层状MnO_2纳米带的插层质子化及其与氧化石墨烯复合材料的电化学性能

利用KMnO_4和MnCl_2在高浓度KOH溶液中发生氧化还原反应,再经200℃保温48 h后合成K~+插层的α-MnO_2纳米材料,之后利用过硫酸铵进行质子化,并以氧化石墨烯水溶液作为溶剂制备氧化石墨烯(GO)复合物/层状Mn O2(GO/MnO_2)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对制备的材料进行物相和形貌表征,并将其作为超级电容器的电极材料在1M KOH溶液中进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)等电化学性能测试。结果表明:K+插层的MnO_2具有纳米带形貌,长度可达5～12μm,宽约500 nm。质子化后仍可保持较高的结晶度和带状形貌。此外,通过复合GO,可显著提高Mn O2的电化学性能,层状MnO_2纳米带/GO复合物在0.5 A/g的电流密度下比电容高达750 F/g。     

花状Co–Ni氢氧化物电极材料的制备与电化学特性

采用原位生长法, 以硝酸钴和氨水为原料、硝酸铵为生长剂, 制备生长在泡沫镍上的Co (OH)₂电极材料, 并在此基础上对其进行镍添加改性, 旨在得到比电容高、循环性能好的Co–Ni氢氧化物电极材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对Co–Ni氢氧化物电极材料进行物相和微观形貌分析; 通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对Co–Ni氢氧化物电极材料的电化学性能进行分析和表征。结果表明: 镍添加使材料从原有的Co (OH) ₂晶相变为Co (OH) ₂和Ni (OH) ₂双晶相材料, 使原有的簇状结构转变为更利于离子扩散的花状结构, 进而促进材料电化学性能的提高。当Co/Ni摩尔比为3:1时制得的花状Co–Ni氢氧化物电极材料的电化学性能最好, 在5 m V·s-1扫速下的比电容值为3674.7 F·g-1, 在5 A·g-1电流密度下的比电容值为1450.0 F·g-1, 在20 A·g-1电流密度下循环5000次的比电容保持率为77.1%。     

掺钴氧化钌（RuO2/Co3O4）·nH2O复合薄膜电极的制备与表征

以六水合氯化钴(CoCl2.6H2O)和水合三氯化钌(RuCl3.3H2O)为前驱体,采用胶体法制备超级电容器用(RuO2/Co3O4)·nH2O复合薄膜电极材料。用X射线衍射仪以及CHI660C电化学工作站对该复合薄膜的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:当CoCl2·6H2O和RuCl3·3H2O的物质的量比n(Co):n(Ru)为2:1时,于350℃下热处理2.5 h制备的复合薄膜电极具有优良的性能,在浓度为0.5mol/L的H2SO4电解液中其比电容达到512 F/g,500次充放电循环后比电容量保持在充放电循环前的96.1%;充放电电流为0.01A时,内阻为1.2。     

掺钴对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料性能影响

采用固相合成法制备了锂离子电池正极材料用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过加入Co对材料进行了掺杂改性研究;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了材料的晶体结构和微观形貌,充放电循环实验对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:纯相尖晶石型LiMn2O4初始放电比容量为118.91 mA.h/g,循环25次后放电比容量为107.03mA.h/g,比容量保持率为90.01%;掺杂Co的材料同样具有尖晶石型结构,初始放电比容量略有降低,但循环性能有明显改善,掺Co改性样品Li1.05Co0.04Mn1.96O4的初始放电比容量为114.55mA.h/g,25次充放电循环后,放电比容量为105.76mA.h/g,比容量保持率为92.33%。     

超级电容器用羧基氧化钌薄膜的充放电性能

以RuCl3.3H2O异丙醇溶液为前驱体,分别加热到250、270、300和400℃制备超级电容器用羧基氧化钌薄膜。借助红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜和电化学分析仪等手段,研究薄膜的物相结构、微观形貌和电容性能。结果表明:经270℃保温2 h处理后,薄膜的成分为羧基氧化钌。随热处理温度升高,薄膜的比电容逐渐降低,快速充放电性能提高。薄膜的比表面积为88 m2/g;薄膜的比电容达到859 F/g,附着力为20.13 MPa,16 000次循环充放电后比电容保持在充放电循环前的99.7%。     

氧化石墨烯掺杂量与pH值对石墨烯气凝胶储能性能的影响

采用溶胶凝胶法制备石墨烯气凝胶（GA）,并研究了前驱液中的pH值与氧化石墨烯（GO）的质量分数对GA材料储能性能的影响。使用X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、氮气吸脱附分析、扫描电子显微镜（SEM）对样品微观结构与形貌进行表征。用循环伏安（CV）、恒流充放电（CP）、电化学交流阻抗（EIS）测试了样品的电化学性能。结果表明,前驱液中的pH值及GO质量分数的不同会影响GA中团簇颗粒的大小和数量,进一步影响GA三维结构。在pH值为6.3、GO 的质量分数为1%时,制得的GA比表面积最大为530 m2?g?1,在1 A?g?1的电流密度下比电容高达364 F?g?1。此外,将该材料制成对称超级电容器具有高的库伦效率,在1 A?g?1下进行CP测试,得到电容器的比电容为98 F?g?1,循环800次后其循环稳定性能为初始比电容值的95.9%。      

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。      

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

纳米晶富铈稀土储氢合金制备及电化学性能

通过双辊快淬法制备的AB5型富铈稀土储氢合金,经X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及元素分析(ICP),表明该合金具有纳米晶结构,其组成成分为La0.37Ce0.41Pr0.1Nd0.12Ni4.0Co0.45Mn0.3Al0.25.同时对合金电化学性能以及循环性能进行了表征,在100mA/g放电比容量为295mA·h/g,用300 mA/g充放电120次循环后,容量衰减仅为4.8%.     

碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料及其电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料,研究了不同含量的Li、F复合掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的晶型结构、形貌以及电化学性能的影响.研究结果表明：Li、F复合掺杂未改变LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的层状结构;掺杂后的样品颗粒细化;电化学循环性能和电极过程的可逆性明显得到提高.掺杂量x=0.06时,Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx样品的首次充放电容量分别为168,160 mA·h/g,循环50次后容量为153 mA·h/g.     

一维纳米LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纤维的合成及性能研究

通过静电纺丝法制备出一维纳米LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纤维,根据扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验,循环伏安法和交流阻抗法对纳米纤维的形貌、晶体结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150～300 nm之间,且具有典型的α-NaFeO2层状结构;所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维在0.5 C(85 mA/g)的倍率下循环30次容量保持率达到了94.1％;在倍率分别为0.1 C、0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C和0.2 C的充放电测试中,其比容量分别达到了157 mAh/g、144 mAh/g、134 mAh/g、125 mAh/g、115 mAh/g和141 mAh/g;在CV和EIS测试中,材料表现出优异的可逆性和循环稳定性.由于具有特殊的一维形貌,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维表现出优异的电化学性能.     

一维纳米LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纤维的合成及性能研究

通过静电纺丝法制备出一维纳米Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纤维,根据扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验,循环伏安法和交流阻抗法对纳米纤维的形貌、晶体结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150~300 nm之间,且具有典型的α-Na Fe O2层状结构;所制备的Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维在0.5 C(85 m A/g)的倍率下循环30次容量保持率达到了94.1%;在倍率分别为0.1 C、0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C和0.2 C的充放电测试中,其比容量分别达到了157 m Ah/g、144 m Ah/g、134 m Ah/g、125 m Ah/g、115 m Ah/g和141 m Ah/g;在CV和EIS测试中,材料表现出优异的可逆性和循环稳定性.由于具有特殊的一维形貌,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维表现出优异的电化学性能.     

氧化石墨烯/石墨烯修饰热处理石墨毡复合电极材料制备研究

通过高温热处理石墨毡,然后制备氧化石墨烯,并在氧化石墨烯基础上制备石墨烯,将氧化石墨烯和石墨烯与热处理石墨毡复合制备全钒液流电池正极材料。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射分析(XRD)和电池充放电试验,测试分析石墨毡复合电极材料的表面形貌特征和电化学特性。结果表明:氧化石墨烯和石墨烯修饰的热处理石墨毡复合电极材料充放电性能增加。在电流密度30 mA/cm2条件下,氧化石墨烯/石墨毡复合电极电流效率高达94.713%,石墨烯/石墨毡复合电极电流效率高达96.482%。且热处理后石墨毡/石墨烯复合电极电化学活性最好。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合材料对钴(Ⅱ)吸附性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)后,再用四氧化三铁与氯化铁改性壳聚糖,制得磁性壳聚糖(MCS)。将二者通过化学交联法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCS/GO)吸附剂,分别通过傅里叶红外光谱仪 (FT-IR)与扫描电镜 (SEM)表征其结构与形貌,同时探讨不同条件下MCS/GO对水中Co(Ⅱ)的吸附影响。结果表明:在pH 6.0、100 mg/L含Co(Ⅱ)废水中,采用1.0 g/L MCS/GO于室温吸附120 min后,Co(Ⅱ)的吸附率可达99.4%。MCS/GO对Co(Ⅱ)的吸附行为符合准一级动力学模型与 Langmuir等温吸附模型特征,饱和吸附量为117.19 mg/g。经吸附-解吸循环使用6次,MCS/GO吸附剂对Co(Ⅱ)的吸附率仅下降3.5%,具有良好的再生性,因此适用于水中Co(Ⅱ)的污染处理。     

钒/镍离子掺杂LiFePO_4的制备及其电化学性能

以水/乙醇作溶剂,采用溶剂热法制备合成了钒/镍离子掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO_4,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对试验所得样品进行物相和形貌分析,通过恒流充放电测试仪以及电化学工作站对样品的电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂钒和镍离子后样品的充放电电压平台差均比未掺杂样品小,当钒离子掺杂量1%以及镍离子掺杂量为1%时,在2.5～4.3 V、0.2C和常温下电池的首次放电比容量分别为124.9、113.5 mAh/g。常温下钒离子掺杂量1%时循环性能最佳,循环50次后放电比容量为114.4 mAh/g,容量保持率为91.59%。镍掺杂量为1%样品在低温条件(0℃)下具有最高的首次放电比容量103.1 mAh/g。     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用共沉淀法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试等方法对其结构、表观形貌及电化学性能进行了分析研究.结果表明,该方法制备的LiFePO4为均一的橄榄石型晶体结构,颗粒微细;低倍率下充放电测试比容量可达126.3 mA·h/g;循环性能良好,充放电100次循环后,容量损失率仅为9.4%.     

电沉积合成镍/氢氧化镍/聚苯胺薄膜及其电容特性

采用电沉积法合成以铜箔为基底的Ni/Ni(OH)₂/PANI复合电极材料。首先通过电沉积法将Ni/Ni(OH)₂纳米层沉积于铜箔表面,然后通过电化学聚合法在三电极体系下在其表面沉积一层聚苯胺薄片。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、CV、GCD和EIS对Ni/Ni(OH)₂/PANI的形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明,Ni/Ni(OH)₂/PANI具有较高的比电容和优异的循环性能。Ni/Ni(OH)₂PANI在1 A/g电流密度时具有1 400 F/g的比电容,当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时,其容量保持率为62.7%,表现出良好的倍率性能,并且在10 A/g的高电流密度下循环2 000次后其容量保持率为76%。聚苯胺薄片沉积在Ni/Ni(OH)₂基体表面可以降低电极表面的电荷转移阻抗,同时起到保护电极的作用,使复合电极的电化学循环性能得到改善。     

锂离子电池正极材料锰酸锂的钴酸锂包覆研究

介绍了一种用溶胶-凝胶法制备包覆LiCoO2的LiMn2O4的方法。以乙二醇为螯合剂,将商业化的LiMn2O4加入到醋酸钴和醋酸锂的混合溶液中,调节pH值,在水浴中搅拌后离心分离,并在高温条件下煅烧即得到产品。利用X-射线衍射、差热—热重分析、透射电子显微镜以及充放电性能测试等分析方法来考察包覆LiCoO2的质量、煅烧温度和煅烧时间对晶体结构和电化学性能的影响。通过电化学性能测试表明,在最佳工艺条件下制备的LiCoO2包覆LiMn2O4材料的电化学比容量(115mAh/g)明显高于未包覆的LiMn2O4材料(110mAh/g),充放电循环次数明显高于其它合成条件下的样品,在20℃下的循环电化学比容量持有率大于85%。     

酚醛树脂炭包覆氧化微晶石墨负极材料的电化学性能研究

采用双氧水对天然微晶石墨进行表面氧化处理,并用酚醛树脂炭包覆氧化处理石墨,考察了氧化处理和包覆处理对天然微晶石墨晶体结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:双氧水表面氧化增加了微晶石墨表面含氧官能团,提高了微晶石墨材料的储锂容量,首次脱锂容量由321.4m Ah/g提高到350.6 m Ah/g;酚醛树脂炭包覆氧化处理石墨的首次充放电效率提高至83.9%,30次充放电循环后的容量保持率提高到92%。     

锂离子电池正极材料锰酸锂的钻酸锂包覆研究

介绍了一种用溶胶-凝胶法制备包覆LiCoO2的LiMn2O4的方法.以乙二醇为螯合剂,将商业化的LiMn2O4加入到醋酸钴和醋酸锂的混合溶液中,调节pH值,在水浴中搅拌后离心分离,并在高温条件下煅烧即得到产品.利用X-射线衍射、差热-热重分析、透射电子显微镜以及充放电性能测试等分析方法来考察包覆LiCoO2的质量、煅烧温度和煅烧时间对晶体结构和电化学性能的影响.通过电化学性能测试表明,在最佳工艺条件下制备的LiCoO2包覆LiMn2O4材料的电化学比容量(115 mAh/g)明显高于未包覆的LiMn2O4材料(110 mAh/g),充放电循环次数明显高于其它合成条件下的样品,在20℃下的循环电化学比容量持有率大于85%.