核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线的制备及其电化学储锂性能

以棉纤维为碳源和模板,采用生物模板法成功合成制备直径约100~150nm、长度几至十几微米的TiC纳米线,进而通过水热反应在其表面均匀沉积Co_3O_4纳米微粒,所构建的核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线具有良好的循环稳定性和高倍率性能。在50mA/g电流密度下循环的第2次、第50次放电容量分别为824.3mAh/g和753.7mAh/g;在倍率性能测试中,当电流密度回到50mA/g时,可逆放电容量为1060.4mAh/g,高于起始的1048.2mAh/g。     

NiSix／Ge核壳纳米线作为锂离子电池负极材料的电化学性能

Ge具有约1600mAhg。的理论比容量,是商业化石墨材料理论容量（372mAhg-1）的4倍多,是目前较有吸引力的锂离子电池负极材料。纳米材料相比于体材料由于具有独特的物理化学特性,广泛地应用于锂离子电池领域。本文采用化学气相沉积和射频溅射的方法在泡沫镍上合成出了大量NiSix／Ge核壳纳米线,并进行了扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDX）、透射电子显微镜（TEM）表征分析。将其作为负极材料应用于锂离子电池中,首次放电比容量约为1700mAhg-1,首次效率为70．9％。60个循环后放电比容量仍可维持在950mAhg叫以上,相比于Ni／Ge薄膜,表现出更好的锂离子电池循环性能。NiS     

基于工业废料的Si/TiN/TiSi2多相复合锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

Si负极材料理论容量高,但其电子电导率低和脱嵌锂过程体积变化大易粉化,使其循环稳定性和倍率性能差以及高性能硅基锂离子电池负极材料成本高,这均妨碍了其大规模产业化应用.本研究提出以太阳能电池硅片切割废料Si粉和TiN粉为原材料,采用低成本的活性气体机械球磨法制备了一种高性能的Si/TiN/TiSi2多相复合负极储锂材料.研究发现,Si在H2气氛球磨过程中与部分TiN发生反应,原位生成了纳米尺度的TiSi2,TiN和新形成的TiSi2弥散于亚微米尺度的Si基体中.Si/TiN/TiSi2复合材料的电化学性能与TiN的添加量紧密相关.其中,物质的量比Si/0.2TiN的体系具有最佳的电化学性能,在300 mA·g-1电流密度下,其首次可逆容量为2394 mA·h·g-1,首次库伦效率达75.8％,经过200次循环后,容量仍保持1295 mA·h·g-1,保持率高达54％.在2.0 A·g-1电流密度下的可逆容量达到609 mA·h·g-1.机理分析表明:高导电的惰性相TiSi2和TiN弥散在Si基体中不仅有利于电极材料在充放电循环过程中的电子传输,且有效缓冲了Si在嵌脱锂过程的巨大体积变化.这是TiN添加改善硅基复合负极材料电化学性能的主要原因.     

多孔硅/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

以Al-20Si合金为原料制备多孔硅粉体材料和多孔硅/石墨烯复合材料,并将其用作锂离子电池的负极材料。采用盐酸浸蚀合金的方法制备多孔硅粉体材料,通过借助超声向硅基材料中分别添加不同含量的石墨烯(0,5%,10%,15%,20%,25%)制备多孔硅/石墨烯复合材料。实验结果显示,在多孔硅基材料中添加10%石墨烯的电化学性能最好,首次充放电容量为2 552 mAh/g,最后稳定在540 mAh/g。首次充放电效率为78.5%,循环至第5次后,后续充放电过程中效率维持在98%左右。石墨烯添加量超过10%后。随着添加量的增加性能逐渐下降。石墨烯的加入会使充放电比容量有所降低,但会使硅的循环稳定性增加。     

NiSi_x/Si/Ge核壳纳米棒阵列作为锂离子电池负极材料的电化学性能

硅是目前已知的理论比容量最高的锂离子电池负极材料,但是循环性能较差。本文通过射频磁控溅射的方法,成功合成出了NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列,并通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对其形貌和成分进行了表征。将原位生长的NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列直接作为工作电极,组装成纽扣半电池进行电化学和循环性能测试,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的首次放电容量达到了2000mAhg-1左右,首次效率在70%左右,并且在100个循环以后仍保有初始可逆容量的30%以上。相比NiSix/Si纳米棒阵列,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的循环性能明显得到了提升,说明锗的包覆对硅的锂离子电池性能改进起到了非常重要的作用。     

锂离子电池用硅/石墨/碳复合负极材料的电化学性能

采用湿法混料及高温热解法制备了锂离子电池用硅/石墨/碳复合负极材料,并研究了不同配方的复合材料结构及电化学性能。研究发现,硅含量为20%(质量分数)时,复合材料首次可逆容量为865mAh/g,循环30次后仍为757mAh/g,容量保持率可达88%,大大改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。     

锂离子电池中高容量硅铝/碳复合负极材料的制备与性能研究

锂离子电池用高容量负极材料普遍存在首次不可逆容量高、循环性能差等问题. 本文采用高温固相法制备了硅铝/碳锂离子电池负极材料, 制备出的复合负极材料的比容量远高于目前锂离子电池普遍使用的中间相碳微球, 循环寿命则优于同粒度的硅单体为活性中心的硅碳复合材料. Al引入Si/C复合材料中, 有效抑制了材料的首次嵌锂深度,且减缓了电压滞后现象. 制备的复合负极材料首次可逆容量达到600mAh/g, 首次充放电效率在85\%以上, 25次循环后容量仍保持90%以上.     

具有核壳结构的锂离子电池用Sn/C复合负极材料研究

采用碳热还原法以及沥青裂解包覆技术,制备具有核壳结构的Sn/C复合负极材料,对采用改性天然石墨与人造石墨作为内核的效果作了比较,并分析研究壳层的厚度对材料综合性能的影响.结果表明,采用改性天然石墨作为内核能更有效分散Sn金属颗粒,另外沥青裂解碳包覆层的厚度对材料的循环稳定性具有较大的影响.以改性天然石墨为内核,具有(10％+20％)双层包覆结构的负极样品具有最佳的综合性能,首次库伦效率为76.3％,54周的容量保持率为99％.材料结构的设计以及结构的合成工艺是解决锡基合金负极材料体积效应的重要途径.     

碳纳米管包覆的MoS2锂电负极材料制备及其性能研究

二硫化钼（MoS₂）作为一种出色的二维层状材料,是锂离子电池负极的理想候选材料。然而,由于MoS₂二维层状结构的堆叠性、充放电过程中的体积膨胀以及自身的低电导率等问题,限制了其在锂离子电池中的发展。文章将MoS₂与有机碳源葡萄糖复合,合成出了MoS₂@C的复合材料,实验表明,不同含量葡萄糖碳化后形成的碳纳米管对水热生长存在MoS₂明显的影响,通过调控葡萄糖的含量合成出在碳纳米管内层生长的MoS₂@C复合材料,其具有较高的比容量,以及更好的结构稳定性,在充放电过程中的比容量衰减更小。其作为锂离子电池负极材料时,在0.2 Ag⁻¹的电流密度下循环100次后保持680.7 mAhg⁻¹的比容量;在1 Ag⁻¹的电流密度下,循环1000次后仍可保持580.9 mAhg⁻¹的可逆比容量。同时,分析了MoS₂@C在水热过程中的硫化反应进程,为合理制备MoS₂与碳的复合材料提供新的路径。径。

     

静电纺丝法制备Si/C复合负极材料及其性能表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为高分子聚合物配体, 采用静电纺丝法制备了Si/C复合负极材料。利用PVP高温烧结形成的碳作为体积缓冲骨架, 有效地解决了硅在循环过程中的体积膨胀和粉化问题。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的晶体结构及微观形貌进行了研究。结果表明, 材料整体呈纤维状分布, 纤维直径300 ~ 400 nm, Si粒子以“麦穗状”均匀地分布在由无定形碳构成的纤维上。电化学测试结果表明, 复合材料首次充放电的不可逆容量为294.9 mAh/g, 是由于电极与电解液界面间固态电解质(SEI)膜的形成所致。另外, 复合材料在低倍率(0.1C、0.2C和0.5C)和高倍率(1.0C和2.0C)下均具有较高的库伦效率及较好的循环稳定性。     

多孔硅/碳复合负极材料的制备及电化学性能

以介孔二氧化硅SBA-15为硅源, 采用镁热还原法和化学气相沉积(CVD)法合成了具有莲藕状结构的多孔硅/碳复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱附法研究了原料配比, 混压方式以及反应温度对多孔硅物相组成和结构形貌的影响。多孔硅的最佳合成条件为: 镁粉过量20wt%, 原料经球磨混合均匀后直接在750℃下高温反应4 h。对多孔硅及多孔硅/碳材料进行了电化学性能测试, 在0.5 A/g电流密度下循环70次后仍保持1633.1 mAh/g的可逆容量, 并且在8 A/g下容量达到580.1 mAh/g, 表现出优异的循环稳定性以及倍率性能。     

包覆结构Si/C复合负极材料研究进展

以包覆结构Si/C复合材料作为负极的锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、自放电效率低、循环寿命长等特点.然而,锂在硅中插入/脱出过程的体积膨胀和固体电解质界面膜(SEI)的不稳定性,阻碍了硅的商业化应用.本文通过对近年来新型包覆结构Si/C复合负极材料的构筑方法、电化学性能、比容量和循环性能进行分析和研究,发现包覆结...     

具有石墨碳骨架结构的硅碳负极材料的制备与电化学性能研究

硅碳材料作为锂离子电池负极材料具有广阔地发展前景。利用水热法和高温碳化法制备了蔗糖碳/硅复合材料(SC/Si),并在此基础上与石墨复合制备出具有石墨导电骨架结构的蔗糖碳/硅-石墨复合材料(SC/Si-Gr),并探究其作为锂离子电池负极材料电化学和电池性能。结果表明,蔗糖碳均匀包覆在纳米硅表面,形成的蔗糖碳/硅复合材料的电化学性能和电池性能随着蔗糖碳含量增加而提高。随着石墨的引入,构建的SC/Si-Gr三元复合材料的电化学性能得到进一步提升。当蔗糖：硅：石墨投料质量比为1∶1∶0.5时,形成的SC/Si-Gr(1∶1∶0.5)复合材料,在电流密度为0.1 A/g条件下,第三圈稳定之后的放电比容量为1 005.1 mAh/g;循环100圈之后放电比容量为819 mAh/g,充放电库伦效率保持在98%左右。在1 A/g大电流密度下,平均放电比容量为437.91 mAh/g。这归功于石墨的加入形成有效的导电骨架结构,提高了首次循环库伦效率,加速锂离子的传输速率,使蔗糖碳/硅-石墨复合材料呈现出良好的循环稳定性和充放电倍率性能。     

钒酸锰负极材料的制备及其性能

本研究通过流变相反应-热解法制备了碳包覆钒酸锰锂离子电池负极材料,通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征.所制备的材料微观组织呈不规则的短圆柱形和球形,其直径分布在30～50 nm之间,短圆柱形颗粒长度在200 nm左右.在充放电电压为3.0 V到0.02 V范围内,当充放电电流为0.1 A/g时,钒酸锰负极材料首次可逆充电容量为876 mAh/g,经过100次充放电循环后,可逆充电容量为843 mAh/g;以2.0 A/g的大电流充放电时,可逆充电容量仍然保持在334 mAh/g左右,表现出较优秀的大电流充放电能力.     

锂离子电池Si/C/石墨复合负极材料的电化学性能

采用热裂解方法, 热解分散于聚偏二氟乙烯溶液中的硅和石墨, 得到了具有稳定电化学循环性能的Si/C/石墨复合负极材料。透射电子显微镜观察发现, 复合材料形貌为无定型碳包裹硅颗粒的核壳结构。通过系统研究不同Si粒径和石墨含量对电极电化学性能的影响, 发现Si颗粒粒径越小复合材料电化学循环稳定性能越优越, 适当的降低石墨含量有利于电极材料剩余比容量的提高。当Si粒径为50 nm, Si与石墨质量比1:1时, 电极材料具有1741.6 mAh/g的首次放电比容量和72.5%的首次库仑效率, 60次循环后, 可逆比容量保持在820 mAh/g。热解有机物形成碳包覆的结构能有效地改善硅基类负极材料的电化学循环性能。     

纳米CuO/Cu负极材料的热氧化制备及其结构和电化学性能

采用纳米铜粉为原材料,通过直接在空气气氛中氧化的方法制备了含有微量Cu的纳米CuO/Cu复合材料作为锂离子电池负极材料。采用XRD、SEM、TEM等材料结构分析方法和恒电流充放电测试技术对在250～500℃不同氧化温度下获得产物的结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在250～500℃下氧化4小时,纳米Cu粉基本氧化为CuO,其含量在94wt.%以上,并保持初始Cu粉的纳米尺寸。经250～450℃氧化的产物中有微量的Cu（3～4wt.%）保留下来,而500℃氧化的样品中未发现有Cu。用该方法制备的纳米CuO/Cu作为锂离子电池负极材料表现出良好的循环稳定性,其中,经450℃氧化的材料表现出最     

硅化镁还原 CO2 一步原位合成 Si/C 复合负极

近年来,新能源汽车的飞速发展对电池的性能提出了更高要求,而传统石墨类负极材料的比容量较低,难以满足发展的需求。硅具有极高的理论比容量,作为负极材料能有效提高电池性能,具有巨大的发展潜力,而制备硅基负极的硅源材料、硅颗粒的形貌尺寸及其加工制备工艺对硅基负极性能有着重要影响。本文综述了硅基负极材料的最新研究进展,重点关注硅源材料的选择、硅纳米化工艺、硅基负极材料的制备等,提出了不同硅源和对应制备工艺在硅基负极材料制备过程中存在的问题和挑战,为锂离子硅基负极的发展提供重要的参考。     

Si-Al-Si复合薄膜的制备及电化学性能研究

采用磁控溅射法,通过控制其中Si薄膜的溅射时间,在铜箔集流体上沉积了4种不同Si厚度的Si-Al-Si夹层结构复合薄膜。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)分析样品表面形貌和结构。采用恒电流充放电和慢循环伏安等方法研究了复合薄膜作为锂二次电池负极材料的电化学性能。结果表明,随着Si溅射时间的延长,复合薄膜首周放电容量增加,不可逆容量损失也增加;Si-Al-Si复合薄膜作为锂离子电池负极材料的循环性能随着Si溅射时间的延长而变差,但与纯Si薄膜相比,Al的加入明显降低了首周不可逆容量损失,改善了Si薄膜的循环性能。     

用于锂离子电池的石墨烯及其复合负极材料的研究进展

石墨烯复合材料因具有高比表面积、高比容量、优异的导电性、显著的化学稳定性,在锂离子电池领域具有巨大的应用前景。在负极复合材料中,石墨烯不仅可以形成导电网络提升复合材料的导电性能,而且还可以缓冲材料在充放电过程中的体积效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命,为设计大容量高稳定性的锂离子电池提供了理论保证。因此制备不同组成和结构的石墨烯复合材料是一个非常有价值的课题。对近年来国内外运用不同方法制备不同组成和结构的石墨烯复合材料的研究结果做了综合评述和展望。