纳米Fe2O3的制备及其电化学性能研究

以FeCl3.6H2O为原料,通过先水解,后在空气中煅烧制备了粒径约100 nm的Fe2O3负极材料,并研究其电化学性能。此工艺简单,所得材料的放电比容量高,循环性能优异。在50 mAg-1电流密度下,首次放电比容量为1667.0 mAh g-1,第二次放电比容量为1161.0mAh g-(1占首次的70%),循环50次后,仍保持459.7 mAh g-1的放电比容量。     

金属有机聚合物衍生Co3O4的制备及其储锂性能

以偏苯三甲酸和Co(NO3)2?6H2O为原料,通过溶剂热法合成了一种钴基金属有机聚合物(Co-MOP).然后对Co-MOP进行高温(500、600、700℃)煅烧得到Co-MOP衍生材料(Co-MOP-500、Co-MOP-600、Co-MOP-700).采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET对Co-MOP及其衍生材料进行了结构和形貌表征.将Co-MOP衍生材料用作锂离子电池负极材料,并进行了电化学性能测试.结果表明,Co-MOP衍生材料均为Co3O4,Co-MOP-600形成了较为稳定结构的多孔球,较好地保持了Co-MOP的形貌,其比表面积为19.9 m2/g.Co-MOP-600具有优异的电化学性能.在100 mA/g电流密度下,Co-MOP-600电极的首圈放电比容量达到1818.5 mA·h/g,循环100圈后其比容量还能维持在1308.5 mA·h/g,Co-MOP-600稳定的多孔球形结构为锂离子的储存提供了更多的活性位点和运输通道.     

金属有机聚合物衍生Co3O4的制备及其储锂性能

以偏苯三甲酸和Co(NO3)2?6H2O为原料,通过溶剂热法合成了一种钴基金属有机聚合物(Co-MOP).然后对Co-MOP进行高温(500、600、700℃)煅烧得到Co-MOP衍生材料(Co-MOP-500、Co-MOP-600、Co-MOP-700).采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET对Co-MOP及其衍生材料进行了结构和形貌表征.将Co-MOP衍生材料用作锂离子电池负极材料,并进行了电化学性能测试.结果表明,Co-MOP衍生材料均为Co3O4,Co-MOP-600形成了较为稳定结构的多孔球,较好地保持了Co-MOP的形貌,其比表面积为19.9 m2/g.Co-MOP-600具有优异的电化学性能.在100 mA/g电流密度下,Co-MOP-600电极的首圈放电比容量达到1818.5 mA·h/g,循环100圈后其比容量还能维持在1308.5 mA·h/g,Co-MOP-600稳定的多孔球形结构为锂离子的储存提供了更多的活性位点和运输通道.     

TiNb2O7@N-C纳米复合材料的制备及储锂性能研究

以1-乙基-3-甲基咪唑二氰铵为氮碳源,利用溶胶-凝胶法一步制得TiNb_2O_7@N-C纳米复合材料。采用X-射线衍射仪、扫描和透射电镜、恒流充放电等手段进行表征分析。TiNb_2O_7@N-C纳米复合材料的颗粒尺寸约50nm,并且颗粒表面均匀包覆着厚度约为2nm的N掺杂碳层。作为锂离子电池负极,TiNb_2O_7@N-C纳米复合材料表现出优异的倍率储锂性能:在30C时的容量达到200mAh/g。因此,TiNb_2O_7@N-C纳米复合材料是一种具有应用前景的高功率负极材料。     

纳米b-Ni(OH)2的制备及其储锂性能

以Ni(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料采用化学沉淀法制备了Ni(OH)₂电极材料。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了样品的微观结构,结果表明该样品是具有片状纳米次级结构的β-Ni(OH)₂。采用循环伏安(CV)和电化学充放电测试研究了该β-Ni(OH)₂样品的储锂性能,结果发现该样品作为锂离子电池负极材料具有非常高的储锂活性,在50 mA·g^-1电流密度下其第3次循环放电比容量高于1550 mA·h·g^-1;样品电极中的碳含量对其循环性能和倍率性都有显著影响,通过交流阻抗(EIS)测试分析了样品电极中碳含量的作用机理。     

金属有机聚合物基负极材料的制备及其储锂性能Q

为了寻求优异电化学性能的新型金属有机聚合物基负极材料，以偏苯三甲酸作为有机配体和六水硝酸钴进行配位，通过水热法合成了一种新型的钴基金属有机聚合物（Co-MOP）。在空气气氛下，对Co-MOP分别以500 ℃、600 ℃、700 ℃高温煅烧获得相应的Co-MOP-500、Co-MOP-600、Co-MOP-700衍生材料。Co-MOP衍生材料用作锂离子电池负极材料进行了研究。电化学测试结果显示Co-MOP-600展现出了优异的电化学性能。在100 mA/g的电流密度下，Co-MOP-600电极的首圈放电比容量达到1818.5 mAh/g，循环100圈后比容量还能维持1308.5 mAh/g。     

SnS@Ti_3C_2复合材料的制备及其储锂性能研究

MXene是一类新型二维过渡金属碳化物晶体,该类材料具有一些优异的性质,如高的电导率、低的锂离子扩散能垒、独特的金属离子吸附特性等等,但是,作为锂离子电极材料时,MXene材料容量较低,限制了它在锂离子电池领域的进一步应用。本文以Ti_3C_2(最具代表性的一种MXene材料)为基体材料,通过液相插层、水热合成以及高温热处理,成功制备出二维SnS@Ti_3C_2复合材料。研究发现,当Ti_3C_2:L-半胱氨酸的质量比为1:3时(L-半胱氨酸:Na2Sn O3·4H2O=1:4),合成出来的Sn S@Ti_3C_2在0.1 A×g~(-1)的电流密度下循环50次之后,容量达到735.8 m Ah×g~(-1),且保持稳定;在3 A×g~(-1)的电流密度下,其容量能达到525.4 m Ah g~(-1);而当电流恢复到0.1 A×g~(-1)时,其容量能恢复到689.2 m Ah×g~(-1),展现出了优异的倍率性能。     

金属硅的储锂性能

金属硅是硅矿石经过还原反应后含有金属元素(铁、铝、钙等)的不纯的硅粉,金属硅粉中硅的含量为60％～99.9％,价格远远低于纯硅粉.用廉价的金属硅作为锂离子电池的负极材料,研究了其电化学储锂性能.结果表明:对于不同的导电剂添加量,金属硅首次放电和充电比容量均高于纯硅;金属硅首次不可逆容量占70％,纯硅为85％,其循环性能比纯硅提高一倍以上;充放电电流密度越小,金属硅的容量衰减越慢:随着循环次数的增多,不同充放电电流所对应的容量逐渐趋近相同;金属硅和纯硅的储锂机理相近,在充放电循环过程中金属硅不断形成不可逆的Li13Si4、Li12Si7,这些不可逆相的存在消耗了材料中的Si,从而导致容量衰减.随着充放电的进行,晶态Si逐渐非晶化.     

核壳结构米粒状FeS2/C纳米材料制备及储锂性能研究

通过阴离子置换反应制备出具有核壳结构的米粒状FeS₂/C纳米材料。所制备材料具有较高的离子和电子电导,优异的电解液浸润特性,以及缓冲材料体积变化的能力。在作为锂离子电池负极材料时,FeS₂/C电极具有较高的可逆比容量以及优秀的倍率性能,100 mA·g^-1电流密度下可逆比容量高达1100 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下,依然有866 mA·h·g^-1可逆比容量。研究结果为其他核壳材料的制备提供了新的思路和方法。     

纳米核壳二氧化钛的可控制备及储锂性能研究

以氟钛酸铵为钛源,采用尿素和双氧水控制Ti4+水解速率,经过一步水热,制备出了锐钛矿型的二氧化钛核壳纳米结构,500 ℃煅烧处理得到电极材料。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电及循环伏安测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明产物形貌尺寸均一,分散性较好。与市售二氧化钛纳米颗粒相比,二氧化钛核壳纳米结构具有多孔结构及优异的结构稳定性,从而具有更好的循环性能和倍率性能。在0.1C倍率下,二氧化钛核壳纳米结构放电比容量为344 mA·h/g,当放电倍率提高到10C时,仍然具有72 mA·h/g的放电比容量。在1C的放电倍率下,经过100次循环,二氧化钛核壳纳米结构放电容量保持率为80%。     

新型多孔炭的制备及其储锂性能

以竹笋为原料炭化获得生物质炭,再用氢氧化钾活化得到多孔生物质炭,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和氮气物理吸附等方法对多孔生物质炭的微观结构和形貌进行了表征。以此多孔生物质炭作负极材料探究其电化学性能,结果表明在1 000 mA/g电流密度下,材料的首次充电比容量为286.9 mA·h/g,循环50次后充电比容量保持在201.8 mA·h/g,循环500次后充电比容量仍有221.5 mA·h/g,表明此多孔炭材料具有优良的电化学循环性能,使其有望成为具有竞争力的锂电池负极材料。     

Enhanced lithium storage performance of silicon anode via fabricating into sandwich electrode

Silicon electrode with sandwich structure as anode of lithium ion batteries is fabricated by adding a carbon layer between current collector and active coating. The prepared silicon electrode with the sandwich structure can exhibit high reversible capacity of 2500 mAh g⁻¹ for 30 cycles, which is much higher than that of bare silicon electrode with normal structure. The electrochemical impedance spectroscopy and electrode morphologies characterizations show that the improved performance of sandwich electrode is attributed to the carbon layer, which not only enhances the electric conductivity at the current collector/active coating interface but also releases the rigid stress caused by volume change of silicon. The results demonstrate that such sandwich structure is a potential facile method for performance improvement of silicon-based anode compared with the previous reports.     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl₂·6H₂O、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500 mA·g^-1电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 mA·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 mA·h·g^-1。     

Electrochemical presodiation promoting lithium storage performance of Mo-based anode materials

Stabilizing the layer structures of Mo-based anode materials is still a challenge for Li ion batteries. Herein, we proposed an electrochemical presodiation strategy for MoS₂ and MoO₃ to improve their cycling stability. It is interesting to note that the cycling stability of as-treated MoS₂ and MoO₃ was significantly improved. Although the reversible discharge capacity was slightly decreased, the capacity of the pretreated MoS₂ at 300 mA g⁻¹ was retained at 345 mA h g⁻¹ after 100 cycles while that of the pristine one decreased to 151 mA h g⁻¹. The capacity of the pretreated MoO₃ after 60 cycles was also improved from 275 mA h g⁻¹ (the pristine one) to 460 mA h g⁻¹. The stabilizing effect was further verified by scanning electron microscope (SEM) analysis. Electrochemical presodiation here could be a promising modification strategy for Mo-based anode materials.     

Application of the factorial design of experiments to hydrothermal synthesis of lithium iron phosphate

The mathematical model of lithium iron phosphate prepared by hydrothermal method was established by factor experimental design. The effect of individual variables and their interactions were studied by the main effects plot and Interaction plot. The influence of ascorbic acid dosage on the discharge specific capacity was greater than the hydrothermal time and the hydrothermal temperature, and the influence degree of the latter two was equivalent and the interaction effect of hydrothermal time and ascorbic acid dosage has the greatest influence on the discharge specific capacity in three interaction effects. The optimized hydrothermal condition was hydrothermal time of 9 hours, hydrothermal temperature of 210°C and ascorbic acid dosage of 1.5 mmol in the experimental design range, with the initial discharge specific capacity of 0.1 C as 152.5 mAh g⁻¹. The corresponding characterization was performed using electrochemical methods, XRD, SEM, and TEM. This study provided a protocol to factorially design better experiments to achieve excellent battery criterion in the context of lithium iron phosphate preparation.     

锂离子电池正极材料锰酸锂掺杂改性研究

采用固相反应法分别合成正极材料纯相LiMn₂O₄和LiPr_xMn_2-xO₄（x=0.02、0.04、0.06、0.08、0.10）固溶体。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒电流充放电等手段,对合成样品的形貌、结构、电化学性能进行了测试。结果表明：当x=0.06时,固溶体LiPr_0.06Mn_1.94O₄具有良好的尖晶石结构,晶体大小较均匀;固溶体LiPr_0.06Mn_1.94O₄具有良好的高温（55 ℃）循环性能,实验电池在55 ℃、1 C充放电倍率下,循环50次后容量保持率为82.5%。     

Binder effect on cycling performance of silicon/carbon composite anodes for lithium ion batteries

The cycling performance of a silicon/carbon composite anode has been significantly enhanced by using acrylic adhesive and modified acrylic adhesive as binder to fabricate the electrodes for lithium ion batteries. The capacity retentions of Si/C composite electrodes bound by acrylic adhesive and modified acrylic adhesive are 79% and 90% after 50 cycles, respectively. These two binders are electrochemically stable in the organic electrolyte in the working window. They also show larger adhesion strength between the coating and the Cu current collector as well as smaller solvent absorption in the electrolyte solvent than polyvinylidene fluoride (PVDF). Furthermore, sodium carboxyl methyl cellulose (CMC) plays an important role on improving the properties of acrylic adhesive, which increases the adhesive strength of acrylic adhesive and improves the activation of the electrodes.