微米级P-Si@a-TiO2负极材料的制备及电化学性能

以微米级Al-Si合金粉为原料,采用去合金法和溶胶-凝胶法制备了无定形TiO2包覆珊瑚状多孔Si结构的复合材料(记为P-Si@a-TiO2),通过XRD、XPS、SEM和TEM对复合材料的结构和形貌进行了表征,分析并揭示了TiO2层的制备机理及包覆层厚度对复合材料电化学性能的影响.结果表明,珊瑚状多孔Si结构和适当厚度的包覆层可以有效缓冲材料的体积膨胀,提高电极的循环稳定性.当TiO2包覆层约为10 nm时,对材料的改性效果最佳.此时的P-Si@a-TiO2的电极电势差仅为0.321 V,在1.0 A/g电流密度下循环50次后具有1357.4 mA·h/g的放电比容量,展现出优越的电化学性能.     

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%。     

Zn~(2+)掺杂纳米SnO_2负极材料的制备及电化学性能研究

采用水热法,以锡酸钠为原料,醋酸锌为锌料,制备出锌掺杂量不同的SnO_2纳米负极材料。电压在0.01~3.0 V,电流密度为100 m A/g的条件下进行电化学测试,结果表明锌掺杂量10%的SnO_2材料首次放电容量可达1895.3 m Ah/g,50次循环后放容量保持206.1 m Ah/g。因此,锌掺杂量10%的SnO_2材料有较好的电化学性能。     

酸度对水热法合成介孔纳米TiO2的结构及电化学性能的影响

以Ti(SO4)2和十六烷基三甲基溴化铵为原料,采用水热法在不同酸度下制备了具有介孔结构的纳米TiO2。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N2脱附吸附测试及充放电性能测试研究了溶液的酸度对介孔TiO2纳米粒子的结构及电化学性能的影响。研究结果表明,与pH 0.45和1.02相比,pH 0.80时合成的纳米TiO2的比表面积更大,电化学性能更好,首次放电比容量为240.7 mAh.g-1,100次循环后其放电比容量为122.6 mAh.g-1。     

LiCoO2的制备及电化学性能研究

采用高温固相反应法在工业级别的设备上制备了一系列LiCoO2样品。运用SEM和XRD分析技术研究了样品微观形貌和晶相结构。将LiCoO2样品制成工作电极，组装了试验电池进行充放电循环测试。结果表明，不同原料来源对LiCoO2结构与电化学性能有一定的影响。烧结温度对LiCoO2晶相结构、晶化程度、结构致密性及稳定性有显著影响。在800℃和900℃条件下合成的LiCoO2都具有电化学活性，首次充电容量均大于130mA.h.g^-1。     

中空八面体锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及电化学性能

以醋酸锂、磷酸、七水合硫酸亚铁为原料,聚乙二醇为分散剂,通过一步水热法制备得到中空八面体LiFePO_4锂离子电池正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试仪对样品晶型、形电化学性能进行了表征测试。研究结果表明,在2.5~4.2 V电压范围内,以0.1 C(17 mA/g)倍率进行充放电,样品首次放电比容量为129.6 mA·h/g;0.2、0.5、1、2和5 C的充放电倍率时,首次放电比容量分别达到123.6、119.7、114.1、99.5g和90.6 mA·h/g。10 C的充放电倍率时首次放电比容量为84.3 mA·h/g,说明中空八面体LiFePO_4在高倍率下表现出优异的电化学性能。     

一维纳米结构SnO2的制备及其电化学性能研究

用SnCl4·5H2O、水合肼为原料,采用水热法制备一维纳米结构SnO2。X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）结果表明：制备的一维纳米结构的SnO2为四方相结构,其直径为0．5—2．5μm,长度约几百微米。恒电流充放电测试结果显示：在电流密度为160mAhg^-1（0．2C）时,该SnO2材料的首次放电容量为1780mAhg^-1,第二十周期放电容量保持到468mAhg^-1;从第三周期开始,库仑效率均保持在90％以上。以上结果表明这种材料具有较高的储锂容量和较好的可逆性能,是一种有前景的锂离子电池负极材料。     

LiMn2O4正极材料高温电化学性能的研究

采用固相反应法制备了正极材料LiMn2O4与LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1，对它们进行XRD和SEM测试，并组装成双电极实验电池进行高温电化学性能比较。结果表明：Al^3 与F^-1掺杂的LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1具有较好的尖晶石结构及微观形貌，不同于LiMn2O4，在高温(55℃)下充放电时，LiAl0.1Mn1.9O3.9F0．1经过15次循环后，容量为110mAh/g，保持在96％以上，交流阻抗研究也显示了其良好的电化学性能。     

锂离子蓄电池正极材料LiCoO2的制备与电化学性能研究

以Co3O4为Co源、Li2O2为Li源、非水介质为分散剂,采用改进高温固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiCoO2,并采用XRD和电化学性能评价考察了不同合成条件对材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,材料的合成温度、前驱物的纯度和处理方法对材料的结构,充放电容量和循环性能有较显著的影响,焙烧时间对材料的电化学性能影响相对较小,以优化的最佳合成条件制备正极材料,材料的充放电比容量均大小于150mAh/g,效率在96．0－99．9％之间,循环100次后,材料的充放电比容量仍大于146mAh/g,容量保持率大于97．3％,优于常规固相反应法所得结果,显示了较好的应用前景。     

纳米结构TiO_2作为锂离子电池负极材料的应用

TiO2作为新兴的锂离子电池负极活性材料受到广大关注,纳米结构TiO2由于其独特的结构和性质,电学性能显著提高。本文简要介绍了锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2、板钛矿型TiO2和TiO2-B作为电池负极材料的研究进展,比较了不同晶型之间的结构差异以及脱嵌锂机理,探究了TiO2倍率性能和循环性能不佳的原因,并提出的可能的解决方案在于TiO2的小尺寸化和结构功能化。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

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。     

Ag掺杂VO2(B)正极材料的合成及其电化学性能

以V₂O₅、C₁₂H₂₂O₁₁和AgNO₃为原料,采用水热法制备Ag掺杂VO₂（B）正极材料,通过XRD、FESEM、XPS、EDS、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）等表征手段,研究掺Ag对VO₂（B）的结构、形貌及电化学性能的变化规律。结果表明,当掺杂量为0.43%（atom）时,样品（Ag₁）首次放电比容量为340.5 mA·h·g^-1,较未掺杂样品（Ag₀）提高了80.5%。当掺杂量为1.28%（atom）时,样品（Ag₃）表现出最好的循环稳定性,首次放电容量为213.6 mA·h·g^-1,100次循环后,容量保持率为58.3%。     

Preparation,structural, and characterizations of SnO2-coated TiNb2O7 anode materials for lithium-ion batteries

SnO₂-coated TiNb₂O₇ powders were synthesized via the solution coating method in the present research. The SnO₂ layers with a thickness of 3–5 nm were homogeneously coated on the surface of TiNb₂O₇ particles. TiNb₂O₇ coated with SnO₂ of 5 mol% with high Li⁺ diffusion coefficient delivered the discharge capacity of 319.5 mAh/g, which was 6.6% higher than that of the non-coated samples. The enhancement of capacity for the coated TiNb₂O₇ was owing to the low charge-transfer resistance of 17.5 Ω in contrary to the non-coated TiNb₂O₇ (27.8 Ω). SnO₂-coated TiNb₂O₇ possessed an improved capacity retention of 85.2% at 5 C after 100 cycles, superior to the non-coated TiNb₂O₇ (79.8%). On the other hand, the excessive amounts of SnO₂ coating led to the reduction in the capacity of the prepared samples. The excessive amounts of SnO₂ layers suppressed the Li⁺ diffusion and increased the charge-transfer resistance. The obtained results in this study indicated that coating of TiNb₂O₇ with appropriate amounts of SnO₂ significantly improved the electrochemical performance of TiNb₂O₇.     

整形和表面改性对人造石墨负极材料性能的影响

在对不同来源人造石墨原料进行理化性能分析的基础上,按照相同的工艺条件制成负极材料,比较了原料来源不同的人造石墨用作锂离子电池负极材料的性能。再以同一来源人造石墨为原料,采用不同设备、不同工艺、不同含量沥青进行整形、炭包覆及表面氧化改性处理,探讨了不同工艺处理对所制备的人造石墨负极材料的粒度分布、振实密度、比表面积和电化学性能的影响。结果表明,整形工艺与设备、炭包覆和表面氧化改性处理对提高负极材料的性能具有重要的作用。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

硬币状氧化镍的制备及其电化学性能研究

通过均匀沉淀法,以氨水作为络合剂,制备了β-氢氧化镍,经450℃煅烧处理得到纳米氧化镍,通过充放电测试和循环伏安测试研究了该产物作为锂离子电池负极材料的电化学性能.XRD、IR表明,反应产物为纯相,SEM和TEM表明,产物形貌为硬币状的特殊形貌.在放电电位区间0.01～3.0 V vs Li/Li＋,0.2C倍率下充放电,初始容量1 050 mAh/g,第2次容量损失35.8％,50次循环后,质量比容量为355 mAh/g,硬币状纳米氧化镍其特殊的形貌具有较大的比表面积,增加了电化学活性点,降低了界面反应的极化,从而提高了NiO电极的电化学性能.