LiV3O8纳米带的低温熔盐合成及其电化学性能

为了改进三聚钒酸锂作为锂离子电池正极材料的电化学性能,以LiNO3、LiCl和NH4VO3作为反应原料,通过一种简单的低温熔盐合成方法（LT-MSS）在250℃温度条件下制备得到带状LiV3O8纳米材料.X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明所得产物为单斜相LiV3O8.扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和高分辨透射电镜（HRTEM）照片显示该产物为单晶纳米带形貌,沿[001]方向生长.电化学测试表明该产物储锂量高,循环性能良好.实验结果表明采用低温熔盐合成法制备LiV3O8能够有效提高所得产物的结构、形貌和电化学性能.     

锂离子电池用纳米碳材料研究进展

锂离子电池作为最有前景的储能器件之一,已经在便携式电子设备上广泛应用。然而使用传统电极材料,电池的能量密度和功率密度不够高、耐久性差、成本高,限制了其在电动汽车等方面的大规模应用。纳米碳材料的发展为设计适合锂离子电池的新型储能材料提供了机会。纳米碳材料作为一种新型碳材料具有许多独特的性能,包括独特的形貌结构、高比表面积、低扩散距离、高电导率和离子导电性能、可控的合成和掺杂等优点。因此,纳米碳材料在高可逆容量、高功率密度、长循环稳定性和高安全性锂离子电池中具有较大的应用前景。然而,纳米碳材料普遍存在首次库仑效率低、电压滞后等缺点,且纳米碳材料的电化学性能取决于碳材料的形貌和微观结构。解决这一问题最常用的方法主要有:(1)通过对纳米碳材料的形貌和微结构调控来改善其电化学性能;(2)通过异质原子掺杂改善纳米碳材料的电化学性能;(3)将纳米碳与其他储锂材料复合形成复合电极材料。本文主要综述了富勒烯、石墨烯、碳纳米管和多孔碳等四种具有代表性的纳米碳材料在锂离子电池中的最新研究进展,系统归纳了纳米结构和形貌对电化学性能的影响,讨论了纳米碳的合成、电化学储锂性能和电极反应机理。本文还对纳米碳材料未来...     

无黏结剂柔性Si/CNT/纤维素复合阳极及其电化学性能

硅/碳复合材料作为最具潜力的下一代阳极材料,受到广泛关注。为减少硅巨大膨胀所产生的应力,避免硅纳米颗粒的粉化,提高硅基锂离子电池的电化学性能,制备了一种多微孔结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)纸,嵌入纳米硅制得Si/MWCNTs/纤维素复合柔性锂离子电池阳极。FESEM显示,纳米硅均匀地嵌入在MWCNTs构建的三维导电网络中,纳米硅和导电载体具有良好的接触,使得界面电阻大幅下降,同时纳米硅在电池充放电过程中具有足够的膨胀空间,保证了材料的结构稳定性和化学稳定性。电化学检测显示,其首次放电比容量达到2024 mAh/g,循环30次后比容量维持在850 mAh/g,展示出良好的循环稳定性和较高的比容量。同时,其制作工艺相比传统涂敷类阳极得以简化,可操作性高,易于实现产业化。     

氧化钒作锂离子电池正极材料的研究进展

V_2O_5具有独特的层状结构,适合于锂离子的存储,与传统的锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料相比,具有高的理论比容量、功率密度以及价格低廉、原材料丰富等优势,在作为锂离子电池正极材料方面备受关注。但V_2O_5低的固有电导率及锂离子扩散系数,导致其容量保持率低和倍率性能差;此外,充放电过程中反复的相变会引起结构的不稳定,而且氧化钒会部分溶于电解液,因此表现出差的循环性能。正是由于这些制约因素的存在,对V_2O_5的固有缺陷进行改性研究以提高氧化钒正极材料的电化学性能成为重要的研究热点。将氧化钒进行纳米化以增大比表面积和缩短离子扩散距离,同时通过复合、掺杂改性等方法提高材料的导电性和循环稳定性,从而使V_2O_5正极材料表现出优异的电化学性能成为可能。文章从氧化钒电极材料纳米化,在纳米化的基础上复合导电材料,调节工作电压窗口,掺杂金属离子这四类方法阐述对氧化钒电化学性能的改善,以及各种方法对电极电化学性能的影响。     

VS_2纳米片:一种十分有潜力的锂电池阳极材料（英文）

通过一种单步水热法成功制备了花状VS_2纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、场发射扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行表征,并研究了其生长机制。实验结果表明:反应温度及时间的不同直接影响着VS_2纳米片的形貌。此外,通过使用VS_2纳米片作为锂离子电池阳极材料,分别研究了充放电电压和循环性能等性质。在200 m A/g电流密度下,电池初始充放电能力分别为195.4和90.6 m Ah/g。随着循环充放电的进行,该电极材料的库伦效率高达98%。可以认为VS_2纳米材料具备高效、高能量密度锂离子电池的阳极材料。     

锂离子电池钒系电极材料的研究进展

锂离子电池电极材料对锂离子电池性能提升起着关键作用.钒的价态较多,构成的钒系电极材料具有层状、尖晶石型、反尖晶石型等多种结构.该系列材料通常具有较高的理论比容量,且合成方式多样,性价比高,因此钒系化合物在锂离子电池电极材料的应用上受到了广泛关注,但目前尚缺少对钒系电极材料的系统性总结.本文综述了以钒的氧化物、无锂型金属离子钒酸盐、含锂型钒酸盐及钒磷酸根聚阴离子材料为主要体系的锂离子电池钒系电极材料,并对各体系的结构及电化学性能进行了总结,针对合成锂离子电池钒系电极材料的主要方法(如固相合成法、溶胶-凝胶法、水热法、碳热还原法、液相沉淀法等)进行概述及分析,还对通过纳米化、特殊形貌控制、复合改性等其他改性方式优化的钒系电极材料的性能进行了介绍,最后对钒系锂离子电池电极材料的研究方向和发展前景进行展望,希望对促进该类材料的研究与产业化应用能有所助益.     

钴含量对锂离子电池正极材料LiCo_xMn_(2-x)O_4的性能影响

采用流变相法合成了LiCoxMn2-xO4(x=0.00,0.05,0.10,0.15),并结合XRD、SEM和电化学性能测试等手段,研究了掺钴量对锂离子电池正极材料LiCoxMn2-xO4的晶体结构、外观形貌和电化学性能的影响。研究结果表明:钴的掺入能提高合成材料的结构稳定性;当x=0.05时,材料LiCoxMn2-xO4具有较高的放电比容量和较好的循环性能,可作为锂离子电池的正极材料。     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。     

纳米磷酸铁锂的研究进展

锂离子电池磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等突出优点,但LiFePO4本身低的电子电导率和锂离子扩散系数阻碍了其在生产生活中的大规模应用,而制备纳米LiFePO4作为电极材料并进行改性可以改善其电化学性能。本文主要综述了国内外合成纳米LiFePO4的不同方法及其电化学性能,并介绍了当前LiFePO4发展所遇到的问题,指出了锂离子电池今后发展的主要方向。     

纳米结构的氧化钒作锂离子电池阴极材料的研究进展

V2O5具有独特的层状结构,适合于锂离子的存储,与传统的锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等阴极材料相比,表现出高的理论比容量和功率密度,作为锂离子电池阴极材料备受青睐。但它自身的结构不稳定、电导率低,导致实际比容量远低于理论值,且循环稳定性不能长期维持。正是由于这些制约因素,V2O5作锂离子电池阴极材料还有很大的研究价值。而利用各种制备方法将V2O5制备成具有各种纳米结构的材料,如一维的纳米线、纳米管等,二维的纳米片,三维的纳米空心球、纳米花等,改善材料固有的形貌结构,增大比表面积,增强锂离子在电极材料中的嵌入/脱出性能,提高储锂能力和比容量,同时通过掺杂改性等方法增强材料的导电性和循环稳定性,使V2O5作为锂离子电池阴极材料表现出优异的电化学性能成为可能。介绍了V2O5的晶体结构及其作为电极材料的纳米结构,以及不同的纳米结构对电极材料电化学性能的影响。     

滤纸为模板制备中空SnO2纳米管锂离子电池负极材料

以植物纤维素(滤纸)为模板,制备了中空SnO2纳米管作为锂离子电池负极材料。通过XRD、SEM、TEM和HR TEM表征产物的组分、形貌和结构,表明合成材料是由粒度大小为5~15 nm SnO2粒子组装成的中空纳米管。同时,N2吸附/脱附测试表明此材料为疏松的介孔结构。材料在电流密度100 mA/g时,可逆容量稳定在580 mAh/g,60次循环后容量仍保持为550 mAh/g。制备的中空SnO2纳米管作为锂离子电池负极材料,具有较高的放电容量和良好的电化学循环性能。     

高分散纳米ZrO2晶体缺陷及电化学性能研究

以ZrOCl2.8H2O为原料,结合溶胶-凝胶法和超临界流体干燥技术制备了高分散纳米ZrO2粉体颗粒,通过X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)等技术手段研究探讨了ZrO2粉体颗粒的晶体缺陷、粉末晶粒尺寸大小及其电化学性能。成功地制备了粒径为10nm以下的近球形ZrO2三维网络纳米颗粒,实验结果表明,超临界流体干燥处理后的纯ZrO2晶粒基本保持完整,而3Y-ZrO2晶体缺陷较为明显。并首次对纯ZrO2的锂离子电化学性能作了一系列的初步研究,发现超临界流体处理后的ZrO2粉体具有很小的电化学阻抗;即使其作为锂离子电极材料容量可逆容量较低,但其多次循环后稳定性较好,这为锂离子电池材料的开发提供了新的思路。     

纳米SnO_2作为锂离子电池负极材料的研究进展

作为高比容量的锂离子电池负极材料,纳米SnO_2材料主要集中在形貌结构与电化学性能内在关系的研究。概述了低维度的SnO_2纳米线、纳米棒及高维度的多孔核-壳微球、多层中空纳米花等结构形貌的生长机理、合成方法及电化学性能,并对纳米SnO_2负极材料在锂离子电池的应用进行展望。     

中空硅纳米球锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

采用直流电弧等离子体蒸发法原位合成了Si-Al纳米颗粒(Si-AlNPs),获得了由晶体Si包覆单晶金属Al核的纳米胶囊结构。通过化学酸洗处理去除Al核制备出中空结构的Si纳米球(Si HNSs),并将其作为锂离子电池的负极材料,研究了电极的循环和倍率电化学性能。与Si-AlNPs电极相比,Si HNSs电极的循环稳定性及倍率性能都显著提高,这源于中空结构的Si纳米球为嵌/脱锂过程中的体积变化提供了有效缓冲空间,同时也为锂离子迁移提供了更多通道。     

钒氧化物纳米片(球)阵列的制备方法及其在离子电池中的应用进展

钒氧化物纳米片(球)阵列具有独特的三维结构,这种结构结合了基底和氧化钒纳米片的优点,提高了电极材料的稳定性。钒氧化物纳米阵列克服了氧化钒比容量较低、循环性和倍率性能不佳等缺陷,增强了基底材料的电子运输能力、电解质的可及性以及电容性能,在锂离子、钠离子电池中有着广泛的应用。介绍了钒氧化物纳米阵列的主要制备方法及其在锂离子、钠离子电池中的应用情况。     

线切割多晶硅硅泥制备锂离子电池负极材料

硅基材料作为锂离子电池负极的理论容量达到4 200 mAh·g~(-1),被认为是最有发展前景的负极材料。但其体积膨胀过大,导致循环稳定性较差。通过球磨+碳包覆的方法,对线切割的纳米片层状多晶硅硅泥进行改性,使其作为锂离子电池负极材料的电化学性能得到了改善。结果表明,球磨使原料硅泥粒径明显减小。在电流密度为200 mA·g~(-1)时,原料硅泥球磨20 h后碳包覆的C-Si_(20)的首次充电比容量为1 784.2 mAh·g~(-1)。循环75次后充电比容量为640 mAh·g~(-1),充放电库伦效率保持在98%以上。材料具有比较好的循环性能,可以为光伏产业硅泥废料的回收再利用提供一定的借鉴意义。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究进展

磷酸钒锂是一种新型的锂离子电池正极材料,其电化学性能受合成方法及工艺条件的影响.介绍了Li3V2(PO4)3的结构特点及充放电过程的电化学特征.全面综述了采用固相反应法、溶胶-凝胶法及微波法等制备磷酸钒锂的研究现状,并比较了各种方法的利弊.     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

TiO_2改性PVDF锂离子电池隔膜的研究

静电纺丝制备聚偏氟乙烯(PVDF)锂离子电池隔膜电化学性能一般,可采用混纺增强其电化学性能。采用二氧化钛(TiO_2)与PVDF混纺,制得TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜,研究不同TiO_2的添加量对TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜性能的影响,考察其力学性质、离子电导率、放电比容量和循环性能。结果表明:在添加1.5%(wt,质量分数)TiO_2条件下,制得的TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜的孔隙率高达52.54%,吸液率403.70%,离子电导率4.2×10~(-4)S/cm;在0.5C条件下放电比容量为134.0mAh/g,循环25次条件下,TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜的放电比容量仍有130.0mAh/g,放电比容量的波动小,循环稳定性好。     

锂离子电池用聚萘负极材料的制备及电化学性能

采用3,4,9,10-二萘嵌苯四酸二酐(PTCTA)为原料,经高温自由基聚合、气相沉积、脱氢、石墨化工艺制得锂离子电池用聚萘(PPN)负极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、激光显微拉曼光谱等检测技术对PPN负极材料的结构和表面形貌进行了分析与表征,研究了PPN作为锂离子电池负极材料的电化学行为。结果表明,PPN负极材料具有类似石墨的多片层结构,电化学测试表明,PPN负极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能;在50mA/g电流密度下,PPN负极材料首次放电比容量为368.4mAh/g,经过200圈循环之后,PPN负极材料的放电比容量仍保持在300.3mAh/g。结果显示PPN适用于做锂离子电池负极材料。