V2O5/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

采用层层自组装法制备了五氧化二钒/还原氧化石墨烯(V_2O_5/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对样品的结构及形貌进行了表征,采用三电极体系测试了V_2O_5/RGO复合材料的比电容量、循环稳定性、充放电性能。结果表明,所制备的V_2O_5/RGO复合材料呈层状结构,V_2O_5和RGO的层间距分别为1.2990nm和0.9019nm,较大的层间距有利于Li~+在纳米片间迁移;当V_2O_5与氧化石墨烯(GO)的投料比为2∶1时,在0.5mol/L的Li_2SO_4电解液中,复合材料的比容量为552.04F/g,经过500次循环后,比容量保持率为87.02%。     

高比表面积氧化钒气凝胶纳米材料的常压制备及表征

以氧化钒(V_2O_5)粉末、纯度30%的过氧化氢(H_2O_2)、乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法和溶剂替换工艺,在常压条件下制备了高比表面积V_2O_5气凝胶纳米材料。借助扫描电子显微镜、透射电镜、红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积以及热重分析测试技术对V_2O_5气凝胶的形貌及微观结构进行了系统表征。测试结果表明:经100℃热处理后的V_2O_5气凝胶纳米材料由直径20nm左右的纳米棒组成,呈三维网状结构,平均孔洞直径约18.7nm,比表面积为395m~2/g。     

锂离子电池正极材料铁掺杂V_6O_(13)的制备及电化学性能

为有效提高V_6O_(13)正极材料在高锂状态下的放电比容量和改善循环性能,使用一种先制备前驱体再水热合成的方法制备铁掺杂V_6O_(13)。运用XRD,SEM和XPS表征铁掺杂V_6O_(13)的物相、形貌以及表面元素价态,并对铁掺杂V_6O_(13)的电化学性能进行研究与分析。掺杂不同数量的铁可以得到不同形貌且电化学性能各异的铁掺杂V_6O_(13)。其中0.02样品的有序堆垛纳米片的厚度最大(600~900nm),纳米片之间的空隙最大。铁掺杂V_6O_(13)样品的放电性能均好于纯V_6O_(13),其中0.02样品的电化学性能最好,首次放电比容量为433mAh·g-1,100次循环后的容量保存率为47.1%。     

二次水热法制备Co_3O_4@MnO_2复合材料及其电化学性能研究

在泡沫镍基底上,以氯化钴(CoCl_2·6H_2O,分析纯)和尿素为原料,利用二次水热法制备了Co_3O_4@MnO_2复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电测试(GCD)和交流阻抗测试(EIS)研究了样品的电化学性能。实验结果表明,随着水热温度的增加,复合材料结构由纳米片状向纳米团状转变;充放电测试中,将不同水热温度下制备的Co_3O_4@MnO_2复合材料的电容量进行对比,水热温度160℃,电流密度为0.3A g-1反应条件下制备的电极材料比电容为2747.3 F g-1,比电容最大,电化学性能优异。     

不同方法制备的Al_2O_3包覆LiMn_2O_4正极材料的电化学性能

为了探索制备方法对锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料电化学性能的影响,以硝酸铝[Al(NO_3)_3·9H_2O]和锰酸锂为原料,分别通过溶胶-凝胶法、水热法和微乳液法制备了Al_2O_3包覆LiMn_2O_4正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对试样的表面形貌进行了表征,采用充放电和循环寿命测试等方法研究了试样的电化学性能。结果表明:少量的Al_2O_3包覆对LiMn_2O_4材料的晶体结构并没有影响;溶胶-凝胶法制备的Al_2O_3涂层为无序二维纳米状的网络结构,水热法为纳米片状,微乳液法为棉花絮状,且不能完全包覆;包覆后的试样首次放电比容量都有所下降,但其具有较好的循环性能,其中,以溶胶-凝胶法制备的试样在25℃、1 C条件下循环450周,容量保持率为86.53%;55℃,1 C循环200周的容量保持率为85.46%;而纯相LiMn_2O_4在25,55℃条件下的容量保持率仅分别为57.84%,52.88%。     

MnO2/膨胀石墨纳米材料及其超级电容性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnO2/膨胀石墨(MnO2/EG)纳米材料,分别利用扫描电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构,使用循环伏安和恒流充放电等表征其电化学性能。结果表明,制备的MnO2/EG纳米材料在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容量为492F/g;2000次循环后,比容量仅损失1%,且充放电效率仍高于99%,表现出良好的电化学性能。     

M_0.8V_5.2O_(13)用作锂蓄电池阴极

V_6O_(13)用作常温锂蓄电池的阴极,不需要严格的化学计量,易于制取,比能量高,并有优良的充放电循环性能。我们曾对非计量 V_6O_(13)(VO_(2.19))作电池的循环测试,电流密度为1mA/cm~2时,有高而稳定的比容量。Abraham 指出用其它金属取代部分钒的可能性。本文拟用金属 M(Ti、W、Co)取代 V_6O_(13)中一部分 V,合成M_(0∶8)V_(5∶2)O_(13)化合物。用它为阴极材料,装配电池,测试电化学性能,并与计量 V_6O_(13)比较。     

锂离子电池正极材料Li1+xV3O8的合成及性能研究

研究了一种新型制备锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的工艺方法.以NH_4VO_3为原料,通过淬火法制备出V_2O_5溶胶,加入LiOH溶液后,通过喷雾干燥法制备球形前驱体,再通过一定的热处理即制得锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8.试验中,进行了前驱体的DTA/TGA分析;对产物进行了XRD、SEM及电化学性能测试研究.结果表明,经过350℃热处理24h后得到的样品颗粒细小、呈球形、粒径分布均匀、结晶度好,并且还表现出很好的电化学性能,其首次放电比容量高达378mAh·g~(-1),经过10次充放电循环后,其放电比容量为312mAh·g~(-1).     

溶剂热法制备α-V_2O_5空心纳米微球及其电化学性能研究

采用环保经济的溶剂热法,在不使用任何模板和催化剂的条件下,以乙二醇为溶剂,制得由五氧化二钒(V_2O_5)纳米棒组成的α-五氧化二钒(α-V_2O_5)空心纳米微球。经过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析可知,α-V_2O_5空心纳米微球直径约2μm,壁厚约250nm。将α-V_2O_5空心纳米微球作为超级电容器的电极材料,在1mol氯化钾(KCl)水系电解质和1mol聚乙烯醇(PVA)/氯化锂(LiCl)(PVA/LiCl)固体电解质分别进行电化学性能测试,结果显示,在充放电电流密度为1mA/cm2时,在固体电解质中,α-V_2O_5空心纳米微球电级的比电容达到346mF/cm2,进行6000次循环充放电后,材料的容量保持率高达82%。α-V_2O_5空心纳米微球具有良好的超级电容器性能。     

化学水浴沉积制备三维V_2O_5薄膜电极及其电容性能

采用化学水浴沉积法在泡沫镍表面原位生长V_2O_5薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征电极的形貌和晶体结构,采用氮气物理吸脱附测量样品的比表面和孔分布。形成的斜方晶系V_2O_5呈现三维花状形貌,比表面和平均孔径分别为68.7m~2/g和7.2nm。采用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电技术考察了V_2O_5薄膜电极在3mol/L KNO_3溶液中的电化学电容性能。结果表明,三维花状结构形成的较大的比表面和大孔隙使得电极具有较好的赝电容性能,在电流密度为1,2和3 A/g时比电容分别达到392,338和276F/g,且具有良好的循环稳定性。     

空心球Fe_3O_4&海绵状碳复合材料制备及其电化学性能表征

利用溶剂热法以FeCl_3·6H_2O为铁源,制备纳米级Fe_3O_4空心球进而获得三维纳米结构的空心球Fe_3O_4海绵状碳复合材料,探讨制备方法和复合比例对样品电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)、场发射电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征材料的组成和形貌,氮气等温吸脱附表征材料的比表面积和孔情况,蓝电系统LAND CT2001C恒电流充放电表征材料的电化学性能。电化学实验表明:采用同步溶剂热法、Fe_3O_4/C=2∶1合成的样品具有优异的电化学性能,在0.1A·g-1下循环100次后比容量为1302.6mAh·g-1。直径135nm Fe_3O_4空心球均匀分散在海绵状碳的表面能更好地与电解液接触,在海绵状碳的3D导电网络上增大了电化学反应面积,进而改善该材料的电化学性能。     

核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜的制备及其电致变色性能研究

采用溶剂热法在氟掺杂的锡氧化物导电玻璃衬底上成功合成制备了长度为400~2000 nm,从基底(80 nm)到尖端(30 nm)锥状塔式WO_3纳米线薄膜,进而通过电化学沉积法在WO_3纳米线表面均匀沉积V_2O_5纳米颗粒,从而得到核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜。运用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对复合薄膜进行表征,并运用循环伏安法、计时电流法和紫外可见光谱分析研究了该复合薄膜的电化学性能和光学性能。结果表明,与单一的V_2O_5薄膜相比,该复合薄膜的电致变色性能获得了显著增强。具有更好的循环稳定性、更大的透射率调制幅度(776 nm为67%)和更高的着色效率(776nm为13.5 cm2/C)。该法制备WO_3/V_2O_5核壳纳米结构电致变色综合性能优良,有望在隐身材料和智能变色薄膜材料等领域得到广泛应用。     

MnO2/NiCo2O4复合材料的控制合成及其电化学性能研究

采用两步合成法制备了MnO_2/NiCo_2O_4核壳结构纳米棒,使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学工作站研究了其形貌特征和电化学性能。研究结果表明,在α-MnO_2纳米棒上生长了均匀的NiCo_2O_4纳米片,这种核壳结构纳米棒所制备的电极在充放电电流密度为0.5A/g时比电容达到了434F/g,明显比纯α-MnO_2的比电容(256F/g)高,循环测试2 000次后,比电容保留量为91.8%,表现出了优秀的电化学性能,具有广阔的应用前景。     

镁掺杂对正极材料尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的影响

为了抑制Jahn-Teller效应导致的结构畸变对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构的影响,通过溶胶-凝胶法成功制备出了尖晶石LiMn_2O_4和镁离子掺杂的LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品。并用X射线衍射、扫描电镜、充放电测试、X射线能谱、循环伏安对样品结构、形貌和电化学性能进行研究,发现适量的镁离子掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品的首次放电比容量稍有降低,但循环100次后,容量保持率高达93.8%,远高于未掺杂镁样品的容量保持率(75.8%);在5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达91mAh/g,而未掺杂的样品仅为72.9mAh/g。结果表明:镁离子掺杂可以有效抑制Jahn-Teller畸变,改善LiMn_2O_4的电化学性能。     

氧化钒作锂离子电池正极材料的研究进展

V_2O_5具有独特的层状结构,适合于锂离子的存储,与传统的锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料相比,具有高的理论比容量、功率密度以及价格低廉、原材料丰富等优势,在作为锂离子电池正极材料方面备受关注。但V_2O_5低的固有电导率及锂离子扩散系数,导致其容量保持率低和倍率性能差;此外,充放电过程中反复的相变会引起结构的不稳定,而且氧化钒会部分溶于电解液,因此表现出差的循环性能。正是由于这些制约因素的存在,对V_2O_5的固有缺陷进行改性研究以提高氧化钒正极材料的电化学性能成为重要的研究热点。将氧化钒进行纳米化以增大比表面积和缩短离子扩散距离,同时通过复合、掺杂改性等方法提高材料的导电性和循环稳定性,从而使V_2O_5正极材料表现出优异的电化学性能成为可能。文章从氧化钒电极材料纳米化,在纳米化的基础上复合导电材料,调节工作电压窗口,掺杂金属离子这四类方法阐述对氧化钒电化学性能的改善,以及各种方法对电极电化学性能的影响。     

水热-溶胶-凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C及其性能研究

分别采用溶胶凝胶法和水热-溶胶-凝胶法合成了钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C。用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征。研究表明,两种方法合成的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品均为纯相,呈多孔状结构,采用水热-溶胶-凝胶法制备出的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品颗粒尺寸更小,更有利于钠离子脱嵌,有利于提高材料的电化学性能。溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量为98.3和31.3mAh/g,水热-溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量高达111.9和94.1mAh/g,电化学性能得到明显改善。     

可植入式医疗设备电池材料钒酸银的合成和性能

以一维K_2V_6O_(16)·1.5H_2O为前驱体模板,在室温进行原位反应制备一维α-AgVO_3纳米结构,经低温热处理后得到了一维β-AgVO_3纳米结构。采用X射线衍射,场发射扫描电镜,透射电镜,X射线光电子能谱等手段表征了α-AgVO_3和β-AgVO_3样品,讨论了由前驱体到产物的生成机制。电化学性能的测试结果表明,β-AgVO_3样品具有比β-AgVO_3样品更高的倍率性能、循环性能和更小的电荷转移和锂离子迁移电阻,其原因是两者的晶体结构不同。     

碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能

采用电化学沉积法,以碳气凝胶(CA)为基底沉积氢氧化钴(Co(OH)2),并热处理制备碳气凝胶/四氧化三钴(CA/Co3O4)复合电极材料。采用XRD,SEM对样品的结构和微观形貌进行表征。采用循环伏安,恒电流充放电测试,交流阻抗测试对样品的电化学性能进行了表征和测试。研究结果表明,采用电化学沉积法制备的CA/Co3O4复合电极材料,在电流密度0.5和5 A/g时,其质量比容量分别为1 020和646 F/g。可见Co3O4的复合,能够很大程度的提升电化学性能。     

二氧化锰氧化制备超级电容器用PANI-CNTs纳米复合材料

以二氧化锰(MnO2)作为氧化剂,采用化学原位聚合法在室温下制备得到聚苯胺-碳纳米管(PANI-CNTs,简称为M-PC)纳米复合材料,并采用SEM、XRD对PANI-CNTs复合材料的结构与性能进行了表征。用恒电流充放电技术测试了以其作为电极的超级电容器的电化学性能。恒电流充放电实验结果表明,在电流密度5mA.cm-2下单电极比容量达355F.g-1,1000次循环后比容量仍有189F.g-1。M-PC较以过硫酸铵(APS)为氧化剂制备的PANI-CNTs(简称为N-PC)具有更好的循环性能和更高的比容量。     

超级电容器MnO2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为催化剂,制备碳气凝胶(CRF),并以KMnO4和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用了化学沉淀法制备MnO2/CRF复合材料.用N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所制备的MnO2、CRF和MnO2/CRF复合材料进行了表征,结果表明碳气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,所制备的MnO2为纳米级颗粒,复合材料为纳米级粉体.并对不同配比的MnO2/CRF复合材料的电化学性能进行了研究.循环伏安、恒流充放电实验表明了所制备的MnO2/CRF复合电极材料具有良好的可逆性和充放电性能.当MnO2含量为60%时,MnO2与碳气凝胶复合制成的新型电极材料具有226.3F/g的比电容,比碳气凝胶电极的比电容提高了1倍.此外,对复合电极的循环寿命进行了研究,表明复合电极具有良好的循环充放电性能.