硬炭作为钠离子电池炭负极材料的研究

报道了以商品化硬炭作为钠离子电池负极材料的研究。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及氮气吸脱附测试(BET)对其结构进行表征;利用恒电流充放电、循环伏安和阻抗谱技术对电化学性能进行了测试。结果表明:硬炭呈现无序乱层多孔结构,比表面积为2.2 m2/g,层间距远大于石墨负极材料(0.38 nm)。该硬炭材料对钠离子电池表现出较好的嵌入/脱嵌钠的容量、倍率性能和良好的循环性能。在20 m A/g电流密度下的首次嵌钠比容量为361.7 m Ah/g,脱钠比容量为259.8 m Ah/g,首次效率为72%;在40 m A/g电流密度下循环100次的比容量保持在250m Ah/g,容量保持率99%,是一种具有应用潜力的储钠负极材料。     

复合三元电池高温循环劣化分析

选用LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合正极材料,与石墨负极材料制成额定容量为38 Ah的2714891型电池,研究55℃下电池的循环性能,对影响循环性能的电解液和电极进行分析。负极容量衰减是高温循环性能衰减的主要因素,负极石墨比容量测试分析发现其容量损失占负极总损失的85.1%。石墨电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明:高温循环后,石墨表面脱嵌锂活性降低,电化学反应难度增大;扫描电子显微镜(SEM)与BET比表面积测试表明:石墨表面结构破坏,体相发生膨胀。石墨本征结构的变化,是负极劣化的主要因素。     

锂离子电池石墨负极材料掺杂碳纳米管研究

采用低速球磨法在石墨中掺杂多壁碳纳米管,制成负极极片,在真空手套箱中组装成CR2025型扣式模拟电池。测试了其充放电性能及循环性能,研究了多壁碳纳米管的加入对石墨负极材料的影响。实验结果表明:碳纳米管的加入使得材料具有更优良的充放电性能,在常温0.2 C充放电条件下,复合材料首次放电比容量达到650 m Ah/g,首次充电比容量为385 m Ah/g,循环40次后,比容量损失率仅约为3.8%。     

电沉积制备Ni-P化合物及其电化学性能

采用电沉积法制备Ni-P化合物锂离子电池负极材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线色散谱分析法(EDS)、充放电测试、循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其形貌、组成和电化学性能进行了表征。结果表明,Ni-P化合物负极材料的容量及循环性能会受到镀层热处理温度以及活性材料晶粒大小的显著影响。Ni-P化合物负极材料首次放电比容量达到862 m Ah/g,而首次充电比容量仅有407 m Ah/g,大部分容量损失可归因于一种高度不可逆的贫锂相的生成。此外,EIS结合SEM、CV结果分析指出,活性材料较差的导电性以及转化反应过程中由于体积膨胀导致的SEI膜反复破裂和再生成是容量衰减的另一重要原因。     

一氧化硅/碳/膨胀石墨用作锂离子电池负极材料

以聚乙烯醇缩丁醛为碳源,在一氧化硅(SiO)表面包覆碳层,再与膨胀石墨复合,制备锂离子电池负极用SiO/C/膨胀石墨复合材料。无定形碳层能提高SiO的导电性;膨胀石墨的柔韧性良好,能缓冲SiO的体积膨胀并保持电子通路,良好的吸液性保证了SiO的离子通路。25℃时在1.50~0.01 V循环,复合材料以50 m A/g充放电的首次嵌、脱锂比容量分别为1 352 m Ah/g和675 m Ah/g,库仑效率为49.9%;以200 m A/g充放电,第100次循环的可逆比容量为545 m Ah/g。     

TiO_2对Si负极材料电化学性能的影响

通过机械混合法将Si和TiO2复合合成锂离子电池复合负极材料。采用XRD、SEM和电化学测试等手段对复合材料进行一系列表征和测试,考察了不同TiO2复合量对Si负极材料性能的影响。结果表明:复合后材料的首次库仑效率明显提高,循环性能也有明显的改善。当Si与TiO2质量比为1∶1时,电极材料的首次放电比容量为2 099.0m Ah/g,首次库仑效率为78.7%,0.5 A/g电流密度下首次放电比容量为1 112.1 m Ah/g,循环50次后比容量保持在480.4 m Ah/g。     

层状MoO_2/石墨烯复合材料制备及其电化学性能

以氧化石墨、钼酸铵、硝酸、蒸馏水等作为反应物,经过水热反应得到石墨烯含量不同的Mo O2/石墨烯复合材料。透射电子显微镜法(TEM)表征显示,Mo O2在石墨烯表面上均匀分散,负载了Mo O2的石墨烯又进行了层层堆积。电化学性能测试显示,电极材料GP-11(石墨烯含量为11 mg)性能最佳,其在电流密度为0.1 A/g充放电时,首次可逆比容量为1 089.7 m Ah/g,经过100次的循环后比容量保持在733.4 m Ah/g,而纯Mo O2首次可逆比容量为934.9 m Ah/g,100次循环后比容量降至156.4 m Ah/g,表明石墨烯的加入大大提高了材料的容量和稳定性。     

层状多孔石墨烯/NiOOH/Ni(OH)_2的制备及其电化学性能

以石墨烯、Ni SO4、K2S2O8(饱和)、氨水、蒸馏水为反应物,经过常温回流制备得到Ni OOH/Ni(OH)2含量不同的石墨烯/Ni OOH/Ni(OH)2复合材料。扫描电子显微镜法(SEM)表征显示,Ni(OH)2/Ni OOH在石墨烯表面上形成多孔结构,负载了多孔Ni OOH/Ni(OH)2的石墨烯又进行了层层堆积。电化学性能测试显示,电极材料GP/Ni-5性能最佳,其在电流密度为100 m A/g时,首次可逆比容量为1 287.4 m Ah/g,80次循环后比容量保持在830 m Ah/g,而纯Ni OOH/Ni(OH)2首次可逆比容量为2 400.6 m Ah/g,80次循环后比容量已降至405.9 m Ah/g,表明石墨烯的加入大大提高了材料的稳定性。     

原位聚合法制备Co_2SnO_4/聚苯胺负极材料

采用原位聚合法制备锡酸钴(Co2SnO4)/聚苯胺(PANI)复合负极材料,用XRD、SEM分析物相结构与形貌,对复合材料进行恒流充放电、循环伏安及电化学阻抗谱测试。添加PANI可缓解Co2SnO4在充放电过程中的体积膨胀效应,使Co2SnO4/PANI体系的电子导电率与循环性能得到改善。以100 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,Co2SnO4/PANI复合材料的首次放电比容量为1 234.11 m Ah/g,第80次循环的放电比容量为817.36 m Ah/g。     

膨胀石墨的低温制备及储能性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨,并对氧化石墨进行水热处理和后处理,得到了最终产物样品。通过对产物样品进行X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱测试(FTIR)及拉曼测试(Raman),研究了其形貌、结构和化学键结合,同时并对其电化学性能进行表征,研究结果发现,通过对氧化石墨简单水热处理后,得到了膨胀石墨。提出了一种制备膨胀石墨的新方法,即低温水热法,此方法可以避免高温烧结的过程,降低了能耗并减少了成本。将其用于锂离子电容器正极材料,在100 m A/g的电流密度下,其放电比容量达到43 m Ah/g,循环稳定性较好,容量保持率接近100%。     

石墨烯纳米片-氧化亚钴负极材料制备与表征

采用水热法结合500℃高温焙烧制备了新型高性能锂离子电池负极材料石墨烯纳米片-氧化亚钴(GNS-CoO)复合材料。采用XRD及TEM等手段对石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料结构和形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料的循环性能明显优于氧化亚钴,以200mA/g进行充放电得到首次放电比容量为1040.2mAh/g,50次循环后放电比容量为1027.8mAh/g,显示出良好的循环稳定性。     

锂离子电池用石墨材料的结构与性能研究

研究了锂离子电池用石墨材料的结构与物理及化学特性对其电化学性能的影响。采用XRD、BET、ICP、激光粒径分析等方法 ,对多种典型石墨样品的结构、比表面积、杂质含量、粒径分布进行了表征分析。随着石墨颗粒粒径的增大 ,石墨试样的比表面积减小。电化学性能测试表明 :在石墨材料的石墨化度非常接近的情况下 ,粒径和比表面积对电化学性能的影响较为突出 ,粒径较大及比表面积较小的石墨材料具有较好的充放电性能。试样D具有较高的可逆容量 ( 2 62mAh/g)和较低的不可逆容量损失 ( 85mAh/g) ,首次充放电效率为 75 .5 % ,适用作锂离子电池负极的原材料     

AA 型 TAG-LiMn_2O_4 锂离子蓄电池

用Ｌｉ２ＣＯ３和ＥＭＤ高温合成得到的尖晶石（ＬｉＭｎ２Ｏ４）作阴极活性材料,与Ｌｉ配对做成试验电池,充电容量达１３０ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１０ｍＡｈ／ｇ,显示ＬｉＭｎ２Ｏ４有较好的充放电性能。对热解苯碳（ＰｙＣ）、处理的人造石墨（ＴＡＧ）、天然石墨（ＮＧ）和玻璃碳（ＧＣ）进行研究,发现ＴＡＧ有较好的充放电性能。用ＬｉＭｎ２Ｏ４做阴极活性材料,ＴＡＧ做阳极活性材料,组装成ＡＡ型锂离子蓄电池,初始放电容量为５４０ｍＡｈ,以０．２Ｃ（１００ｍＡ）恒流放电,６０ｍＡ恒流充电,电池循环寿命已达２００次。     

锂离子蓄电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

对Li4Ti5O12 的结构与电化学性能的关系、制备方法、掺杂改性研究现状等进行了介绍。锂离子蓄电池负极材料锂钛复合氧化物———Li4Ti5O12 相对于锂电极的电位为 1.5 5V ,理论容量为 175mAh/ g ,实验容量为 15 0～ 160mAh/ g。在Li 嵌入和脱出的过程中 ,其晶型不发生改变 ,有很小的收缩和膨胀 ,体积变化小于 1% ,被称为“零应变”材料。以该材料为负极的锂离子蓄电池具有很好的循环性能 ,同时相对于石墨等碳负极 ,安全性和可靠性也得以大大改善 ,具有应用在电动汽车、储能电池等方面的优良前景 ,在全固态锂离子蓄电池的研究中也大多采用该活性材料作为负极     

Li4Ti5O12的合成及其性能研究

用固相法制备了尖晶石Li4Ti5O12,用X射线衍射(XRD)对样品进行了表征.采用恒电流充放电、循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗频谱(EIS)技术对Li4Ti5O12体系进行电化学性能测试.首次放电比容量达到163.1 mAh/g,库仑效率达97.5%.经过60次充放电循环之后,容量衰减仅为4.4%.结果表明,Li4Ti5O12是一种循环性能优良的锂离子蓄电池负极材料,可改善锂离子蓄电池的安全和循环性能.     

Sn-Ni合金的电化学沉积法制备与性能

利用直流电沉积法在铜箔上沉积了锂离子电池负极材料Sn-Ni合金,并对其结构和电化学性能进行了表征和分析。所得Sn-Ni合金材料的粒径在1～2mm之间,主要成分为Ni3Sn2和Sn。将电沉积有Sn-Ni合金的铜箔经过干燥、压片后直接作为锂离子电池负极,其首次可逆比容量达到516mAh/g,首次库仑转换效率在75%。而传统涂浆法制备的Sn-Ni合金电极,首次可逆比容量为416mAh/g,首次库仑转换效率仅为27.5%。与传统涂浆工艺相比,直流电沉积法直接获得的Sn-Ni合金负极首次循环的可逆容量、库仑效率都有明显优势,但循环性仍有待于进一步提高。     

多孔微晶炭的制备及储锂性能研究

将AR树脂液相炭化、高温炭化后,通过KOH活化及氢气还原制备了多孔微晶炭。采用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了炭化、活化及氢气还原样品的孔结构、微晶结构和表面化学性质,并通过恒电流充放电测试和循环伏安测试研究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:炭化样品首次可逆比容量为565.6 mAh/g,活化样品高达925.3 mAh/g,但循环性能欠佳;经氢气还原后首次可逆比容量仍可达684.0 mAh/g,30次循环后维持在约600 mAh/g,具有很好的循环性能。     

中间相沥青基炭负极材料的制备及性能

石油系中间相沥青(MP)经3种方法处理后,对其进行X射线衍射、扫描电镜和电化学性能分析.结果表明:中间相沥青经溶剂萃取-氧化-炭化-石墨化后,作为锂离子蓄电池负极材料,首次充电比容量为422 mAh/g,首次效率为91%,20次循环后比容量保持为375 mAh/g,比石墨的理论比容量要高;经氧化-炭化-石墨化后的MP,电化学性能要差一些,首次充电比容量为401 mAh/g,首次效率为76.5%,稳定后比容量为294 mAh/g;未经石墨化的MP没有明显的充放电平台,充放电曲线呈V字型,比容量仅为194 mAh/g.与已商业化的中间相炭微球相比,中间相沥青基负极材料制备工艺简单,成本低,比容量高,若可以进一步提高其充放电效率,将具有很好的应用前景.     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。