新型锂离子电池负极材料COFe3Sb12

用高能球磨方法制备出CoFe3Sb12合金粉末,研究了电化学性能。结果表明,CoFe3Sb12中的活性元素Sb可以与锂离子发生可逆电化学反应,其嵌锂产物为Li3Sb。CoFe3Sb12电极在20mA/g的电流密度下第一次可逆容量为396mAh/g。在材料中加入原子分数为50％的石墨（化学计量式为CoFe3Sb12-C16)后,以100mA/g进行充放电时,第一次可逆容量为380mAh/g。电极的循环寿命性能优良。     

Pb-Sn复合粉作为锂离子电池负极材料的研究

采用共沉淀法制备了锡基复合氧化物SnPbO2,再用氢还原法将该复合氧化物还原,得到Pb-Sn金属复合粉.XRD测试分析发现,400℃时无定型的SnPbO2完全转化成Pb-Sn金属复合粉.通过SEM对Pb-Sn复合粉进行形貌观察发现,Pb-Sn颗粒的平均粒径约为200nm.利用恒电流电池自动测试仪测试了Pb-Sn复合粉的电化学性能,结果表明,其首次嵌锂容量为370mAh/g,首次脱锂容量为330mAh/g;第20周的嵌锂容量为280mAh/g,脱锂容量为270mAh/g.充放电反应机理可能为锂与Pb-Sn中活性基物质(Sn)的合金化/去合金化反应.     

SnSb-Mo三元合金的电化学性能及其改性

以机械合金法制备了SnSb-Mo合金,并用XRD、SEM和EDS对合金的成分、组成及形貌等进行了分析;对合金材料的嵌脱锂性能研究发现,合金材料在最初的几次循环较好,但在随后的循环过程中容量迅速下降,通过SEM和EIS的分析发现影响合金材料循环性能的主要原因是合金材料与Cu基体之间的电接触.经过热处理后具有良好的嵌脱锂性能,首次嵌锂容量高达589mAh/g,经过20次循环之后仍具有451mAh/g的容量.     

碳热还原法制备Sn-C复合材料及其性能

用碳热还原法制备了Sn-C复合材料,通过XRD及SEM对其进行表征,并通过恒流充放电循环和慢速扫描循环伏安等方法对其电化学嵌脱锂性能做了研究.结果表明:SnO2碳热还原成金属Sn,晶粒尺寸约为42.8nm.该材料的首次嵌脱锂比容量分别可以达到1024.9和632.8mAh/g,循环15周以后的脱锂比容量为395.9mAh/g.     

球磨法制备锂金属氮化物及电化学性能研究

采用高能球磨法制备了锂离子电池负极材料锂金属氮化物Li_3-xM_xN(M=Co,Cu等)。制备的锂金属氮化物具有较高的电化学活性和充放电可逆性,可以用作锂离子电池的高容量负极材料。所制备的Li_2.6Co_0.4N前10次循环的脱嵌锂容量高达880mAh·g^-1。Li_2.6Co_0.2Cu_0.2N最初几个循环的脱嵌锂容量为750mAh·g^-1,45次充放电循环后的容量保持率为80％。Li_2.6Co_0.2Fe_0.2N是含有Li_2.6Co_0.4N的两相或多相混合物,40次充放电循环后脱锂容量为560mAh·g^-1,相对第二次脱锂容量的保持率为82％。     

SnSb0.18合金的电化学性能研究

以化学还原法制备了SnSb0.18合金,并对合金的成分、组成及形貌等进行了分析;对合金的嵌脱锂性能研究发现,SnSb0.18合金能与锂形成多种合金,具有良好的嵌脱锂性能,首次循环的库仑效率为74.7%,放电容量可达到611mAh·g-1.研究中还发现热处理能有效地提高电极的循环寿命,增大放电容量,合金电极在氩气保护、300℃温度下处理2h,其40次循环之后比容量仍能保持在440 mAh·g-1.     

钴镍掺杂锰酸锂的电化学性能研究

采用固相烧结法分别制备了钴掺杂和镍掺杂锰酸锂锂离子电池正极材料,同时制备了纯相锰酸锂进行比较.用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电子扫描电镜和电池性能测试系统对产物的组成、结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制备的掺杂锰酸锂LiMn0.9 Ni0.1O2、LiMn0.9 Co0.1O2的结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀、表面光滑;首次放电比容量分别为114.7mAh/g和110.8mAh/g(0.5mA/cm,2.8~4.4V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.2mAh/g和103.3mAh/g,50次循环比容量保持率分别达到94.1%和95.4%.     

射频磁控溅射制备Sn薄膜及其电化学性能研究

采用射频磁控溅射方法在铜基片上制备了锡薄膜,把在两种溅射功率(200和350W)下制备的Sn薄膜制成锂离子电池电极。用X射线衍射、电子探针、扫描电镜及充放电实验研究比较了二电极的性能。结果表明,在350W的溅射功率下制备的Sn薄膜,与基底生成了锡铜合金;锡铜合金的生成提高了Sn薄膜与铜基片的结合力,因而具有更高的循环性能,其首次嵌锂比容量为707mAh/g,30次循环后,仍保持有643mAh/g的嵌锂比容量。     

锂离子电池用Sn-MCMB复合材料碳热还原合成的研究

用碳热还原法制备了Sn-MCMB复合材料，通过XRD、SEM、恒流充放电循环和慢速扫描循环伏安（CV）等方法对其电化学嵌脱锂性能做了研究。结果表明：SnO2被MCMB还原成金属Sn圆球颗粒，吸附在McMB上的球径平均尺寸为500nm，而未吸附的为15μm，均匀分散在MCMB微球之间。该材料的首次嵌脱锂比容量分别可以达到892和657mAh／g，库仑效率为73％，循环14周以后的脱锂比容量为366mAh／g。     

一种Si/NiSi2@C复合锂离子电池负极材料的高效制备及其电化学性能

以Si粉和Ni粉为主要原材料,通过对Si粉和Ni粉的球磨处理,结合柠檬酸碳源的高温热解,制备出一种碳包覆的Si/NiSi_2@C复合材料。采用多种技术手段研究了不同Ni添加量和原位碳的引入对复合材料结构形貌及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能的影响。结果表明,Si粉和Ni粉在球磨过程中反应生成了NiSi_2合金相,弥散分布于复合材料中。柠檬酸高温裂解碳包覆于Si/NiSi_2复合颗粒表面,为复合材料构建了良好的导电网络。NiSi_2和高温裂解碳不仅增加材料的导电性,而且缓冲了脱嵌锂过程中Si的体积膨胀,有效地提高了材料的电化学性能。由于NiSi_2的电化学嵌锂活性低,随着Ni添加量的增加,材料的首次充放电容量降低,但材料的循环稳定性有所增加。其中当Ni的添加量为5wt%的Si/NiSi_2@C复合材料首次充放电容量分别为2754和2235mAh/g,首次库伦效率超过80%,经100次循环后的容量保持为1242mAh/g,显示出良好的电化学性能。     

电化学合成磷酸铁锂正极材料的前驱体

以NH4H2PO4、锂盐和纯铁为主要原料,采用电化学法合成磷酸锂铁前驱体,再通过磷酸锂铁前驱体合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及充放电性能测试等方法对其晶体结构、微观形貌和电化学性能进行分析研究。结果表明,LiFePO4/C具有单一的橄榄石型晶体结构。其中在无水乙醇溶剂中合成的LiFePO4/C正极材料粒径细小且分布均匀,具有最好的电化学性能,在0.2C的放电电流下,首次放电比容量达到142.3mAh/g,充放电循环30次后放电比容量仍保持在141.2mAh/g。     

Electrochemical characterization of micro-sized Sb/SnSb composite anode

Micro-sized Sb/SnSb composite synthesized by carbothermal reduction shows a high-specific capacity (ca. 650 mAh/g), a low initial irreversible capacity loss (14%) and a good cycling stability, which are ascribed to the lower specific surface area and the polycrystalline feature of the synthesized Sb/SnSb particles. The large amount of grain-boundaries inside the Sb/SnSb particles can relieve the mechanical stress, originated from the big volume changes upon lithiation and delithiation, by grain-boundary slipping, and thus maintain the structure stability of electrode. The electrode reaction process was characterized by cycling voltammetry and AC impedance techniques. The results indicate that some local cracking of the SEI film may occur due to the large volume changes of active materials and the new film formation takes place. This will not only consume some lithium and thus produce the irreversible capacity loss during cycling process, but also result in decreased SEI film resistance and charge transfer resistance.     

Ultrathin nanosheets of Li2MSiO4 (M = Fe, Mn) as high-capacity Li-ion battery electrode

Novel ultrathin Li(2)MnSiO(4) nanosheets have been prepared in a rapid one pot supercritical fluid synthesis method. Nanosheets structured cathode material exhibits a discharge capacity of ~340 mAh/g at 45 ± 5 °C. This result shows two lithium extraction/insertion performances with good cycle ability without any structural instability up to 20 cycles. The two-dimensional nanosheets structure enables us to overcome structural instability problem in the lithium metal silicate based cathode materials and allows successful insertion/extraction of two complete lithium ions.     

新型嵌锂材料——锌锑合金

阐述了新型嵌锂材料锌锑合金的嵌锂特性及其嵌锂机理。将Ｚｎ４ Ｓｂ３ 球磨后得到ＺｎＳｂ 与ＺｎＯ复合相。用此复合相单独作电极得到２７２ｍ Ａｈ／ｇ 的容量,加入铜粉后可得到４６２ｍ Ａｈ／ｇ 的容量,可逆性提高。加入Ｌｉ２Ｏ不能提高可逆性。     

三维网络结构氧化铜纳米线锂离子电池负极材料的制备和性能研究

通过阳极氧化法和后退火处理在铜箔上合成了三维网络结构氧化铜纳米线,将其作为负极材料制备了无需添加粘结剂的锂离子电池。研究了恒压氧化时间对材料形貌和电化学性能的影响。在1C的倍率下,氧化1000 s制备的CuO纳米线表现出最高的1172 mAh/g首圈放电比容量和594 mAh/g的可逆比容量,500圈循环可逆比容量为607.6 mAh/g,可逆容量保留率为102.3%。交联的三维网络结构CuO纳米线相互支撑,提供稳定的结构,有效缓解了CuO纳米线作为锂离子电池负极材料中的体积膨胀问题,表现出了优异的倍率性能和循环寿命。     

纳米Li2MnSiO4正极材料的高压水热法制备及其电化学特性

采用高压水热法制备锂离子电池正极材料Li 2MnSiO 4,研究压强、反应温度和前驱体浓度对合成Li 2MnSiO 4的影响,并进一步研究碳包覆前后Li 2MnSiO 4的电化学性能。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、充放电测试和交流阻抗等方法对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征分析。结果表明:采用水热法在高压高温条件下可以合成高纯度的Li 2MnSiO 4材料,提高前驱体浓度有助于形成粒径较小的Li 2MnSiO 4纳米颗粒。电化学性能测试显示碳包覆后的 Li 2MnSiO 4/C比Li 2MnSiO 4具有更高的比容量,在0.1C (电流密度为33.3mA·g -1 )下首次放电比容量可达178.6mAh·g -1 ,循环50次后放电比容量为97.1mAh·g -1 ,容量保持率为54.4%。同时,Li 2MnSiO 4/C还具有比Li 2MnSiO 4更小的电荷转移阻抗和更高的锂离子扩散系数。     

Self-supporting,eutectic-like,nanoporous biphase bismuth-tin film for high-performance magnesium storage

Magnesium ion batteries are emerging as promising alternatives to lithium ion batteries because of their advantages including high energy density, dendrite-free features and low cost. Nevertheless, one of the major challenges for magnesium ion batteries is the kinetically sluggish magnesium insertion/extraction and diffusion in electrode materials. Aiming at this issue, biphase eutectic-like bismuth-tin film is designed herein to construct a self-supporting anode with interdigitated phase distribution and hierarchically porous structure, and further fabricated by a facile one-step magnetron cosputtering route. As benchmarked with single-phase bismuth or tin film, the biphase bismuth-tin film delivers high specific capacity (538 mAh/g at 50 mA/g), excellent rate performance (417 mAh/g at 1,000 mA/g) and good cycling stability (233 mAh/g at the 200th cycle). The superior magnesium storage performance of the sputtered bismuth-tin film could be attributed to the synergetic effect of the interdigitated bismuth/tin phase distribution, hierarchically porous structure and biphase buffering matrices, which could increase ionic transport channels, shorten diffusion lengths and reduce total volume changes.

     

锑硅纳米复合薄膜作为钠离子电池负极材料的电化学行为研究

近年来, 合金作为钠离子电池的负极材料具有较高的比容量而受到广泛关注。然而, 硅与钠离子的电化学反应活性很低, 硅基合金型负极材料鲜有报道。本研究通过脉冲激光沉积技术制备了锑硅(Sb-Si)纳米复合薄膜, 并对其作为钠离子电池负极材料的电化学性能和反应机理进行了研究。电化学性能表征发现, 锑硅纳米复合薄膜在10 μA/cm²的电流密度下, 循环100次后能保持约0.011 mAh/cm²(270 mAh/g)的可逆比容量, 远优于同样方法和条件下制备的单质锑和单质硅薄膜电极的电化学性能。进一步的研究表明, 在放电过程中, Sb和Si分别和钠离子发生合金化反应生成了Na₃Sb和NaSi的纳米晶。在充电过程中, Na₃Sb和NaSi纳米晶发生可逆的脱钠反应, 重新形成单质Sb和Si纳米晶粒。大量存在于锑硅纳米复合薄膜中的异质晶界有利于钠离子的扩散和输运, 从而提高了纳米复合薄膜电极的电化学性能。