喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。     

锂离子电池硅碳复合材料中硅含量的测定

分别用氟硅酸钾容量法、氯化铵重量法和硅钼蓝光度法测定锂离子电池硅碳混合、复合材料中硅的含量。3种测试方法的结果一致,表明方法可靠可行。校正硅含量后,对硅碳复合材料进行测试,以0.53 A/g的电流在0.01~1.50 V充放电,材料的可逆比容量从1 300 mAh/g修正为1 650 mAh/g;循环280次,材料的比容量仍稳定在1 600 mAh/g以上。     

多孔石墨烯的制备与储锂性能研究

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,亲水性的聚苯乙烯球为模板,将两者液相分散,通过简单的冷冻干燥和热还原法制备出多孔石墨烯(PG)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等一系列表征测试手段研究了PG材料的形貌及结构特征。将其组装成纽扣电池,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,PG在30 mA/g电流密度下的首次可逆比容量可达822 mAh/g,循环和倍率性能较好,在50 mA/g电流密度下经过200次循环后仍可保持690 mAh/g的比容量,在0.5 A/g的大电流下经400次长循环后仍具有450 mAh/g的比容量。     

免黏合剂硅碳负极材料的制备

采用球磨与后烧结处理工艺，以光伏产业废硅粉为原料，白糖为碳包覆材料，在球料比1∶1下球磨30 h, 800℃下烧结2 h,制得纳米级硅碳材料。将该材料与二氧化钛、碳纳米管混合，制得锂离子电池用免黏合剂硅碳负极材料。以0.5 C的电流在0～2 V充放电，该材料的首次放电比容量达到713 mAh/g,第100次循环时仍保持在522 mAh/g。     

Si/AG/C复合负极材料的制备及性能研究

以硅、人造石墨和蔗糖为原料,通过高温裂解法制备了硅/石墨/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)分析材料的形貌和结构,复合材料制备成电极后,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和电化学交流阻抗频谱(EIS)测试其电化学性能。结果表明:裂解碳将石墨和硅紧密包裹,高温后硅和石墨仍为晶体结构;在600~900℃,复合材料脱锂比容量随温度升高而增加,首次脱锂比容量在1 000~1 100 mAh/g,复合材料循环40次后比容量保持在418~543 mAh/g。紧箍包裹结构的硅/石墨/碳复合材料兼有石墨循环性好和硅容量高的特点。     

尖晶石LiCo0.05Mn1.95O4体系EIS分析

用溶胶一凝胶法合成了掺钴的尖晶石锰酸锂Li1.05Co0.05Mn1.95O4,由于Co3+的引入使得材料结构更加稳定,循环稳定性增强.材料在0.1 C下首次放电比容量为105.2 mAh/g,循环20次后为104.3mAh/g,容量保持率为99.1％;1 C下首次放电比容量为92.4 mAh/g,循环20次后放电比容量为91.1mAh/g,容量保持率为98.5％.电池在充电前电荷转移电阻Rct很大,锂离子扩散系数较小,1C循环结束后电极的电荷转移电阻Rct最大为225.2Ω,0.5 C循环结束后电极的锂离子扩散系数DLi+最大为6.16×10-5 m2/s.     

碳化钼/纳米硅/碳复合微球的制备及其储锂性能

石墨负极材料是现在商业化应用最广泛的负极材料。但是商业化石墨负极比容量较低,难以满足现在所需求的高能量密度电池。因此,需要开发新一代高能量密度负极材料。以盐酸多巴胺、钼酸铵、纳米二氧化硅为原料,通过溶液自组装法制备微米球前驱体,后经碳化、镁热还原获得碳化钼复合碳包覆纳米硅(Si@α-MoC_1-x/C)微米球结构,其中α-MoC_1-x原位生成于碳壳层中,二氧化硅还原的硅颗粒稳固结合在壳层之内。纳米硅的引入大大提高了α-MoC_1-x/C复合负极的比容量,同时α-MoC_1-x碳壳层作为保护层,避免电解液与纳米硅直接接触、缓解纳米硅嵌锂后的体积膨胀。产物Si@α-MoC_1-x/C表现良好的循环性能和倍率性能,在200 mA/g电流密度下循环150圈后容量保持率为63.1%(498 mAh/g)。     

LiFePO_4锂离子电池的低温性能

采用循环伏安和充放电测试研究了LiFePO4和碳负极材料的低温性能.LiFePO4在25℃时的0.1 C和0.3 C放电比容量分别为156 mAh/g和148 mAh/g,在-20℃时分别为91 mAh/g和65 mAh/g.碳负极材料在-20℃下以0.1 C和0.3 C放电,几乎可放出25℃时的全部比容量.约330 mAh/g.LiFePO4是LiFePO4锂离子电池低温容量的主要影响因素.     

微米级硅/碳复合材料的结构与储锂性能

使用球磨/热解复合工艺制备锂离子电池用微米级硅/石墨/碳复合材料。因独特的结构,合成的硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为100 mA/g时表现出较高的首次库仑效率82.7%和882.6 mAh/g的首次可逆比容量,循环100次的容量保持率为85.6%。将硅/石墨/碳材料和商业化石墨混合,可获得循环性能更好的硅/碳复合材料,其中硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料与石墨的质量比为3∶7时,得到的混合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为50 mA/g时,具有501.7 mAh/g的首次可逆比容量和81.0%的首次库仑效率,循环100次的容量保持率为98.2%。     

MoS2/C纳米复合材料的合成及其电化学性能研究

理论比能量高达2 600 Wh/kg的锂硫电池已经成为锂电池研究热点,然而硫导电性不好、穿梭效应和锂化体积效应较大等问题阻碍了锂硫电池的产业化。将无定型多孔碳材料的高导电性和极性MoS₂的固硫作用相结合改善锂硫电池的电化学性能。所得的S@MoS₂/C在0.05 C和2 C电流密度下的放电比容量分别为1 507和406.3 mAh/g,比S@MoS₂在相同电流密度下的放电比容量（1 400和345.7 mAh/g）更高。在循环性能测试中,S@MoS₂/C容量保持率为46.9%,要高于S@MoS₂（39.1%）。因此,MoS₂/C复合材料作为硫载体可以显著改善锂硫电池性能。     

C/TiO2包覆SiO2用作锂离子电池负极材料

以多孔SiO_2为内核,利用TiO_2与碳外层包覆制备出双壳结构(SiO_2@TiO_2@C)作为锂离子电池的负极材料。TiO_2纳米粒子均匀地嵌入具有多孔的SiO_2粒子内部和表面,形成SiO_2@TiO_2核-壳结构。碳包覆形成的外壳可以很好地避免SiO_2与电解质直接接触,因此形成稳定的SEI膜。得到的SiO_2@TiO_2@C核-壳-壳材料具有疏松的多孔结构、高比容量、优异的倍率性能和稳定的长期循环性能。比表面积和总孔隙率分别为261.3 m~2/g和0.46 cm~3/g,在电流密度为0.1 A/g时,首次库仑效率为74.7%,100次循环后的放电比容量为638 m Ah/g,容量保持率大于98.5%。这些结果表明所得到的复合材料有很好的前景,在改进各种储能材料方面可能具有潜在的应用。     

美国研制可提高锂电池容量和寿命的硅海绵

正硅具有相对工作电压低、储量丰富、理论比容量高等优点,而纳米结构硅是高性能锂离子电池的理想阳极材料。然而纳米硅材料的规模化合成和在高装载量极板上保持良好的循环稳定性方面非常具有挑战性。近日,美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)联合加州大学的科研人员开发出了一种中孔硅海绵(MSS),可用作锂离子电池的阳极,比容量达750 mAh/g,所制成的锂离子电池样品经1 000次充放电循环后,容量仍保持了初始总容量的     

水性粘结剂LA135在锂离子电池中的应用

以水性粘结剂LA135为正极粘结剂、LiFePO4为活性物质,测试不同粘结剂含量的锂离子电池的性能.当粘结剂的含量为6％时,在2.75～4.20 V充放电,0.20 C首次、第10次循环的放电比容量分别为140.6 mAh/g和140.3 mAh/g,容量保持率为99.8％;1.00 C首次、第10次循环的放电比容量分别为103.3 mAh/g和99.1 mAh/g,容量保持率为95.9％.     

LiMn0.6Fe0.4PO4掺碳改性的研究

采用高温固相法,制备了锂离子电池用的纯LiMno0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料.利用酸溶解法、XRD、扫描电镜及充放电测试等,对样品的碳含量、晶体结构、形貌以及电性能等进行了研究.所得LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4P04/C均为纯橄榄石型晶体结构,其中以蔗糖为碳添加剂的LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料具有良好的循环性能和高倍率性能:以0.1C充放电,首次放电比容量为122.3 mAh/g,循环15次之后,容量保持率为99.3%;以0.5 C和1.5 C充放电,首次放电比容量分别为121.4 mAh/g和110.2 mAh/g.     

原子气相沉积法制备V_2O_5/氮掺杂石墨烯锂离子电池负极

以氮掺杂石墨烯为基底,采用原子气相沉积法将纳米V_2O_5薄膜均匀的生长在多孔石墨烯纳米片上。由于V_2O_5与石墨烯间较强的化学键合作用,多孔石墨烯构建的优异的离子和电子传输路径,当复合材料电极作为锂离子电池负极时展现出优异的电化学性能,在200mA/g电流密度下具有良好的容量保持率,50次循环后,整个电极仍可获得608mAh/g的放电容量。     

锂硫电池硫-碳正极材料的制备及电化学性能

以碳化树脂微球的方法制备了孔径小于0.6 nm的微孔碳球,通过热处理的方式制备了微孔碳球负载小硫分子的A-MRF/S复合材料。S EM、EDS和XRD结果表明硫以小硫分子S2-4的形式均匀存在于微孔碳球中。充放电测试表明:在0.2 C电流密度下,A-MRF/S正极首次放电比容量为847.1 mAh/g,100次循环后,比容量仍保持在630.5 mAh/g,且每圈的库仑效率均接近100%;在2 C电流密度下,A-MRF/S正极的放电比容量仍有539.7 mAh/g。A-MRF/S正极优异的循环性能、库仑效率和倍率性能,主要得益于小硫分子固-固转变的电化学反应过程。     

用于Li-S电池硫正极的新型水性粘结剂的研究

设计制备了一种具有三维网络结构的磺酸化b-环糊精聚合物水性粘结剂(b-CDPS-),重点研究了b-CDPS-粘结剂的粘接性能和对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明：b-CDPS-粘结剂的粘结强度高于传统商用PVDF粘结剂。另外,相较于使用PVDF的硫正极,使用b-CDPS-的硫正极在循环前后呈现出更加均匀的微观形貌结构和更优的电化学性能。在0.1 C下充放电,100次循环后其放电比容量仍然保持1 024 mAh/g。即使在1.5 C下,仍能保持880 mAh/g的放电比容量,远高于PVDF电极467 mAh/g的放电比容量。     

碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究

为提高锂离子电池商容量Si/C复合负极材料的电化学性能,采用喷雾干燥法制备了核壳结构的碳包覆Si/C复合材料.碳包覆Si/C复合材料为近球形颗粒,形貌规整,粒度分布均匀,呈正态分布,其物相结构和嵌脱锂的电化学反应与Si/C复合材料保持一致.碳包覆后,减小了充放电过程中复合材料电极的极化,电压滞后现象得到了显著的改善.碳包覆Si/C复合材料的最大放电比容量为512 mAh/g,略低于包覆前的材料,但循环稳定性大大提高,50次循环后的容量保持率为96%.     

碳包覆硫化锑纳米棒的制备及其储钠研究

以三氯化锑(SbCl3)和九水硫化钠(Na2S·9 H2O)为原料,以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,以乙二醇为辅助溶剂,在200℃温度条件下,采用溶剂热法成功制备了一维直径为80～190 nm,长度约为40μm的Sb2S3纳米棒材料,并对该合成材料进行碳包覆.将该合成材料作为钠离子电池负极材料时,表现出优异的储钠性能.对于Sb2S3/C电极,在电流密度为200 mA/g时,首次放电比容量为1019.2 mAh/g,循环50次后,比容量保持在566.8 mAh/g,当电流密度提高为500 mA/g时,循环100次后,比容量保持在480.4 mAh/g.     

包埋镍酸锂高温循环性能研究

用LiCoO2 包埋镍酸锂作为锂离子电池正极材料 ,组装成AA型电池 ,在 4 2 0～ 2 75V和充放电电流为 1C的条件下 ,对其 5 5℃、 2 5℃循环性能与钴酸锂AA型电池 5 5℃循环性能进行了对比研究。在 5 5℃下循环 5 0次后 ,包埋镍酸锂的放电比容量仍在 161mAh/g左右 ,容量保持率高达 91%以上 ,XRD测试表明 :材料仍保持原始结构