改善锂硫电池性能

为了改善锂硫电池的比容量和循环稳定性等电化学性能,以聚丙烯腈纤维为基体,采用无钯活化化学镀法在其表面镀一层镍,制备得到复合纤维.通过热处理去除复合纤维中的聚丙烯腈,得到氧化镍中空纤维,然后在氢等离子体气氛中对氧化镍中空纤维进行还原制备中空镍纤维管,并以它作为锂硫电池正极材料活性物质的承载体,制备含镍纤维管的硫电极来改善锂硫电池的电化学性能.采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪表征镍纤维管的表面形貌和成分,结果表明:所制备的纤维管主要是镍,但含有少量的磷,可能是镀液中次磷酸盐中的磷元素被还原,且管径为10～15μm,管壁厚度均匀,约0.7μm.采用恒流充放电和交流阻抗谱对含镍纤维管硫电极的电化学性能进行表征,结果表明:添加镍的纤维管能够增强锂硫电池的电化学性能,在充放电电流密度为每平方厘米0.2mA的条件下,镍纤维管增强硫电极的首次放电比容量为941.6mAh/g,20次循环后的放电比容量仍保持在593.3mAh/g,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性.     

固体氧化物燃料电池电解质GDC掺杂Li2 CO3,SrCO3材料的结构和导电性能研究

通过向电解质(GDC)中掺杂不同质量分数(10%、20%、30%)的碳酸盐(Li_2CO_3 53mol%、SrCO_3 47mol%),得到复合电解质.通过电导率测试、扫描电镜(SEM)测试对此复合电解质进行电化学性能表征.将此复合电解质与NiO复合得到阳极粉体,将此复合电解质和Li处理过的NiO复合,得到阴极粉体.将制备的阳极、阴极、电解质用干压法压制,得到阳极支撑的单电池片.对单电池的电化学性能进行表征.实验结果表明,含碳酸盐质量分数为20%的GDC作为电解质制备的单电池功率密度最高,在650℃温度下,为100 mW·cm~(-2).     

锂电池用硫／石墨复合正极材料的制备及性能

在150℃时将单质硫和石墨加热处理,制备硫／石墨插层复合材料．通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TG）和比表面积测试（BET）对该材料进行了表征,并用该复合材料作为正极活性物质,制备成锂硫二次电池,测试电池的充放电循环性能．结果表明,硫／石墨复合材料用作锂硫二次电池的正极时,可以减缓电池容量衰减速度,电池首次放电容量为950mAh·g^-1,50次循环后容量为420mAh·g^-1．     

纳米多孔铁掺杂钒氧化物电极材料的制备及其电化学性能

为了利用简单的生产工艺制备性能优异的锂离子电池负极材料,采用电弧熔炼-甩带的工艺制备出铁钒合金条带,再通过氧化还原方法成功制备出纳米多孔铁掺杂钒氧化物(Fe-VO_x)复合材料,对材料物相和结构进行了表征,并且对比分析了在不同还原温度下纳米多孔Fe-VO_x复合材料的电化学性能。结果表明:在还原温度为500℃、5%H_2/Ar混合气氛下,材料电化学性能最优,在电流密度为0.1 A/g下,初始放电比容量为563.4 mA·h/g,在循环100圈后的放电比容量仍能达到441 mA·h/g,循环容量保持率达到78.2%,远大于石墨的理论比容量372 mA·h/g。这说明纳米多孔铁掺杂钒氧化物复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并且具有良好的电化学性能。     

离子液体复合电解质与三元正极的相容性

室温下合成离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,PP13TFSI)和N-甲基-N-丙基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methylN-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,PYR13TFSI),并与有机溶剂和双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(lithium bis(trifluoromethanesulphoyl)imide,Li TFSI)混合制备成复合电解质,研究该电解质的热稳定性和不燃性能.发现将其与锂离子电池三元正极材料镍钴锰酸锂Li Co1/3Mn1/3Ni1/3O2和锂片组装成CR-2032纽扣电池(Li Co1/3Mn1/3Ni1/3O2/电解质/锂),在0.1 C倍率下首次放电比容量为154.5 m A·h/g、库伦效率达到85.5%.该复合电解质具有宽的电化学窗口、高的热稳定性、不燃性和良好的充放电循环性能.     

四氧化三锰/聚吡咯/石墨烯复合材料的研制

聚吡咯与石墨烯都具有良好的导电性,并易于与其他材料复合.为了改善金属氧化物材料的电化学性能,采用两步法,先合成氧化石墨烯/聚吡咯复合物,利用高锰酸钾与乙二醇在微波下与氧化石墨烯/聚吡咯复合物反应,制备四氧化三锰/聚吡咯/还原氧化石墨(Mn3O4/PPy/r GO)复合材料,利用扫描电镜、傅立叶红外光谱和X射线衍射对Mn3O4/PPy/r GO复合材料的微观形貌及结构进行表征,并通过循环伏安法和计时电位法对其电化学性能进行测试.结果表明,电流密度为0.5 A/g时,Mn3O4/PPy/r GO复合材料的电容达到546 F/g,经过800圈循环伏安测试后的电容保持率为94.8%.表明Mn3O4/PPy/r GO复合材料具有良好的电化学可逆性与电化学稳定性.其优良的电化学性能可能是Mn3O4/PPy/r GO复合材料中三种组分共同作用的结果,可望应用于新型超级电容器.     

ZnO/RGO复合材料的制备及其超级电容器性能

在改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)的基础上,采用一步水热法达到3个目的：合成ZnO、GO还原为还原氧化石墨烯(RGO)和生成ZnO/RGO复合材料,制备得到ZnO纳米球镶嵌于RGO纳米片的复合材料,此方法能够实现RGO与ZnO均匀分布并解决了ZnO颗粒黏连的问题。研究表明：在不同的电解液中,电极材料表现出的电化学性能会有所不同,在Na₂SO₄电解液中测试时,ZnO/RGO复合电极材料在0.2 A·g^-1下由充放电曲线所得的比电容高达100.8 F·g^-1,比ZnO的比电容高310%;在KOH电解液中ZnO/RGO复合电极材料的比电容为53.5 F·g^-1,比ZnO的比电容高72.6%;同时表明RGO与ZnO所构成的复合材料比ZnO的电化学性能有显著提升,这归功于高导电性RGO的复合及ZnO与RGO的协同效应。     

SiO2/P（MMA-S）纳米复合电解质的制备与性能分析

聚合物锂离子电池具有安全、使用方便等特点,是当今最重要的新能源材料之一,研究和开发新型聚合物电解质是聚合物电池的核心内容。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为聚合物基体,通过与苯乙烯(St)、三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)进行交联共聚改性,复合有机锂盐改性纳米Si O2,通过相转化法制备多孔复合聚合物电解质膜。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对复合聚合物膜结构进行了表征,采用扫描电镜(SEM)对该复合聚合物膜的孔形态进行了观察,采用热失重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)考察了复合聚合物膜热学性能,制备了结构可控、热稳定好的Si O2/P(MMA-S)纳米复合电解质。电化学研究表明:含有6%的改性纳米Si O2的电化学窗口达5.48 V,在0.1 C和0.2 C的倍率下,首次放电容量可达156.8 m Ah·g-1和147.6 m Ah·g-1,经过30次循环测试,容量保持率在93.5%和91.4%。更多还原