表面活性剂对纳米SnO2负极材料形貌结构及电化学性能的影响

为了提高SnO_2负极材料的电化学性能,本文以锡酸钠为原料、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、尿素、十二烷基硫酸钠(SDS)分别作为表面活性剂,采用水热法制备了具有纳米结构的SnO_2负极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学测试仪测试了材料的形貌、结构和电化学性质.结果表明,使用不同表面活性剂,可获得不同形貌的纳米结构,并且对材料的电化学性能有较大的影响.当尿素作表面活性剂时,获得了分散较好的球形材料,在0.01~3.0 V,以200 mA/g进行充放电测试,首次放电容量2 256.6 mAh/g,经过50次循环后,放电容量保持在440 mAh/g,表现了较好的循环性能.     

ZnO@ZIF-8作锂离子电池负极材料的电化学性能研究

采用简单的水热法制备了ZnO@ZIF-8电极材料,XRD、SEM、TEM等测试表征表明,所制备的ZnO@ZIF-8电极材料具有较好的形貌及晶体结构,与纯相ZnO对比,形貌发生明显改变,电化学性能测试表明,制备的ZnO@ZIF-8具有较好的循环稳定性以及倍率性能,其首次可逆比容量为1136 mAh/g,循环50次后可逆比容量为412.3 mAh/g,电化学性能较纯ZnO有明显的提高。     

松球状SnO_2纳米棒的制备、结构及电化学性能

以锡酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用水热法制备松球状SnO_2纳米棒负极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积仪(BET)及电化学测试仪测试材料的形貌、结构、比表面积和电化学性质。结果表明,制备的SnO_2纳米晶体形貌呈松球状且尺寸均匀,分散性良好,为典型的四方系金红石相结构,比表面积为110.3m2/g,且为Ⅳ型的介孔结构。在0.01~2.5V,以200mA/g进行充放电,材料的首次放电容量为1659.3mAh/g,经过50次循环后,放电容量保持313.9mAh/g,表现出较好的循环稳定性能。     

基于稻谷壳的多孔生物质碳锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以废弃的稻谷壳为原料,基于酸解-水热碳化-刻蚀法制备了无定形多孔碳材料,采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料结构及形貌,并结合恒流充放电技术测试了材料的电化学性能。结果表明,获得的无定形碳材料呈现出多孔结构,碳电极的首次可逆容量为171.6mAh/g,经历30次循环后依然能保持146.7mAh/g的可逆容量,比未刻蚀碳电极容量(96.3mAh/g)高52%。刻蚀碳电极表现出优异的循环稳定性能,缘于碳材料的多孔结构,可加快锂离子在本体材料和电极/电解液界面间的传输。     

无粘结剂三维石墨烯-硫正极的电化学性能研究

为提高电极中硫的负载量,采用水热法和热处理法制备了锂硫电池用无粘结剂三维石墨烯-硫正极材料,用比表面积测试仪、电子扫描电镜、电化学工作站以及电池测试系统对电极的比表面积、微观表面形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:所制备的无粘结剂三维石墨烯-硫电极的最高放电比容量为517.3 mAh/g,50次循环后,放电比容量仍能保持在448.9 mAh/g,表现出较高的比容量和良好的循环性能.     

Fe2O3纳米纤维锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

Fe₂O₃具有理论比容量高和价格低廉等特点, 已成为锂离子电池负极材料的研究热点之一。实验以不同质量比PVP/FeCl₃溶液为前驱体, 静电纺丝技术制备PVP/FeCl₃纳米纤维并热处理, 得到不同直径的Fe₂O₃纳米纤维负极材料, 并以水热合成法制备了Fe₂O₃纳米颗粒。利用X射线衍射、热重、红外光谱、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电等测试手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明, Fe₂O₃纳米纤维比Fe₂O₃纳米颗粒表现出更优的电化学性能, 直径为160 nm的Fe₂O₃纳米纤维负极材料的倍率性能和循环性能最佳, 材料在0.1 A/g电流密度下的可逆容量为827.3 mAh/g;在2 A/g电流密度下70次循环放电比容量有439.1 mAh/g。     

己二酸辅助溶胶-凝胶法合成Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能

以己二酸为络合剂,通过溶胶-凝胶法合成了具有优良电化学性能的电极材料Li4Ti5O12。采用XRD、SEM、恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:通过该法制备的样品为颗粒细小均匀的立方尖晶石Li4Ti5O12纯相,并显示出优良的电化学性能;0.1C倍率下首次放电比容量为169.59mAh/g,经过30充放电循环后仍然保持在158.17mAh/g。在2.0C倍率下,其可逆容量仍可达到124mAh/g,表现出良好的倍率性能。     

磷酸铁包覆纳米锰酸锂的改性研究

以水热法合成的纳米MnO2为模板,合成了以棒状结构为组成单元的球状LiMn2O4纳米材料,并首次用FePO4对其进行了表面包覆改性。通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对材料的结构、形貌及组成元素进行了分析,并测试了材料的电化学性能。结果表明,经过1%(质量分数)FePO4包覆的LiMn2O4材料的电化学性能得到明显改善,在1C下首次放电比容量达128.6mAh/g,循环100次后仍保持97.3mAh/g,容量保持率为75.7%;在0.1C下充电,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C、4C下连续放电,放电比容量分别可达131.2mAh/g、128.0mAh/g、127.1mAh/g、126.0mAh/g、117.8mAh/g、110.9mAh/g和104.6mAh/g。     

硅/石墨烯/碳复合材料的制备及其储锂性能研究

通过氧化、PDDA-PSS-PDDA改性、包覆石墨烯、复合对苯二胺、800℃碳化,从而制得硅/石墨烯/碳复合材料,并对其形貌及性能进行了研究。结果表明,石墨烯含量为200mL时,制备的复合材料作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,首次可逆充电比容量为957.2mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在761.0mAh/g。     

纳米二氧化锡/三维大孔石墨烯复合电极的制备及其储锂性能的研究

以维生素C(VC)为还原剂,通过溶剂热还原法制备了纳米二氧化锡/三维大孔石墨烯复合负极材料(SnO_2/3DGr)。SEM和TEM测试表明,SnO_2/3DGr具有均匀分布的微米级孔隙,其中SnO_2晶粒尺寸为6~8nm,且均匀分布在石墨烯片层表面。电化学测试表明所制备的SnO_2/3DGr复合电极材料具有优异的电化学性能,该材料在电流密度为100mA/g时,循环100周之后仍然具有1678mAh/g的可逆比容量,在极高电流密度5A/g下,仍然保持405mAh/g的可逆比容量,表现出非常优异的循环稳定性和倍率性能。该材料独特的三维大孔结构以及SnO_2与石墨烯的协同作用,很好地抑制了SnO_2在循环过程中的体积效应,大大改善了SnO_2负极材料的电化学性能。     

石墨烯/CdS量子点复合材料的电化学性能研究

原位合成法制备石墨烯/CdS量子点复合材料, 并考察其作为锂离子电池负极材料的电化学性能. 交流阻抗揭示电解质在石墨烯/CdS量子点复合材料表面形成稳定的SEI膜, 首次放电比容量达1264.7mAh/g, 循环20次后可逆容量为888.9mAh/g. 结果显示CdS量子点提高了石墨烯结构的稳定和层间传导性, 从而导致复合材料的电化学性能明显优于单独的石墨烯材料.     

纳米铝粒子电极的脱/嵌锂离子特性

带直流电弧等离子体气相蒸发法制备球状Al纳米粒子,并对其进行了XRD、TEM以及电极的脱/嵌锂离子循环性能表征。结果表明,制备出的Al粒子大小约为100 nm,表面包覆一层厚度不到1nm的非晶氧化物。使用Al纳米粒子制做的负极极片组装电池,研究了电流密度对其电化学特性的影响。结果表明,电池的首次充放电曲线和前10次循环性能曲线表明,电流密度最小的Al电极首次放电容量最大,为951.9 mAh/g.首次容量损失也最大,其循环稳定性能也相应变差:而电流密度最大的Al电极首次放电容量为879.7mAh/g,其循环稳定性能最佳。首次放电结束后,在电极材料中出现了两种化合物AlLi和Al₂Li₃,与测试出的放电容量相符。     

Fe-MOF衍生的Fe2O3@C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

通过前驱体MIL-88热解制备出具有碳壳包覆的纺锤状Fe_2O_3纳米粒子(Fe_2O_3@C)。当用来作为锂离子电池的负极材料时,这种具有碳包覆的Fe_2O_3纳米粒子不仅可以促进电极与电解液的接触、调节循环测试所引起的体积变化,而且可以提高电极的导电性。得益于这种独特的碳包覆的框架结构,该复合材料展示出1350 mAh/g的高首次放电比容量,以及优异的循环性能(循环100圈后得到800 mAh/g的可逆比容量)和倍率性能。     

水热法合成不同形貌的二硫化钼及其电容性能

以钼酸铵作为钼源,硫脲作为硫源和还原剂,通过添加不同的表面活性剂(CTAB、SDBS和PVP),采用水热法成功合成了不同形貌和尺寸的二硫化钼。形貌和结构表征(XRD、Raman、SEM和TEM等)表明,通过改变反应体系中的表面活性剂可以控制二硫化钼样品的形貌与晶粒尺寸。电化学电容性能测试(循环伏安曲线、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱)表明,二硫化钼的形貌与尺寸对其电容性能有显著影响。在电流密度为1A/g时,添加SDBS制备的片状二硫化钼初始比容量高达221.2F/g,经过500次循环后比容量仍保持在148F/g,表现出优异的循环稳定性,是一种性能优异的超级电容器电极材料。     

择优取向SnS2纳米片的可控制备和储钠性能研究

作为储钠负极材料,二硫化锡(SnS_2)来源广泛,且具有较高的理论比容量(837 mAh/g)。然而由于其晶体结构的各项异性,充放电过程中Na~+嵌入和脱出存在方向性,因此,可控调节SnS_2片层材料生长方向,并深入研究生长取向对电化学性能的影响机理至关重要。采用水热法,于SnS_2材料生长过程中引入表面活性剂聚乙二醇(PEG),制备具有不同生长取向的SnS_2片层材料,其中以(101)面择尤生长的SnS_2纳米片可以提供较丰富的电化学反应活性位点以及快速的Na~+迁移路径,从而加快电极反应动力学,因此电极表现出优异的倍率特性:在0.1 A/g电流密度下的可逆比容量为367 mAh/g,在更大电流密度2 A/g下的比容量依然有284 mAh/g。     

冷冻干燥辅助法制备具有增强储锂性能的介孔NiMoO4纳米簇

采用一种简便、绿色的冷冻干燥法制备介孔NiMoO4纳米簇.作为锂离子电池负极材料,介孔NiMoO4纳米簇展现出较高的比容量和倍率性能,在0.2 A/g的电流密度下循环100圈,其可逆容量维持在1104.8 mAh/g,每圈容量损失仅0.09％.即使在1.0 A/g和2.0 A/g的电流密度下,其可逆容量依然能分别维持在664.7mAh/g和468.4 mAh/g.此外,以介孔NiMoO4纳米簇为负极、商用LiFePO4为正极组装所得的全电池,在0.1 C(1 C=170 mA/g)下,容量稳定在152.1 mAh/g.介孔NiMoO4纳米簇电化学性能的提高与其独特的介孔结构、较短的锂离子扩散途径密切相关.本工作为设计高储锂性能多孔电极材料提供一个新的视角.     

三维多孔C球包覆纳米SnO2复合材料的电化学性能研究

以葡萄糖为碳源,锡酸钠为锡源,通过水热法制备了三维多孔C球包覆纳米SnO2复合材料。结果表明:样品的XRD谱线都出现SnO2的特征峰,多孔SnO2/C球尺寸为100nm左右,10～50nm的SnO2颗粒被均匀地包覆在约30nm的多孔碳层中。考察了水热时间对复合材料电化学性能的影响,在水热时间6h、烧结温度500℃、烧结保温时间2h的条件下,复合电极材料具有较高的可逆容量,首次可逆比容量为581.0mAh/g,首次放充电(嵌脱锂)效率为66.48%,经50次循环后,充电比容量保持在502.9mAh/g,循环效率为99.9%,具有较好的循环性能。     

碳纳米粉用于锂离子电池负极材料的研究

采用XRD,SEM,IR光谱和物理测试等方法,研究了碳纳米粉的结构与性能及电化学性能。结果表明碳纳米粉的粒度为30nm,具有石墨结构,碳纳米粉的首次放电比容量为391.5mAh/g,首次循环可逆比容量是336.0mAh/g,不可逆容量仅是21.9mAh/g。碳纳米粉的循环伏安曲线的峰形与峰位基本相同,没有还原电流峰。结果显示碳纳米粉适用于做锂离子电池负极材料。     

添加有NiOOH的混合晶型Ni(OH)_2的电化学性能研究

采用络合沉淀法制备了具有特殊表面纳米片状结构的微米级混合晶型氢氧化镍,并研究了添加化学氧化NiOOH纳米颗粒对上述材料电化学性能的影响.采用SEM、XRD等手段表征了样品的形貌及物相特征,并考察了其作为镍氢电池正极活性材料的电化学性能.结果表明:添加的纳米片状β-NiOOH随机分布在氢氧化镍表面.以制备的样品为正极材料组装成镍氢模拟电池,在0.2C充放电条件下,制备材料的放电比容量可达306mAh/g;添加NiOOH能有效地改善镍电极的电化学性能,添加量为7wt%时,0.2C充放电条件下样品放电比容量为326mAh/g,在2C充放电条件下放电比容量可达311mAh/g.     

沥青炭包覆微晶石墨用作锂离子电池负极材料的研究

针对微晶石墨振实密度低和首次库仑效率低的缺点,采用真空浸渍-炭化工艺对微晶石墨进行沥青炭包覆改性,利用XRD、拉曼光谱和SEM等分析了炭包覆前后微晶石墨的结构和表面形貌,利用比表面测试仪测试了样品的BET比表面积,利用振实密度仪测定振实密度,并通过恒电流充放电和循环伏安等测试了样品的电化学性能。结果表明,炭包覆后微晶石墨的石墨化度略有降低,拉曼R值由0.63增大至0.85;颗粒表面更光滑平整,BET比表面积降低0.9m2/g,振实密度从0.95g/cm3提高至1.08g/cm3;不可逆容量损失从121mAh/g减小到44mAh/g,可逆容量从300mAh/g提高到320mAh/g,首次库仑效率从71.2%提高到87.4%,而且循环性能得到明显改善。