水热法可控制备NiMoO4纳米片微球及其超级电容器性能

以硝酸镍和钼酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮为结构导向剂,采用水热-热处理方法在镍网基底上制备了NiMoO₄纳米片微球。通过XRD、Raman、SEM以及TEM测试表征了所得NiMoO₄纳米片微球的结构与形貌。测试结果表明,三维微/纳分级结构的β-NiMoO₄纳米片微球的直径范围为2.3~3.0 μm,且纳米片微球是由厚度约为16 nm的纳米片相互交错而成。研究分析了β-NiMoO₄纳米片微球的生长机理。电化学测试结果表明,NiMoO₄纳米片微球电极在6 mol/L KOH电解液中、1 A/g电流密度下的比电容高达1 161.8 F/g,这可归因于其独特的三维微/纳分级结构在电荷存储过程中可提供更多的氧化还原反应活性位点。另外,NiMoO₄纳米片微球电极的分级结构可减缓充放电循环过程中的体积变化,保持结构的稳定性,使其在20 A/g大电流密度下,循环2 000次后的电容保持率为82.2%,展现出良好的循环性能。     

微/纳多级结构LiMn2O4微米球在水系锂离子电池中的应用

通过750℃煅烧由共沉淀法制得的碳酸盐前驱物,制备出由粒径为30~40 nm的纳米粒子组装的直径为600~900 nm的微/纳多级结构LiMn2O4微米球。将这种LiMn2O4多孔微米球作为水系锂离子电池电极材料,在2M Li2SO4水溶液中具有优良的倍率性能,在1 A g-1,1.5 A g-1,2 A g-1和2.5 A g-1的电流密度下,其放电容量均在110 mAh g-1左右,当电流密度增至5 A g-1,其放电容量还能保持在71 mAh g-1。     

纳米α-Ni(OH)_2的电沉积制备及其嵌锂性能研究

以Ni(NO3)2水溶液为电解液,通过电沉积法在泡沫镍基体上原位生长了Ni(OH)2薄膜。采用X-射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析和场发射扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了分析,发现该样品是具有片状纳米次级结构的α-Ni(OH)2,其内部含有一定量的结晶水和层间阴离子;采用循环伏安、交流阻抗和充放电测试研究了样品的嵌锂性能,结果表明该样品具有很高的嵌锂活性和良好的倍率性能,在50 m A/g充放电电流密度下样品的首次放电比容量为1 435 m Ah/g,第二圈放电比容量为970 m Ah/g,即使是在1 000 m A/g的高电流密度下样品仍具有281.9 m Ah/g的放电比容量。     

水热法制备纳米片钛酸锂及其性质研究

以钛酸四丁酯(TBT)、氢氧化锂(LiOH·H_2O)为原料,采用水热法合成锂离子电池负极材料纳米片状钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电及电化学阻抗等技术对合成材料的结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,制备的材料为片状结构,具有较大的比表面积,分散性较好。在电压为1.0~2.5 V,以0.5 C的倍率进行充放电,首次放电比容量高达180.2 m Ah/g,循环50次后,容量仍保持162.2 m Ah/g。在10 C高倍率下,放电比容量仍高达130.7 m Ah/g,材料表现出优异的循环性能和倍率性能。     

层级NiS@CoS复合微米花超级电容器电极材料的研究

在CoS纳米花基底上生长NiS合成层级NiS@CoS复合微米花材料,微米花由许多不规则纳米片交错组装而成。该微观形貌可缩短电子传输途径,使材料不易团聚,提高循环稳定性。结果表明,层级NiS@CoS复合微米花具有优良的超级电容器电极性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为2 A/g时比电容量最高达到1 205 F/g;复合材料电极在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达26.8 Wh/kg; 1 000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的91.27%。表明制备的层级NiS@CoS复合微米花可用作超级电容器电极材料。     

Zn~(2+)掺杂纳米SnO_2负极材料的制备及电化学性能研究

采用水热法,以锡酸钠为原料,醋酸锌为锌料,制备出锌掺杂量不同的SnO_2纳米负极材料。电压在0.01~3.0 V,电流密度为100 m A/g的条件下进行电化学测试,结果表明锌掺杂量10%的SnO_2材料首次放电容量可达1895.3 m Ah/g,50次循环后放容量保持206.1 m Ah/g。因此,锌掺杂量10%的SnO_2材料有较好的电化学性能。     

石墨烯气凝胶的结构控制及其电化学性能

以石墨为原料,先由Hummer法制得氧化石墨烯,然后采用水热法合成石墨烯气凝胶,并考察了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:在100 m A/g的电流密度下,石墨烯气凝胶的首次放电容量高达1 865 m Ah/g,经过20次反复充放电后,放电容量能够稳定在445 m Ah/g;因独特的三维导电网络结构,石墨烯气凝胶表现出较好的大电流倍率性能,其在800 m A/g的电流密度下,放电容量仍达237 m Ah/g。     

溶胶—凝胶法制备锰酸锂作为锂离子电池正极材料的研究

文章以硝酸锂和醋酸锰为原料,以水和丙烯酸为分散介质,采用溶胶—凝胶法在空气气氛下进行分段烧结,控制烧结温度和时间,成功制备了尖晶石结构Li Mn2O4粉体材料。通过XRD、SEM、恒电流充放电测试等手段研究了其形态、结构及电化学性能。结果表明:制备出来的粉体为尖晶石型锰酸锂,结晶度高,无杂质相。其中700℃烧结的样品晶粒大小约在58.9 nm,颗粒大小约为200 nm左右。在1 C的电流密度下,首次放电比容量为112 m Ah/g,经过30次循环放电比容量为104.3 m Ah/g,容量保持率在93.2%,充放电库仑效率接近100%。样品表现出良好的电化学性能。     

γ-MnOOH纳米棒的低温水热制备及其电化学性能

采用低温水热法,在弱碱性介质中氧化MnSO4制备了γ-MnOOH.应用X-射线衍射和扫描电镜技术对所得材料的结构和形貌进行表征.γ-MnOOH直径在100~150 nm之间,长度约为2 μm.电化学测试结果表明,γ-MnOOH纳米棒负极材料具有高的比容量、优异的循环性能和倍率性能.在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量高达1454 mAh/g.恒流充放电100次后,比容量仍达到720 mAh/g.     

纳米颗粒组装三维Co3O4微米花材料制备及储锂性能研究

通过软模板法(表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)结合后续空气气氛热处理制备出纳米颗粒组装三维Co₃O₄微米花负极材料。研究中采用X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试以及交流阻抗测试(EIS)对合成样品进行表征分析。研究结果显示,Co₃O₄微米花材料独特的结构优势赋予其优良的电化学性能,在100 mA·g^-1电流密度下电极具备约920 mA·h·g^-1的循环可逆比容量;在500 mA·g^-1电流密度下循环200次后的循环可逆比容量为757 mA·h·g^-1,容量几乎无衰减。大电流循环性能测试显示,所制备电极即使在2 A·g^-1电流密度下依旧具有476 mA·h·g^-1的循环可逆比容量。简易、有效且低成本化的高性能微米花结构过渡金属氧化物负极材料制备工艺将大大加速转换型电极材料的实际有效应用。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

二硫化钼/碳中空微球的制备及其电化学性能

采用溶胶–凝胶法制备粒径均一的SiO_2微球,并以其作为牺牲模板,通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的连接作用在SiO_2微球表面生长MoS_2和碳(C),借助碱液刻蚀去除二氧化硅微球模板制备了二硫化钼/碳中空微球材料,对产物进行了表征,并将产物制备成电极材料进行恒流充放电、倍率性能、循环伏安、交流阻抗测试。结果表明:所制备的MoS_2/C中空微球尺寸为200~300 nm,其表面包裹着花瓣状的MoS_2片层和无定形态的碳;作为锂电池负极材料,在100 m A/g电流密度下,首次充放电容量超过1 400 m A·h/g,60次循环后,电容量仍可以保持在460 m A·h/g左右。     

空心球状Fe_3O_4纳米晶的制备与电催化性能

采用微乳-溶剂热法制备了空心球状Fe3O4纳米晶。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的样品进行晶型结构表征和形貌观察。制备的Fe3O4颗粒为粒径550 nm的空心球状。对以纳米Fe3O4空心球为电催化剂的锂-空气电池进行恒流充放电和交流阻抗测试。在50 m A·g-1的电流密度下,电池的首次放电容量高达1602 m Ah·g-1,放电电压平台为2.8~2.2 V,充电电压平台为3.8 V左右。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

水热法制备花状NiCo_2O_4及其电化学性能研究

以氯化镍、氯化钴为原料,采用水热法和后续煅烧处理过程制备纳米片组装的3D类花状NiCo_2O_4。利用XRD、SEM等手段对合成的样品进行物相组成、形貌结构表征,并利用电化学工作站对其进行循环伏安、恒直流充放电和交流阻抗等性能测试。结果表明,制备出的3D花状结构NiCo_2O_4由多个纳米片组装而成,各单一纳米片的厚度为40～70 nm,并且纳米片上分布着微孔,可以增大电极与电解液的接触面积。NiCo_2O_4电极材料在电流密度1 A/g的条件下的比电容为508 F/g;在电流密度8 A/g的条件下经过3 000次循环后,其比电容保持率为98.5%,表明花状结构表现出高比电容以及良好的循环稳定性。     

超级电容器NiCo_2O_4材料的水热法合成及其电化学性能

在不使用任何模板和催化剂的条件下,采用简单的水热法成功制备出花状结构的纳米线阵NiCo_2O_4材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学测试等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,该方法合成的Ni Co_2O_4材料呈现出直径约为10μm的花状结构的纳米线阵,纳米线尺寸均一,纳米线直径约为150 nm,长度约为5μm,且为多孔结构。电化学测试结果显示,在电流密度为1 A/g进行充放电时,放电比容量高达983.5 F/g,库伦效率基本保持在98.5%以上,在500次循环充放电后,仍有较高的容量保持率,Ni Co_2O_4材料作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和循环稳定性。     

基于金属有机骨架氧化物模板法的空心NiO的制备及其储钠电化学性能

本工作以镍离子交换的金属有机骨架氧化物Co-ZIF-67为模板制备得到空心NiO材料,并通过SEM、XRD、BET、FTIR、XPS、恒流充放电测试、循环伏安曲线等表征手段对空心NiO的结构、形貌、表面特性和电化学性能进行分析。SEM和BET测试表明制备的NiO为表面具有纳米中孔的亚微米级的空心材料。XPS结果显示空心氧化镍表面Ni为+2价和+3价的混合价态,作为钠离子电池负极时,电流密度50 m A·g~(-1)条件下初始比容量能达到1133.6 m Ah·g~(-1),充电比容量达到549.7 m Ah·g~(-1),首次循环库仑效率为48.5%;50次循环后,放电比容量仍能达到330.1 m Ah·g~(-1),表现出优异的可逆储钠性能。     

松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

静电纺丝制备锂离子电池负极材料多孔碳纳米纤维的研究

由聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)和N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃组成的前驱体溶液通过静电纺制备聚合物纳米纤维。聚合物纳米纤维在热解碳化过程中由于PS的分解致使纤维内部和表面生成多孔结构。PS的分解能够减小纤维的直径和增加孔隙率,进而增加纤维的比表面积。由PAN/PS(质量比2∶1)制备的碳纳米纤维在200 m A/g的电流密度下的放电容量达到416 m Ah/g,是由PAN制备的碳纳米纤维放电容量的2倍,循环100次后放电容量为353 m Ah/g,具有84%的容量保持率,证明其较好的循环性能。     

介孔锡碳复合微球负极材料的原位合成及锂电性能

以五水四氯化锡为锡源,以间苯二酚和甲醛为碳源,采用简单的水热-碳热还原法对其进行原位合成,通过水解-聚合-原位包覆复合,再经高温碳化后成功制备含有介孔结构的Sn@C复合微球材料。结果表明,该Sn@C复合微球材料直径约为1.5μm,分布在碳基体上的Sn颗粒最小约3nm,最大可达20nm;其比表面积为401m2g~(-1),最可几孔径为3.8nm;其首次放电比容量为1237m Ah g~(-1),循环30次后,比容量为470m Ah g~(-1),经过50m A g~(-1)、100m A g~(-1)、200m A g~(-1)、1000m A g~(-1)大电流密度下各循环10次后,放电比容量仍有255m Ah g~(-1),再次返回到50m A g~(-1)时又增至431m Ah g~(-1)。与以二氧化锡为锡源进行简单混合再碳热还原的锡碳复合材料相比,该Sn@C复合微球材料不仅表现出较高的放电比容量,同时也具有较好的循环稳定性能。