多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。     

羽毛状Co3O4材料的制备及电化学性能的研究

采用一步水热法和煅烧法制备了Co₃O₄电极材料,通过物相、形貌表征和电化学测试发现,制备的Co₃O₄具有羽毛状二维网络结构,可以增加与电解液的接触面积,增加了活性位点,提高了电化学性能;制备的Co₃O₄电极材料的比电容达到了679.51 F/g,其循环伏安测试曲线以及恒电流充放电测试曲线对称性完美,材料可逆性良好,材料的阻抗较低;在1 A/g电流密度下进行恒电流充放电测试,3 000次循环后,其比电容仍然能保持初始值的79.3%,电化学稳定性良好;Co₃O₄电极材料具有优异的电化学性能,在超级电容器电极应用方面具有广阔的应用前景。     

形貌对Co3O4电化学性能的影响

四氧化三钴(Co₃O₄)作为锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量,其颗粒形貌与大小对电化学储锂性能有明显影响。采用电解法和沉淀法分别制备颗粒状、片层状和八面体状Co₃O₄。用SEM和XRD对制备的Co₃O₄进行形貌和结构分析,并研究不同形貌Co₃O₄作为负极材料的电化学储锂性能。八面体状Co₃O₄具有良好的电化学储锂性能和循环稳定性,样品以0.2 C在0～3.0 V循环的首次放电比容量达1 162.2 mAh/g;经过100次循环后,放电容量保持率为73%。八面体状Co₃O₄具有最小的表面能,有利于形成均匀致密的固体电解质相界面(SEI)膜,提升材料的储锂性能。     

自支撑Ti3C2Tx/聚吡咯水凝胶的制备及电化学性能

电极材料是决定超级电容器性能的关键。具有高导电性和电化学活性的二维碳化钛Ti₃C₂T_x(T_x为表面端基，如-F和-OH)和导电聚合物聚吡咯(PPy)作为超级电容器电极材料受到广泛关注。利用Ti₃C₂T_x的强酸性质子化吡咯引发聚合，经水热反应制备自支撑Ti₃C₂T_x-PPy水凝胶。通过XRD、SEM以及傅里叶变换红外光谱等方法，对材料进行物相结构和微观形貌分析，并进行电化学性能测试。PPy附着在Ti₃C₂T_x片层上形成的三维交联网络结构，可大幅提高材料的有效接触面积，促进离子传输，并提供大量的赝电容。所制备的Ti₃C₂T_x-PPy₁₂₀水凝胶以1 A/g电流在-0.4～0.3 V循环，比电容为260.0 F/g; 20 ...     

V3O7·n H2O纳米带高倍率储钠性能与机制研究

通过水热法成功制备出具有大层间距的层状钒基氧化物V₃O₇·n H₂O,其结构中层间H⁺与Na⁺间具有较弱的相互作用力,有利于载流子的快速固态传导。通过非原位X射线衍射与扫描电镜研究了V₃O₇·n H₂O的生长机理。将其应用于钠离子电池负极时,该材料展现出优异的电化学性能：在2 A/g的电流密度下循环1 000次后放电比容量仍可达129 mAh/g,容量保持率为94%。同时,通过非原位表征发现,V₃O₇·n H₂O在循环中展现出的比容量上升现象与其结构相变有关。该研究结果为高倍率钒基储钠负极材料的研发提供了思路。     

溶胶-凝胶法制备Co掺杂δ-MnO2的性能

改善导电性可提升δ-MnO₂的电化学性能。引入过渡金属元素钴（Co）合成Co掺杂δ-MnO₂。SEM、XRD分析表明,Co的掺杂未改变δ-MnO₂的形貌,产物呈典型的δ-MnO₂特征,未见明显的与金属Co或钴氧化物相关的特征峰。以5 mV/s的速度在0～1 V进行CV扫描,在1 mol/L Na₂SO₄溶液中,1/10 Co掺杂δ-MnO₂的比电容为206.8 F/g,较纯δ-MnO₂提高近1倍;在碱性电解液（9 mol/L KOH和11 mol/L NaOH）中,Co的掺杂使δ-MnO₂的1 C恒流放电平台提升约20～30 mV。     

超级电容器用Ni/Co二元氧化物的制备及性能

通过简易的两步法,以pH=9.75的NH_3-NH_4~+缓冲溶液作为沉淀剂,将不同物质的量比的Ni氧化物与Co氧化物复合,在600℃下煅烧,制得Ni/Co二元氧化物(NCBO)。当n(Ni)∶n(Co)=3∶1时,制得的NCBO的性能较好。XRD和SEM测试结果表明:该样品的结晶度最好,颗粒分布最均匀。电化学测试结果表明:该样品的初始内阻为0.199 1Ω,导电性良好,以1 A/g和2 A/g的电流在0~0.35 V充放电,比电容分别为627 F/g和545 F/g;以1 A/g循环1 000次的电容保持率为65%。     

Y2O3、Ga2O3和B2O3共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响

稀土元素的掺杂能显著提高ZnO压敏电阻的电压梯度(E_1mA),但却会导致泄漏电流的增加,从而致使ZnO压敏电阻的老化稳定性降低。为了解决稀土元素掺杂导致泄漏电流增加的问题,研究了Y₂O₃、Ga₂O₃和B₂O₃共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响。掺杂的Y₂O₃通过钉扎效应能够显著抑制ZnO晶粒的生长提高样品的E_1mA。Ga₂O₃的掺杂则有助于提高晶界层的势垒高度(φ_b)、抑制泄漏电流密度(J_L)的增加。而B₂O₃的掺杂则有助于改善样品的液相烧结,避免具有高电阻率Y尖晶石相聚集现象的发生,传输通道的阻断有利于降低样品的J_L。此外,B₂O₃的掺杂能够促进ZnO晶粒与其他...     

Fe3Se8/Co3Se4/NiSe2/NC复合材料的制备及性能

由于锂资源的价格逐渐攀升,亟需开发价格低廉的电池系统。通过共沉淀法合成FeCoNiCP片状前驱体,再经过包覆多巴胺、退火和在氮气下硒化,制备钠离子电池负极材料Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC。在0.01~3.00 V充放电,以0.1 A/g的电流循环70次,电极仍有468.38 mAh/g的可逆比容量;在0.1 A/g、0.2 A/g、0.5 A/g、1.0 A/g、2.0 A/g和5.0 A/g的电流下,分别具有363.85 mAh/g、345.88 mAh/g、320.73 mAh/g、308.31 mAh/g、290.33 mAh/g和249.29 mAh/g的可逆比容量。Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC复合材料较好的电化学性能,可归因于碳导电网络、多金属硒化物和独特的纳米结构的协同作用,缓解了充放电过程中的体积膨胀。     

B2O3掺杂对直流ZnO压敏电阻老化特性的影响

ZnO压敏电阻是避雷器的核心部件,其性能的好坏直接影响着避雷器的电气性能。因此,该文致力于通过B₂O₃的掺杂以改善直流ZnO压敏电阻的非线性和高荷电率下的老化稳定性,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电容-电压（C-V）等特性测试研究B₂O₃掺杂对直流ZnO压敏电阻的微观结构和电气特性的影响。然后,在115℃、0.95E_1mA的条件下对直流ZnO压敏电阻进行1000h的直流加速老化试验,以验证其在高荷电率下的老化稳定性。试验结果表明,B₂O₃的掺杂提高了晶界层的势垒高度,改善了直流ZnO压敏电阻的非线性特性,并降低了其在高荷电率下的老化系数。     

Zr和B共掺杂的LiNi0.88Co0.10Mn0.02O2单晶材料性能研究

采用Ni_0.88Co_0.10Mn_0.02(OH)₂前驱体，LiOH·H₂O为锂源，加入适量的硼酸和ZrO₂，分别在810、820和830℃条件下进行烧结，制备了Zr和B共掺杂型LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料。对其进行了X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电比容量、倍率性能、循环性能和差示扫描量热(DSC)等测试。结果显示，Zr和B共掺杂可改善LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料的倍率性能、循环性能以及材料的热稳定性。在820℃烧结得到样品NCM-820，其比容量为198.5 mAh/g,25℃循环50次的容量保持率为96.37%,45℃循环40次容量保持率为94.13%，材料热分解温度从231.8℃提升到了240.4℃。     

聚吡咯/钴硫化物用于电化学电容储能

聚吡咯（PPy）导电性能好;钴硫化物的理论比电容高,但导电性较差。将PPy与钴硫化物复合,可得到性能较好的电化学储能材料。设计并合成在管状PPy（PPy-NTs）表面原位生长Co₃S₄的复合电极材料PPy/Co₃S₄,研究反应温度和时间对电化学电容的影响。在160℃下反应6 h得到的PPy/Co₃S₄,在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中以100 mV/s的速率扫描[0.69～0.84 V（vs.SCE）],具有较为理想的比电容（19.96 F/g）,表明PPy/Co₃S₄在电化学储能方面具有应用前景。     

直接还原高锰酸钾制备CNT/MnO2复合材料

直接还原高锰酸钾(KMnO4)制备了碳纳米管(CNT)/MnO2复合材料。用XRD、SEM和TEM等对复合材料进行形貌和结构分析,发现MnO2均匀地包覆在CNT表面。循环伏安、恒流充放电测试表明,复合材料的比电容较高,循环性能良好,以1 A/g、20 A/g放电的比电容分别为200.3 F/g和120.8 F/g,第2 000次循环(20 A/g)时的电容保持率为94.7%。     

前驱体制备条件对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响.采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析.制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1000r/min.此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni):n(Co):n(Mn)=1.00:1.03:1.01.制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能.     

煅烧温度和补锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

用化学共沉淀法制备前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2,通过高温固相法制备了正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2。用XRD、SEM、电化学性能测试和电化学阻抗谱分析了煅烧温度和补锂量的影响。样品具有完整的α-NaFeO2层状结构。n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)=1.12∶1.00、在840℃下煅烧12 h所得样品,在4.30～2.75 V的0.2C首次可逆放电比容量为154.50mAh/g,第20次循环的容量保持率为92%。     

纳米V2O5包覆CFx复合材料的制备及性能

通过简单易行的超声浸渍法和高温煅烧法,采用纳米五氧化二钒（V₂O₅）颗粒包覆氟化碳（CF_x）制备CF_x@Nano V₂O₅复合材料。对比CF_x@Nano V₂O₅复合材料与商用CF_x材料的形貌、结构和性能。经纳米V₂O₅颗粒包覆制备的CF_x@Nano V₂O₅复合材料具有层状表面形貌,振实密度更高。在0.2 C的放电倍率下,CF_x@V₂O₅复合材料的电压平台可达2.81 V;此外,在大电流放电时表现出明显的功率输出优势,在3.0 C倍率下的比容量较商用CF_x材料提升了16.68%。     

微量石墨烯包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能的影响

使用Hummers法得到氧化石墨烯,再通过还原氧化石墨烯制备石墨烯。使用高温固相法制备LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料,将石墨烯加入乙醇溶液中,与增稠分散剂羧甲基纤维素钠(CMC)混合得到石墨烯溶液。利用液相自聚集法将石墨烯溶液微量包覆在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面。通过SEM、XRD以及电化学测试系统对石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料进行表征和测试。结果表明,0.8%-石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料性能最佳,首次充电比容量最大值达到222.85 mAh/g,首次充放电比容量最大值达到208.93 mAh/g,库仑效率为93.75%。     

预烧工艺对Ni0.2Cu0.14Zn0.4Fe2.26O4铁氧体结构与磁性能的影响

针对NiCuZn铁氧体的应用需求，为降低材料的合成时间和成本投入，采用不同的低温预烧结温度(650～750℃)对Ni_0.2Cu_0.14Zn_0.4Fe_2.26O₄铁氧体进行预烧结，添加0.2 wt%的Bi₂O₃助烧剂，通过910℃轨道炉进行低温烧结2 h。研究低预烧结温度对铁氧体的成相、微观形貌和磁性能的影响。结果表明，750℃预烧结15 min的样品具有较好的综合性能：密度ρ=5.34 g/cm³，磁导率μ′(1 MHz)=304，品质因数Q(1 MHz)=84.2，居里温度T_C=180℃。同时研究了在15～96 MPa压强下磁导率的变化，和-60～210℃下磁导率变化特性。研究工作为工业化生产提供了工艺参考。     

包覆-掺杂改性单晶材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2

镍钴锰三元材料在高电压下的循环稳定性有待提高。采用高温固相法制备Zr、Ti共掺杂和Al₂O₃包覆的单晶正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。用XRD、SEM和恒流充放电测试,分析材料的结构、形貌及电化学性能。材料的层状结构较好。扣式电池以0.20 C在3.00～4.40 V循环,放电比容量可达185.8 mAh/g;软包装电池以1.00 C在3.00～4.35 V循环1 500次,容量保持率为93.2%。     

Li5FeO4的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

以Fe₂O₃和Li₂O为原料,采用高温固相法制备了Li₅FeO₄材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li₅FeO₄首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的Li₅FeO₄时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li₅FeO₄的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10%Li₅FeO₄的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。