膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究

报道了以超低温膨胀石墨作为锂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)对其物相、表面形貌及结构进行表征;利用恒电流充/放电对其电化学性能进行了测试。结果表明:超低温膨胀石墨呈现出蜂窝状多孔结构,比表面积为54 m~2/g。该材料表现出较好的脱/嵌锂容量和良好的循环性能,在100 m A/g的电流密度下,首次可逆比容量达到410 m Ah/g;循环220次后,比容量仍能维持在400 m Ah/g,容量保持率高于95%,是一种具有很好应用前景的储锂负极材料。     

石墨烯负载NiO纳米盘的制备与储锂性能

采用水热-自组装法制备了石墨烯负载氢氧化镍纳米盘,再将其煅烧处理,得到石墨烯负载氧化镍纳米盘(GANON)复合材料。研究表明,这种独特的2D-2D复合材料中石墨烯片层与Ni O纳米盘之间具有较大的接触面积,提高了不同基元之间的电子输运性能,并增强了其结构稳定性,从而实现较高的储锂容量和良好的循环性能。GANON电极的首周放电和充电比容量分别为1 103.7和685.7 m Ah/g,首次库仑效率为62.1%;30周的充电比容量为624.2 m Ah/g,容量保持率为91%。GANON电极的可逆转化储锂反应主要分两步进行;其复合材料较好的结构稳定性能有效抑制电极表面SEI膜的反复破损/修复过程。     

钠源对P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2性能的影响

采用不同钠源在醋酸盐燃烧下合成P2结构的Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2正极材料。通过XRD、SEM及循环伏安、电化学阻抗谱等测试,分析钠源对材料结构、形貌及电化学性能的影响。以碳酸钠为钠源合成的样品的层状结构较好、颗粒粒径较均一,电化学性能最好。该材料以0.1 C在2.0~4.0 V循环,首次放电比容量为89.8 m Ah/g,库仑效率为123.3%。1.0 C首次放电比容量为74.3 m Ah/g,第50次循环的放电比容量为71.1 m Ah/g,容量保持率为95.7%。     

ClO_4~-插层LDH的合成、离子交换及性能

采用共沉淀-水热处理路线合成以ClO_4~-为层间阴离子的镍铝层状氢氧化物,通过离子交换的方法制备以Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)为阴离子的层状氢氧化物(LDH)。用XRD、IR和SEM测试分析材料的结构、层间阴离子和形貌,用循环伏安、恒流充放电测试研究电化学性能。相对于其他阴离子,离子交换层间阴离子为CO_3~(2-)时,以800 m A/g的电流在0~0.6 V循环,首次放电比容量为182.7 m Ah/g,第9次循环达到最大放电比容量328.7 m Ah/g,随后缓慢降低,第100次循环的放电比容量为265.1 m Ah/g,最大单个镍原子电子转移数为1.52。     

碳酸亚铁的制备及电化学性能

以Fe SO4·7H2O和尿素为原料,通过水热法一步制备负极材料碳酸亚铁(FeCO3)。用XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。制备的Fe CO3为菱铁矿结构。以200 m A/g的电流在0.05~3.00 V充放电,FeCO3负极的首次放电比容量为1 146 m Ah/g,经过50次循环,放电比容量保持在559 m Ah/g。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

水热法制备蜂窝状ZnCo_2O_4/rGO

以石墨烯为基底,用水热法制备蜂窝状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/还原氧化石墨烯(rGO)微球复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的结构和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试复合材料的电化学性能。石墨烯的加入,可改变ZnCo_2O_4颗粒的形貌,并改善复合材料作为锂离子电池负极活性物质的电化学性能。以500 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,复合材料的首次放电比容量为1 326.7 m Ah/g,第70次循环的放电比容量为1 212.4 m Ah/g。     

非晶态磷酸铁的沉淀反应机理及性能

采用微反应器合成正极材料纳米磷酸铁(Fe PO4),对样品进行分析,并研究沉淀反应的机理。微反应器能将Fe PO4的颗粒尺寸控制在20~30 nm,同时非晶态Fe PO4的电化学性能较好。以0.1 C的电流在4.2~2.5 V充放电,前驱体以及在350℃、400℃、450℃、500℃焙烧样品的首次放电比容量分别为115.0 m Ah/g、99.5 m Ah/g、82.5 m Ah/g、63.5 m Ah/g和41.0 m Ah/g;以科琴黑作为导电剂,采用400℃下焙烧制备的Fe PO4组装电池,首次放电比容量达140.0 m Ah/g,循环30次的容量保持率为78.2%。     

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。     

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。     

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。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM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。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的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。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。     

粘合剂对于锂-硫电池正极性能的影响

选用LA132、海藻酸钠、β-环糊精和PVDF四种粘合剂应用于锂硫电池正极中,采用恒流充放电、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等方法考察了不同粘合剂对锂硫电池电化学性能的影响。其中以海藻酸钠为粘合剂的正极循环性能和倍率性能最为优异,在电流密度100 m A/g下,115次循环后放电比容量为757 m Ah/g,容量保持率达70%。在1 000m A/g电流密度下,放电比容量达到600 m Ah/g。     

Sn-Co-Zn纳米棒阵列合金电极的制备及性能

采用液相法制备铜纳米棒阵列,并用作锂离子电池负极集流体,通过电沉积制备Sn-Co-Zn纳米棒阵列合金电极。合金电极主要是由Co Sn、Co Sn2和单质Zn组成的混晶。以1 C在0.02~1.50 V循环,合金电极首次循环的放电比容量为813.8 m Ah/g,库仑效率为87.5%,第50次循环的放电比容量为467.0 m Ah/g。电极活性材料多相结构及纳米阵列间隙,可缓解嵌锂过程中的体积膨胀。     

纳米SnO_2/C微球材料的制备及电化学性能表征

采用化学沉淀法,并通过进一步的水热反应,制备得到纳米二氧化锡颗粒,通过TEM分析知纳米二氧化锡颗粒的粒径约为5 nm;通过2,4-二羟基苯甲酸和甲醛之间的缩合反应,在体系中加入纳米二氧化锡颗粒,再通过水洗和热处理等步骤制备了纳米SnO_2/C碳包覆微球,控制加入二氧化锡纳米颗粒的质量制备了不同样品来探究其对材料形貌及性能的影响。研究表明,当添加纳米二氧化锡含量为40%时,纳米SnO_2/C复合材料的电化学性能最佳。在电流密度为100 m A/g充放电时,首次可逆比容量为825.2 m Ah/g,第100次循环的可逆比容量为593.2 m Ah/g,容量保持率达71.9%。     

以竹炭负载MnS、S复合材料为正极的锂硫电池

为提高锂硫电池的循环性能,采用水热法制备负载有硫化锰(MnS)的竹炭(BC)复合材料MnS@BC,通过热复合获得负载S的BC复合材料S-BC和负载S、MnS的BC复合材料S-MnS@BC。SEM和XRD分析表明:MnS@BC中MnS可填充BC表面的孔洞,并呈不均匀分布;没有出现MnS的衍射峰。电化学性能测试结果表明:负载于BC上的MnS本身没有电化学活性,但对多硫离子的氧化还原过程有催化作用,可提高电极的可逆性。S-MnS@BC复合材料电极以100 m A/g的电流在1.5~3.0 V充放电,首次放电比容量为1 346.1 m Ah/g,第50次循环的放电比容量保持在504.0 m Ah/g,在同等条件下的性能好于S-BC复合材料,表现出较轻的"飞梭效应"和较好的循环性能。     

锂离子电池正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2合成及表征

以过渡金属硫酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀法合成锂离子电池富锂正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:900℃煅烧10 h合成的样品具有较好的层状结构和优异的电化学性能;在30℃以0.1 C的电流密度充放电,2.0~4.8 V电位范围内首次放电比容量高达270.1 m Ah/g,循环100次后放电比容量为212.6 m Ah/g;该材料还表现出较好的倍率性能,以5 C充放电时还有120 m Ah/g的放电比容量。     

高温热处理制备硫/碳正极材料的电化学性能

分别以气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)作为单质硫载体,通过高温热处理制备锂硫电池用S/C正极材料。采用SEM、XRD、热重分析(TG)、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构及电化学性能。碳材料形态对锂硫电池的放电比容量和循环性能有重要影响,S/VGCF复合材料的电化学性能较好。以0.1 C的电流在1.5~3.0 V充放电,首次和第100次循环的放电比容量分别为1 204.87 m Ah/g、547.62 m Ah/g。     

锂离子电池隔膜用熔喷非织造布的性能

选取3种熔喷非织造布,观察表面形态,测试厚度、面密度、孔隙率、吸液率及电化学性能。厚度为0.23 mm、面密度为41 g/m~2的试样2所组装的锂离子电池,具有较好的性能。在2.0~4.3 V充放电,电流为0.5 C时的放电比容量达到115 m Ah/g,在大电流放电时仍有较好的性能,如电流为5.0 C时,放电比容量约为80 m Ah/g。     

烧结时间对溶剂热法合成Na2Ti3O7性能的影响

采用氯化胆碱/乙二醇体系溶剂热法成功合成了微/纳米片状Na_2Ti_3O_7负极材料,分析了烧结时间对材料的结构、形貌及电化学性能的影响。随着烧结时间的延长,材料的片状大小逐渐变小,并发生团聚现象。当烧结时间为7 h时,材料的形貌均匀,堆积紧实,且具有较好的电化学性能,以1 C在0.01～2.50 V循环100次后,放电比容量仍保持在122. 1 m Ah/g。