竹碳的结构及电化学性能研究

用XRD、SEM和EDS对由天然竹子烧制而成的竹碳进行了组织结构表征。表明竹碳主要呈无定形碳结构 ,并含有钾等金属元素。对竹碳的电化学嵌脱锂性能进行了初步的研究 ,竹碳的首次嵌锂容量约 2 0 0mAh g ,但不可逆容量较大。除去竹碳中的钾等金属离子并进行球磨处理 ,竹碳的首次嵌锂容量超过 4 0 0mAh g ,经过几次充放电循环以后 ,处理后的竹碳显示出良好的充放电效率。     

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。     

低比表面积酚醛树脂硬碳的制备及电化学性能

以酚醛树脂为原料、正戊烷为发泡剂,采用发泡法制备了低比表面积的酚醛树脂硬碳。通过SEM、XRD、FTIR和N_2吸附/脱附等方式表征了不同发泡剂添加量下硬碳材料的表面形貌和结构,以金属锂为对电极制备纽扣半电池并测试了其电化学性能。结果分析表明:正戊烷质量分数为20%的硬碳比表面积为1.62 m~2·g~(-1),平均孔径为6.406 nm,(002)晶面层间距d_(002)为0.394 nm,二维碳层尺寸L_a为1.417 nm,平行层群尺寸L_c为2.602 nm,碳产率为45.05%;在50 m A·g~(-1)的电流密度下,其首次比容量达到318.7 m Ah·g~(-1),首次库伦效率为68.9%,并且表现出良好的循环稳定性能和倍率性能。     

碳包覆的磷/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究

以纳米黑磷和氧化石墨烯为原料,通过高温热处理的方法合成了碳包覆的磷/石墨烯复合材料,通过XRD、Raman、FT-IR、XPS及SEM对该复合材料进行表征。电化学性能测试表明,在100mA/g的电流密度下,制备的复合材料首次充电比容量为530mAh/g,循环50次后比容量仍然保持在492mAh/g,容量保持率为92.8%,表现出优异的电化学性能。     

纳米LiMnPO4/C复合材料的制备及其电化学性能研究

以LiOH·H2O、MnSO4?H2O和(NH4)3PO4为反应物,PVP为表面活性剂,采用水热法制备了LiMnPO4正极材料。通过化学气相沉积法,以甲苯为碳源,对材料进行表面碳包覆。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料晶体结构和微观形貌进行表征。结果表明,合成的LiMnPO4粒径小(约100nm)且分布均匀,颗粒表面包覆了一层厚度约10nm的均匀、完整的导电碳层。在50℃0.1C倍率下LiMnPO4/C的放电容量达到124mAh/g,循环100次容量保持率达到96%,2C倍率下的放电容量保持了0.1C时的75%,表现出优异的循环稳定性和倍率性能。     

Si/CMK-3/PANI复合材料的制备与电化学性能研究

目的:通过介孔碳(CMK-3)和聚苯胺(PANI)协同作用,解决硅颗粒的导电性差和体积膨胀问题。方法:采用机械球磨与聚苯胺原位复合制备了Si/CMK-3/PANI复合材料。结果:该材料具有很好的电化学性能,在0.2 A·g~(-1)电流密度下初始充电容量达到3 517 mAh·g~(-1),循环94次后可逆电容量为1 202 mAh·g~(-1);在8 A·g~(-1)电流密度下可逆容量为536 mAh·g~(-1),库伦效率达到97%。结论:微观结构分析显示:硅颗粒分散在CMK-3表面,并包覆聚苯胺从而提升了硅的导电性;而且有效抑制了硅在充放电过程中的体积膨胀,同时聚苯胺包覆还可以有效防止硅颗粒从CMK-3表面脱离。     

静电纺丝法制备自支撑硅碳负极及电化学性能研究

硅/聚丙烯腈(Si/PAN)纳米纤维通过简单的电纺丝方法制备出锂离子电池的电极材料,并对其进行干燥、热处理和碳化处理制得Si/C自支撑锂离子电池负极材料.该材料尺寸可调,且具有良好的柔性.通过XRD、SEM、TG-DSC、拉曼光谱和电化学性能测试分别对其结构、形貌和电化学性能等进行分析测试.结果 表明,硅含量较低时,自...     

基于稻谷壳的多孔生物质碳锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以废弃的稻谷壳为原料,基于酸解-水热碳化-刻蚀法制备了无定形多孔碳材料,采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料结构及形貌,并结合恒流充放电技术测试了材料的电化学性能。结果表明,获得的无定形碳材料呈现出多孔结构,碳电极的首次可逆容量为171.6mAh/g,经历30次循环后依然能保持146.7mAh/g的可逆容量,比未刻蚀碳电极容量(96.3mAh/g)高52%。刻蚀碳电极表现出优异的循环稳定性能,缘于碳材料的多孔结构,可加快锂离子在本体材料和电极/电解液界面间的传输。     

Amorphous Red Phosphorus Embedded in Sandwiched Porous Carbon Enabling Superior Sodium Storage Performances

The red P anode for sodium ion batteries has attracted great attention recently due to the high theoretical capacity, but the poor intrinsic electronic conductivity and large volume expansion restrain its widespread applications. Herein, the red P is successfully encapsulated into the cube shaped sandwich‐like interconnected porous carbon building (denoted as P@C‐GO/MOF‐5) via the vaporization–condensation method. Superior cycling stability (high capacity retention of about 93% at 2 A g^?1 after 100 cycles) and excellent rate performance (502 mAh g^?1 at 10 A g^?1) can be obtained for the P@C‐GO/MOF‐5 electrode. The superior electrochemical performance can be ascribed to the successful incorporation of red P into the unique carbon matrix with large surface area and pore volume, interconnected porous structure, excellent electronic conductivity and superior structural stability.     

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。     

制备温度对热解炭包覆磷酸铁锂/气相生长炭纤维复合正极材料的影响

采用微波化学气相沉积法一步合成了热解炭包覆磷酸铁锂/气相生长炭纤维复合正极材料. 借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电镜和电化学测试仪等测试手段研究了不同制备温度对材料晶体结构、显微形貌和电化学性能的影响. 结果表明, 当制备温度由500℃升至600℃时, 磷酸铁锂主晶相的颗粒尺寸没有发生明显变化, 而原位VGCF的网络程度却明显增加, 材料的放电比容量随之提高; 当制备温度进一步升高到700℃时, 磷酸铁锂颗粒异常生长现象加剧, VGCF直径较大且粗细不均, 材料的电化学性能变差. 研究发现, 当温度为600℃时, 材料表现出较优的电化学性能, 25℃在0.2C、0.5C、1C和3C倍率下的放电比容量分别可达163、159、153和143mAh/g.     

硅/铜/碳纳米杂化材料制备及锂电性能研究

以纳米硅粉为硅源,乙酸铜为铜纳米粒子前驱体,双官能团甲基丙烯酸酯单体为溶剂和碳源,利用热引发聚合方法,结合高温氩气气氛煅烧,原位可控合成硅/铜/碳纳米杂化材料,并通过后续不同气氛(空气或者空气结合氢气)、不同温度条件下热处理,进一步调控杂化材料中碳基质含量,达到改善单质硅负极材料循环性能、提高杂化材料导电性能的目的。采用粉末衍射(XRD)、能量弥散X射线谱图(EDX)、热重分析实验(TGA)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗测试(EIS)以及锂离子电池循环性能测试等方法对杂化材料的结构、结晶、组成、形貌、导电性能以及锂电循环性能进行了较为系统的研究。研究结果表明,单质硅以及单质铜均匀分布在碳基质中;单质铜的形成有效提高了杂化材料的导电性;后期热处理能够进一步调控碳基质含量,从而使得杂化材料初始放电比容量从1156mAh/g提高到1997mAh/g,而循环性能得到一定程度保持。     

电化学电容器复合电极材料铜氧化物/多孔炭的制备及电化学性

通过化学沉积法制备了金属铜氧化物/多孔炭复合电极材料,考察了热处理温度及金属铜氧化物负载量对其理化性能的影响.测试结果表明,热处理过程能有效改变铜氧化物的形态,而铜氧化物的形态影响着复合电极材料的电化学行为.当多孔炭电极负载20wt%铜氧化物时,其循环伏安曲线出现较强的峰值电流,但其电化学性能不稳定,这种情况随着负载量的减少而有所改善.当负载3wt%金属铜氧化物时,其单电极比电容达到325F/g,高于空白多孔炭的比电容（256F/g）.     

煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研

因具有较短的锂离子扩散路径、大的比表面积等优势, 球形碳材料在锂离子电池负极材料中展露出良好的应用前景。研究以新疆库车产煤为原料, 采用电弧放电法及化学活化法制备出了具有多孔结构的煤基球形碳。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附法和恒电流充放电等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明, 在100 mA/g的电流密度下, 煤基球形多孔碳的首次放电比容量可达到1188.9 mAh/g, 远高于商业石墨负极372 mAh/g的理论比容量。此外, 该材料还表现出了良好的循环稳定性, 经历200圈循环后的放电比容量为844.9 mAh/g。煤基球形多孔碳优异的电化学性能得益于活化过程所产生的分级孔道结构能为锂离子提供更多储存空间, 从而提高了电极的容量及循环稳定性。