V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/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 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/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 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/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。     

微波辅助制备不规则Co_3O_4花球及其电化学性能

以六水合硝酸钴、苯甲酰丙酮为原料,利用微波法合成了Co_3O_4花球前驱体,并在500℃空气条件下锻烧得到不规则Co_3O_4花球。通过XRD、SEM、TEM对不规则Co_3O_4花球的微观结构和表面形貌进行了表征。电化学测试结果表明,不规则Co_3O_4花球负极材料在0.1 A/g的电流密度下,首次充电比容量达到816 m A·h/g,循环100圈后,比容量保持率为89.2%;倍率性能测试结果表明,电流密度从0.1 A/g增加到1 A/g时,比容量有一定的衰减,但电流密度恢复到0.1 A/g时,比容量几乎恢复到原来的水平;阻抗测试结果表明,不规则Co_3O_4花球负极材料循环前内阻为335Ω,50圈循环后内阻减小到240Ω。制备的不规则Co_3O_4花球具有较高的充电比容量、良好的循环性能和倍率性能。     

复合溶胶–凝胶一锅法制备锂离子电池氧化亚硅/碳复合负极材料

采用复合溶胶–凝胶法结合后续热处理,制备了具有包埋结构的氧化亚硅/碳(SiO_x/C)复合负极材料。扫描电子显微镜分析结果表明:氧化亚硅纳米颗粒嵌入在无定形碳中。电化学性能测试表明:SiO_x/C复合材料具有较高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。材料在0.1 A/g的电流密度下100次循环后的可逆比容量为710 m A·h/g,容量几乎无衰减;在1.6 A/g的电流密度下,可逆比容量为380 m A·h/g。优异的电化学性能是由于材料的包埋结构能有效地缓冲SiO_x充放电过程中的体积膨胀,保证材料的结构完整性和电化学循环稳定性。     

氮离子掺杂对二氧化钛纳米片负极材料电化学性能的影响

通过水热法结合碳包覆的途径,制备出碳包覆的二氧化钛样品,并对样品进行氮掺杂后作为钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、XPS、充放电测试对其进行结构、形貌分析和电化学性能研究。结果发现,氮离子掺杂对二氧化钛的晶型没有影响,且氮离子成功地掺入晶体内部。氮离子掺杂后,样品N-TiO_2的倍率性能有了明显的提高。在5 A/g电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为120.5、141.9 m A·h/g。在1 A/g的电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为115、170.8 m A·h/g,循环1 000圈后,放电比容量依然高达111.2、168 m A·h/g,样品N-TiO_2和二氧化钛均具有优异的循环稳定性,但氮离子掺杂后,比容量有了显著的提高。实验表明,氮离子掺杂后,材料中产生的Ti3+和氧空位有效地提高了材料的导电性,使得其电化学性能有了明显的改善。     

非晶态中空ZnSnO_3立方体的制备及其电化学性能

采用碱蚀刻-热解法制备了无定形中空ZnSnO_3立方体,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析、N_2吸附-脱附曲线、循环伏安和恒流充放电技术对样品的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所制备的ZnSnO_3呈边长约为1μm的无定型中空立方体。作为锂电池负极材料,在100 m A/g电流密度下,首次放电容量高达1 591 m A·h/g,50次循环后放电容量保持在305 m A·h/g。无定形中空ZnSnO_3立方体良好的电化学性能可归因于无定形态及有效缓冲了锂离子嵌入-脱嵌过程引起的体积变化的中空结构。     

TiO_2/C/BP复合负极材料的制备及其储锂性能研究

为了提高TiO_2负极材料的电化学性能,采用球磨-超声-水热法制备了TiO_2/C/BP复合负极材料,测定了材料的循环放电比容量、倍率性能、循环伏安曲线和交流阻抗。结果表明,二氧化钛掺杂石墨、黑磷后,二氧化钛晶型不受影响,TiO_2/C/BP复合材料颗粒分散性得到改善、交流阻抗减小、导电性明显增强,与纯TiO_2相比,电流密度为100 mA/g,首圈放电比容量由320 mA·h/g提高到502 mA·h/g,第3圈放电比容量由175 mA·h/g提高到335 mA·h/g,经过100次循环后,纯TiO_2的放电比容量降至98 mA·h/g,而TiO_2/C/BP的放电比容量仍维持在255 mA·h/g,放电比容量保持率明显提高,库伦效率的稳定性也得到显著提高。     

Fe_3O_4@C纳米核壳型微球的制备及电化学性能研究

以酚醛树脂为炭前驱体、水热法合成的Fe_3O_4纳米微球为核,经研磨、干燥、炭化制备Fe_3O_4@C纳米核壳型微球。结果表明,包覆后的Fe_3O_4@C微球尺寸均匀且无团聚现象。碳包覆量影响着Fe_3O_4@C锂电池负极材料的电化学性能。20%为最佳包覆量,其首次放电比容量为984 mA·h/g,100次循环后放电比容量保持在413 mA·h/g。     

碳纳米管增强三元材料的电化学性能

以碳纳米管(MWCNTs)代替导电碳黑(SP)添加到镍钴锰(LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2)三元材料,制成正极浆料涂覆于铝箔上并组装成扣式电池。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)进行结构和性能表征,通过恒流放电和电化学阻抗(EIS)检测电池的电化学性能。分别对掺杂了0.5%、1.%、2%、5%、10%MWCNTs的三元材料进行电化学性能检测,结果显示,5%MWCNTs的三元材料在0.1C放电时,首次和第30次循环的放电比容量分别达到179m A·h/g和167m A·h/g;对比含5%SP的三元材料,放电比容量分别提升了9.9%和8.4%,循环稳定性和倍率性能大幅度提高。以20MPa压力对极片进行密实处理,电极的电化学性能进一步改善,首次和30次循环放电容量分别达到204m A·h/g和187m A·h/g。     

基于埃洛石的硅纳米管制备及储锂性能

以天然埃洛石为前驱体,通过低温铝热还原法和自模板法合成硅纳米管,研究了结构形貌在还原过程中的维持机理及储锂性能。结果表明:在低温铝热还原过程中,天然埃洛石中的铝氧八面体有助于维持埃洛石一维纳米管状结构进而得到硅纳米管。基于埃洛石的硅纳米管作为锂离子电池负极时具有优异的电化学性能,电极首次比放电容量高达3 150.2 (mA·h)/g,50次循环后显示出1 786.0 (m A·h)/g的高容量,为商业硅材料比容量的2倍以上,采用2 A/g大电流密度循环时,电极在200次循环后比容量能够保持1 197.6 mA·h/g,远高于商业硅电极。     

γ-MnOOH纳米棒的低温水热制备及其电化学性能

采用低温水热法,在弱碱性介质中氧化MnSO4制备了γ-MnOOH.应用X-射线衍射和扫描电镜技术对所得材料的结构和形貌进行表征.γ-MnOOH直径在100~150 nm之间,长度约为2 μm.电化学测试结果表明,γ-MnOOH纳米棒负极材料具有高的比容量、优异的循环性能和倍率性能.在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量高达1454 mAh/g.恒流充放电100次后,比容量仍达到720 mAh/g.     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

以废旧锌锰干电池制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及改性研究

采用干湿结合回收技术回收了废旧锌锰干电池中的锰,讨论了硝酸浓度对碳酸锰回收率的影响。将得到的碳酸锰作为锰源,采用溶胶凝胶法制备了三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。通过沉积法使氢氧化铝胶体沉积在材料表面对三元正极材料进行表面包覆改性。而且对所得产品进行了XRD、TEM表征和电化学性能检测。结果表明,少量包覆不会改变材料的层状结构,材料首次放电比容量达到152 m A·h/g,且提高了循环性能,循环充放电100次后,放电比容量为117.3 m A·h/g。     

LiAlO_2包覆尖晶石LiMn_2O_4及电化学性能研究

采用超声辅助溶液法在尖晶石Li Mn_2O_4表面包覆LiAlO_2。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及交流阻抗技术分析合成材料的结构、粒径、形貌及电化学性能。XRD测试结果表明:LiAlO_2包覆Li Mn_2O_4与Li Mn_2O_4的X射线衍射结果相差不大,包覆后的样品仍为尖晶石结构,没有出现杂质相。室温下0.2 C充放电时,包覆0.5%、1%、3%LiAlO_2的LiMn_2O_4首次放电比容量分别为123.3、120.2 m A·h/g和118.7 m A·h/g,低于未包覆Li Mn_2O_4的125.4 m A·h/g,但在1C和5C高倍率下,包覆3%LiAl O_2的Li Mn_2O_4放电比容量分别为107.8 m A·h/g和85.6 m A·h/g,高于未包覆的104.2 m A·h/g和64.1 m A·h/g。室温下以1 C倍率循环50次后,表面包覆3%LiAlO_2的Li Mn_2O_4的容量保持率比未包覆高出2.9%。     

氧化锰薄膜的制备及其电化学性能

采用简单的水热法制备了锰氧化物薄膜前驱体,并结合后期热还原处理制备了基于镍基底的氧化锰薄膜材料,将其作为锂离子电池负极材料,研究其电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了样品的成分、形貌和结构。通过充放电测试和循环伏安等方法对材料的电化学性能做了测试。由于纳米结构的活性物质直接生长在导电性基底上,该氧化锰薄膜材料具有较高的放电比容量(0.2C放电比容量为684 m A·h/g),优越的倍率性能(5C和20C下放电比容量分别为450 m A·h/g和174 m A·h/g)和良好的循环性能,在0.5C下经过60次循环,其放电比容量仍保持在470 m A·h/g。实验结果表明,该方法合成的氧化锰纳米结构薄膜是一种很有前景的锂离子电池负极材料。     

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。     

三维有序大孔C/α-Fe_2O_3复合锂离子电池负极材料的制备及性能研究

采用胶晶模板结合浸渍烧结法制备了可用于锂离子电池负极的三维有序大孔(3DOM)C/α-Fe_2O_3复合材料。采用X射线衍射仪和扫描电镜对其进行了物相表征和形貌分析,采用电池测试系统和电化学工作站进行了电化学性能测试。结果表明:该材料具有三维互通的网络结构,α-Fe_2O_3纳米颗粒均匀负载在3DOM C骨架上。以其制备的负极表现出优异的电化学性能,当电流密度为0.5C时,经历300个充放电循环后的可逆比容量仍达到489.35 m A·h/g。这主要得益于集流体独特的3DOM结构,不仅提供充足的空间来容纳在循环中产生的体积变化和释放应力,而且大大缩短了电子和锂离子的传输路径。     

松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

热处理温度对锂电池硅/炭负极材料的影响

以多巴胺为碳源,在纳米硅表面包覆炭层,制备了锂离子电池负极用硅/炭复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和锂离子电池性能测试等方法研究不同热处理温度对材料物相组成、结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,热处理温度越高,材料的结构越利于提高其电化学性能。1 100℃处理的硅/炭复合材料的颗粒呈近球形且炭层更均匀,循环性能也更优异,首次充放电效率高达77.24%,在100 m A·g~(-1)电流密度下充放电循环20次后放电比容量仍有715.4 m A·h·g~(-1)。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、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500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·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 m A·h·g~(-1)。     

黏结剂对SnO_2/石墨烯负极材料电化学行为的影响

针对SnO2用作锂离子电池负极材料所存在的体积膨胀率高及导电性差的不足,考察了羧甲基纤维素钠(CMC)/丁苯橡胶(SBR)和聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂对SnO2、SnO2/石墨烯负极材料电化学性能的影响。结果表明:1)200 mA/g下经过30次充放电循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2的首次放电容量和容量保持率分别为581.3 mA·h/g和37.6%,明显高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(135.3 mA·h/g、10.6%);2)200 mA/g下经过100次循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2/石墨烯复合负极材料的首次放电容量、容量保持率分别为702.3 mA·h/g和43.8%,也高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(552 mA·h/g和32.8%)。