2-甲基噻吩对锂硫电池电化学性能的影响

通过充放电测试考察了电解液添加剂2-甲基噻吩的含量对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,添加2%(质量分数)的2-甲基噻吩能有效改善锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到49.6%,前50次的平均库仑效率由60%提高到75%。     

聚合物电解液添加剂对锂硫电池性能的影响

采用聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物电解液添加剂,通过充放电测试研究了这些添加剂对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,添加2%(质量分数)电解液添加剂PVP能有效提高锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到50.8%,首次循环库仑效率由60.2%提高到95.3%。     

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。     

石墨烯复合材料制备、性能及其在AR/VR的应用

以经过活化处理后的石墨烯(AG)为主要材料,通过化学还原法制备石墨烯负载硫的复合正极材料AG/S,并对所得材料进行SEM、TEM及电化学分析测试。测试结果表明,当电流密度为500和1 000 m A/g时,AG/S复合正极材料的首次放电比容量分别为1 448.6、1 308.9 m Ah/g。经过200次循环后,其放电比容量分别为910.8和718.5 m Ah/g,循环时的库仑效率均大于95%。这说明制备所得AG/S复合正极材料的库仑效率及循环性能均较好,能够适应AR/VR技术未来的发展需求。     

刻蚀多壁碳纳米管/硫复合物的制备及性能

采用水热高温高压法用KOH刻蚀多壁碳纳米管(MWCNT),得到管长较短、管壁多孔的刻蚀MWCNT,用水热原位沉积法将刻蚀前后的MWCNT与硫复合。采用SEM、高角度环形暗场(HAADF)、XRD、比表面积分析、热重分析(TGA)、循环伏安和恒流充放电等方法对材料进行测试。刻蚀MWCNT与硫复合均匀,含硫量为80%的刻蚀MWCNT/S具有良好的电化学性能,在1.5~2.8 V充放电,0.1 C首次放电比容量为1 118.9 m Ah/g,0.2 C首次放电比容量为717.6 m Ah/g,50次循环后比容量仍保持在607.6 m Ah/g,循环稳定性良好,库仑效率可达90%。     

TiO_2纳米材料在锂硫电池正极中的应用

实验采用的TiO_2纳米材料是通过水热合成法制备并进行碳化得到。将所得的TiO_2纳米材料作为硫载体,用熔融吸附法缓慢将硫单质融入载体中,最后得到C/S/TiO_2复合正极材料。材料的结构表征主要采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),结果表明,TiO_2基体由大小在40~60 nm范围内的颗粒聚集成薄片,薄片为微米级。实验采用335m A/g的电流密度对组装的扣式电池进行电化学性能测试。结果表明,C/S/TiO_2复合材料的首次放电比容量可达到1 512 m Ah/g,经过100次循环后放电比容量为710 m Ah/g;当采用0.5 C放电时,电池的放电比容量为869 m Ah/g,随着充放电倍率由0.8 C增加到2 C,电池的可逆比容量依次为794、722、668 m Ah/g,表明通过加入TiO_2,在大的充放电密度下电池的循环稳定性得到了很大的提高。     

高容量富锂层状材料Li_2MnO_3·2LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2的制备与表征

通过共沉淀法制备了富锂层状正极材料Li2Mn O3·2 Li Ni0.5Mn0.5O2,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、循环伏安和恒流充放电测试对其结构和电化学性能进行了表征。研究结果表明富锂正极材料Li2Mn03·2 Li Ni0.5Mn0.5O2具有相对高的比容量及良好的循环性能,首次放电比容量为187.2 m Ah/g,首次充放电库仑效率为74.3%,第二次充放电库仑效率升至97.6%。经过30次循环,放电比容量仍有156.8 m Ah/g,容量保持率为83.7%。     

S/TiO2复合材料在锂硫电池中的应用

采用单质硫与TiO_2在一定条件下合成一种新型S/TiO_2复合正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合正极材料的结构和形貌进行了分析,并通过循环伏安法、电池充放电测试和交流阻抗测试研究了材料的电化学性能。结果表明:此正极材料表现出比较好的电化学性能,其初始放电比容量达到731 mAh/g,40次循环后放电比容量仍有563 mAh/g。     

锂硫电池硫-碳正极材料的制备及电化学性能

以碳化树脂微球的方法制备了孔径小于0.6 nm的微孔碳球,通过热处理的方式制备了微孔碳球负载小硫分子的A-MRF/S复合材料。S EM、EDS和XRD结果表明硫以小硫分子S2-4的形式均匀存在于微孔碳球中。充放电测试表明:在0.2 C电流密度下,A-MRF/S正极首次放电比容量为847.1 mAh/g,100次循环后,比容量仍保持在630.5 mAh/g,且每圈的库仑效率均接近100%;在2 C电流密度下,A-MRF/S正极的放电比容量仍有539.7 mAh/g。A-MRF/S正极优异的循环性能、库仑效率和倍率性能,主要得益于小硫分子固-固转变的电化学反应过程。     

泡沫镍上生长纳米片ZnCo_2O_4负极材料

采用水热法和烧结法在泡沫镍基底上制备锂离子电池负极材料钴酸锌(ZnCo_2O_4),用XRD、SEM分析物相结构与形貌,用恒流充放电、循环伏安测试电化学性能。合成的ZnCo_2O_4纳米薄片呈横竖交错的叶状。ZnCo_2O_4/泡沫镍复合电极可缓冲充放电过程中的体积膨胀效应,改善体系的循环性能。以100 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,首次放电比容量为1 301.7 mAh/g,首次库仑效率为85.5%,循环50次,可逆比容量仍保持在1 249.5 mAh/g。     

锂离子电池Si/C/G复合负极材料的制备及性能研究

以纳米硅粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、人造石墨为原料,采用喷雾干燥和高温热解制备了Si/C/石墨复合负极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒电流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。复合材料电极电化学测试显示,当热分解温度为600℃得到的复合材料,以电流密度为100 mA/g充放电时,电极材料首次放电比容量为953.5 mAh/g,首次库仑效率为85.3%,50次循环容量保持率为87.2%。聚乙烯吡咯烷酮热解形成碳包覆的结构,以及石墨基体能有效地改善硅基负极材料的电化学性能。     

钠离子电池负极复合材料的性能及稳定性改善

将无毒红磷作为原材料,通过化学还原和高能球磨的方法制备得到黑鳞、P/SnSb/C钠离子电池负极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电和循环伏安测试对材料的形貌特征、物相结构及电化学性能进行分析。实验发现,加入导电炭黑及SnSb后,可使黑鳞的导电性能得到提升,进而提高结构的稳定性。以100 m A/g的电流密度在0.01~3.00 V的条件下循环,P/SnSb/C的首次放电比容量为776.25 m Ah/g,首次库仑效率为83.5%,第50次循环的放电比容量为556.45 m Ah/g,库仑效率为98.9%。     

锂硫电池硫-导电炭黑复合正极材料的研究

采用富含微孔的导电炭黑BP2000和无孔导电炭黑VXC72作为导电载体材料,分别与单质硫进行复合制备硫-导电炭黑复合材料,研究微孔孔隙对硫-导电炭黑复合材料电化学性能的影响。通过扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射光谱法(XRD)、低温氮气吸附法对该材料进行了结构表征,利用循环伏安扫描和恒电流充放电技术对复合材料的电化学性能进行了测试。结果表明:硫与导电炭黑复合后,能较好地改善单质硫的导电性和电化学性能,具有高比表面积微孔结构的炭黑BP2000因其高吸附性可限制聚硫离子的溶解和扩散,表现出较高的比容量和较好的大电流充放电能力。样品S/BP2000在100 mA/g充放电时,首周放电比容量达1 274.4 mAh/g,硫的利用率达到了76.1%;在1 600mA/g的大电流密度充放电时,其放电容量明显高于S/VXC72与单质硫电极,并表现出较好的倍率性能;经过120次循环后充放电效率保持在99.1%,较之普通硫电极其电化学性能得到显著改善。     

S含量对S/AB复合正极材料性能影响

为研究S含量对S/AB复合正极材料的性能影响,将单质硫(S)与乙炔黑(AB)分别以3∶1、4∶1和5∶1比例复合,热处理后制得不同的复合正极材料。分别测试单质硫与乙炔黑的组织结构以及电池的交流阻抗谱、循环伏安特性和充放电特性等电化学性能。结果表明,S∶AB=4∶1时,S/AB复合正极材料在0.1 C的放电倍率下首次放电容量最高,达到899.86 mA·h/g,但20次循环后,库仑效率仅为38.45%,说明乙炔黑(AB)的颗粒状结构不能有效防止锂硫电池活性物质的损失。     

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。     

氧化锡/石墨锂离子电池负极材料的研究

通过溶胶凝胶法引入石墨材料合成SnO2/石墨复合材料,X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)研究表明,两种材料的形貌和结构均保持了自身的特点。电性能研究显示石墨材料对改善SnO2的循环性能效果明显。含碳量为80%的复合材料,首次可逆比容量为397.2 mAh/g,库仑效率为80.9%,50次循环之后容量保持率为71.5%。     

锂硫电池用LiPFSD/PVDF/SiO2复合膜的研究

锂硫电池正极活性物质理论比容量高达1 675 m Ah/g,单质硫具有环境友好,资源丰富,价格低廉等优点,因此,锂硫电池最有希望成为下一代二次电池的有力竞争者。硝酸锂是抑制锂硫电池飞梭的常用添加剂,会随着电池循环不断被消耗。不断消耗的硝酸锂难以长期抑制硫负载量较高电池的飞梭。有研究表明锂离子选择透过性聚合物电解质膜能够有效抑制飞梭效应。将聚偏氟乙烯(PVDF)和SiO_2改性并与Celgard膜复合的全氟磺酸双氰胺锂(LiPFSD)单离子聚合物电解质膜应用于锂硫电池中,研究了电解液中无硝酸锂条件下,复合膜对电池性能的影响。膜的厚度为15μm,膜内添加20%PVDF和10%SiO_2,正极硫负载量3.5 mg/cm2的锂硫电池,其首次放电比容量为995 m Ah/g,0.1 C下50次循环后放电比容量为798 m Ah/g,库仑效率维持80%以上。     

Co/SiO_x/C复合负极材料的制备及电化学性能研究

以CoCl2·6 H2O、正硅酸乙酯(TEOS)、蔗糖为原料,水热法制备Co/SiO_x/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电测试等方法研究了热处理温度和Co/Si摩尔比对复合材料组成、颗粒形貌和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度为500℃、Co/Si摩尔比为1/5时制备的复合材料表现出优异的循环性能和较高的比容量,50次循环后可逆比容量保持在763.1 m Ah/g。随钴元素含量的增加,复合材料的首次库仑效率有所提高。     

水热法合成硫化铜微米花及其电化学性能

以氯化铜(CuCl2·2 H2O)为铜源,硫脲(CH4N2S)为硫源,聚乙二醇(PEG)为表面活性剂,采用水热法于150℃反应10 h成功制备出由纳米片组成的硫化铜(CuS)微米花,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品的组成和形貌进行表征,利用倍率充放电、循环伏安法(CV)以及电化学交流阻抗测试对样品的电化学性能进行研究,讨论了Cu7.2S4的存在对材料电化学性能的影响.分析结果表明:通过水热法制备得到的CuS微米花的首次放电比容量为765.2 mAh/g,首次充电比容量为318.9 mAh/g,库仑效率为41.68％;CuS/Cu7.2S4材料的首次放电比容量为817 mAh/g,首次充电比容量为477.2 mAh/g,库仑效率为58.41％,相较而言,CuS/Cu7.2S4材料的电化学性能比纯相CuS略有提升.     

硫碳比对Li-S电池性能的影响

分别制备硫碳比为6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的Li-S电池正极材料。采用XRD分析了这4种正极材料的成分结构,用场发射扫描电子显微镜观察了它们的形貌,利用交流阻抗谱、循环伏安和电池充放电测试电池的电化学性能。结果表明:正极材料S∶C=8∶2时,电池在0.2 C放电倍率下,首次放电容量为1299 m Ah/g,100次循环后仍能保持570 m Ah/g左右,经过20次循环后电池的库仑效率仍稳定在99%左右,性能明显优于其他3种正极材料组成的电池。