石墨烯/SnO2/Si@PPy复合材料的制备及电化学性能

以氧化石墨烯和Sn Cl2为原料,通过微波水热法合成了石墨烯/SnO_2复合材料(GS),以过硫酸铵为引发剂,通过吡咯在Si粉表面原位氧化聚合制备了Si@PPy(SP)包覆结构,最后通过微波水热组装法制备了石墨烯/SnO_2/Si@PPy复合材料(GSSP)。采用SEM、TEM、XRD、Raman和BET对GS、SP和GSSP材料的形貌和结构进行表征,并以GSSP复合材料为负极组装半电池进行倍率、循环、CV和EIS等电化学性能测试。结果表明,GSSP复合材料具有优异的倍率性能,在100 mA/g电流密度下,放电和充电的平均比容量分别为948.44和869.63 mA·h/g。1000 mA/g电流密度下,经过400次循环放电和充电的比容量保持率高达90.69%和89.34%。     

球磨法制备SnO_2/石墨复合材料及其电化学性能

利用球磨法制备了氧化锡（SnO2）/石墨复合材料,采用场发射扫面电镜、X射线衍射和比表面积对样品进行表征,结果显示,SnO2颗粒包裹在石墨片层上,SnO2/石墨复合材料的比表面积为83.90 m2/g。电化学测试结果表明,球磨法制备的SnO2/石墨复合材料首次放、充电容量分别为1 749mA h/g和1 346 mA h/g,在50 mA/g,100 mA/g和500 mA/g电流密度下,循环40次后,该电极可逆放电容量仍然高达432 mA h/g。     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

碳@硒化钴/还原氧化石墨烯锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以葡萄糖和石墨烯为碳源,通过简便的水热工艺成功制备了一系列具有多孔结构的C@CoSe/rGO复合材料。电化学测试结果表明,在200 mA/g电流密度下进行150圈循环测试后,C@CoSe/rGO-2复合材料的可逆比容量为751 mAh/g;在1 000 mA/g和2 000 mA/g大电流密度下进行150圈循环测试,其比容量仍可达525 mAh/g和285 mAh/g。该工作提供了一种简单的方法用于制备比容量高、倍率性能好且循环稳定的锂离子电池负极材料。     

TiO_2/C/BP复合负极材料的制备及其储锂性能研究

为了提高TiO_2负极材料的电化学性能,采用球磨-超声-水热法制备了TiO_2/C/BP复合负极材料,测定了材料的循环放电比容量、倍率性能、循环伏安曲线和交流阻抗。结果表明,二氧化钛掺杂石墨、黑磷后,二氧化钛晶型不受影响,TiO_2/C/BP复合材料颗粒分散性得到改善、交流阻抗减小、导电性明显增强,与纯TiO_2相比,电流密度为100 mA/g,首圈放电比容量由320 mA·h/g提高到502 mA·h/g,第3圈放电比容量由175 mA·h/g提高到335 mA·h/g,经过100次循环后,纯TiO_2的放电比容量降至98 mA·h/g,而TiO_2/C/BP的放电比容量仍维持在255 mA·h/g,放电比容量保持率明显提高,库伦效率的稳定性也得到显著提高。     

SnO_2/石墨烯基锂离子电池负极材料的多级可控制备及其电化学性能研究

分别使用不同种类的表面活性剂对SnO_2在二维石墨烯片表面的生长和所得到的复合片层材料的三维自组装进行多级调控,制备了具有取向大孔结构的SnO_2和石墨烯复合气凝胶材料(SnO_2-CTAB/GM)。SEM和TEM等测试表明了SnO_2-CTAB/GM中取向大孔结构的存在,且SnO_2纳米颗粒以2~3nm的尺寸均匀分布在石墨烯片层表面。电化学测试表明了SnO_2-CTAB/GM复合材料具有高可逆容量和循环稳定性:当电流密度为100mA/g时,首次可逆容量高达1125mAh/g,循环60次后,可逆容量稳定在945.6 mAh/g;当电流密度为100、500、2000 mA/g时,SnO_2-CTAB/GM复合负极材料的放电容量分别为1 180、786.5、566mAh/g,具有优异的的倍率性能。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

基于表面改性纳米硅复合负极材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

基于简单易操作的湿法包覆制备了以纳米硅粉体和石墨(G)为主要原料,添加表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚和石墨烯(GR)的Si/C@GR/G复合材料。研究了不同组分配比对复合材料的成分、形貌及电化学性能的影响。结果表明:制得的复合材料具有良好的循环稳定性,体积膨胀得到缓解。当复合材料中硅质量分数为10%,首次放电比容量约为730 mA·h/g,在电流密度为100 mA/g经100次循环后,其放电比容量稳定维持在500 mA·h/g左右,也展现了良好的倍率性能,首次Coulombic效率达到87.27%,相比纯硅不足70%的效率有了大幅度提高。     

黏结剂对SnO_2/石墨烯负极材料电化学行为的影响

针对SnO2用作锂离子电池负极材料所存在的体积膨胀率高及导电性差的不足,考察了羧甲基纤维素钠(CMC)/丁苯橡胶(SBR)和聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂对SnO2、SnO2/石墨烯负极材料电化学性能的影响。结果表明:1)200 mA/g下经过30次充放电循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2的首次放电容量和容量保持率分别为581.3 mA·h/g和37.6%,明显高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(135.3 mA·h/g、10.6%);2)200 mA/g下经过100次循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2/石墨烯复合负极材料的首次放电容量、容量保持率分别为702.3 mA·h/g和43.8%,也高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(552 mA·h/g和32.8%)。     

石墨烯/氧化亚铜界面交互作用对储锂性能的影响

通过一种简单的液相法以及随后的热处理合成了石墨烯/氧化亚铜复合材料(Cu_2O/GNSs)。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射以及X射线光电子能谱对复合材料的形貌和结构进行了表征。当复合材料作为锂离子电池负极材料时,在50 mA/g电流密度下,首次可逆容量为448 mAh/g,经过90次循环以后,容量增加到613 mAh/g。在500、1 000 mA/g下,可逆容量依然可达444、346 mAh/g,分别为50 mA/g电流密度下容量的99%和77%。Cu_2O/GNSs较高的容量以及优异的倍率性能应当归结于石墨烯与氧化亚铜之间的协同作用。     

锂离子负极材料NiFe_2O_4/Graphene复合材料的制备和电化学性能

通过水热法合成了NiFe2O4/Graphene纳米复合材料,采用XRD和SEM对其晶相结构和形貌进行了表征,并将其作为锂离子电池活性材料组装成模拟电池,考查电化学性能。结果表明NiFe2O4/Graphene复合材料在100mA/g的电流密度下首次放电容量达970mAh/g,循环20次后,容量保持在668mAh/g,相比纯的NiFe2O4,具有较好的循环稳定性,这种优异的电化学性能归因于复合材料的纳米结构和NiFe2O4与Graphene的协同作用。     

Synthesis and characterization of graphene–nickel oxide nanostructures for fast charge–discharge application

Graphene–metal oxide composites as anode materials for Li-ion batteries have been investigated extensively, but these attempts are mostly limited to moderate rate charge–discharge applications. Here, graphene–nickel oxide nanostructures have been synthesised using a controlled hydrothermal method, which enabled in situ formation of NiO with a coralloid nanostructure on graphene. Graphene/NiO (20%), graphene/NiO (50%) and pure NiO show stable discharge capacities of 185 mAh/g at 20 C (1 C = 300 mA/g), 450 mAh/g at 1 C, and 400 mAh/g at 1 C, respectively. High rate capability and good stability in prolonged charge–discharge cycling permit the application of the material in fast charging batteries for upcoming electric vehicles. To the best of our knowledge such fast rate performance of graphene/metal oxide composite as anode and such stability for pure NiO as anode have not been reported previously.     

Electrochemical characteristics and intercalation mechanism of ZnS/C composite as anode active material for lithium-ion batteries

ZnS/C composites were synthesized by a combined precipitation with carbon coating method. Morphology and structure of the as-prepared ZnS/C composite materials with carbon content of 4.6 wt%, 9.3 wt% and 11.4 wt% were characterized using TEM and XRD technique. TEM observation demonstrated that the ZnS/C (9.3 wt% C) composite showed excellent microstructure with 20–30 nm ZnS nanoparticles uniformly dispersed in conductive carbon network. Electrochemical tests showed that the ZnS/C (9.3 wt% C) composite presented superior performance with initial charge and discharge capacity of 1021.1 and 481.6 mAh/g at a high specific current of 400 mA/g, after 300 cycles, the discharge capacity of ZnS/C electrode still maintained at 304.4 mAh/g, with 63.2% of its initial capacity. The rate capability and low temperature performance of the ZnS/C (9.3 wt% C) composite were compared with commercial MCMB anode. The results showed that the ZnS/C (9.3 wt%) composite exhibited much better cycle capability and low temperature performance than MCMB anode. ZnS/C composite seems to be a promising anode active material for lithium ion batteries. Intercalation mechanism of the ZnS/C composites for lithium ion insertion–extraction is proposed based on the ex situ X-ray diffraction analysis incorporating with its electrochemical characteristics.     

石墨烯/硅负极材料的制备及其电化学性能的研究

通过将亚微米硅与石墨烯进行原位还原复合(SG1)和机械混合(SG2)这2种方式制备了不同的石墨烯/硅复合锂离子电池负极材料。SEM结果显示,2种复合物中硅颗粒都被石墨烯片层所包夹,且分散均匀;充放电测试表明,这2种复合方式均使复合电极的首次容量损失大大减小,循环稳定性得到很大提高,其首次放电比容量分别为2 070.5mAh/g和1 534.2mAh/g,循环12次后均保持在1 000mAh/g以上;通过EIS阻抗谱对硅复合电极的导电性以及电极结构的初步研究,发现复合电极本身导电性以及材料的电接触性远优于纯硅,电极结构也相对稳定。     

纳米钙钛矿La1-xSrxMnO3的制备及石墨烯改性

以硝酸镧、硝酸锶、硝酸锰为原料,采用超声波辅助溶胶-凝胶法制备了纳米钙钛矿La_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5),并与石墨烯进行了掺杂改性。利用XRD、SEM-EDS和DLS对La_(1-x)Sr_xMnO_3及石墨烯/La_(1-x)Sr_xMnO_3复合材料进行结构表征,考察了煅烧温度、p H值对La_(1-x)Sr_xMnO_3晶型和尺寸的影响,并测试了石墨烯改性对复合材料性能的影响。结果表明:超声波辅助条件下,650℃、p H=10时制备的La_(1-x)Sr_xMnO_3分散性良好、粒径均匀,平均粒径为210 nm。XRD结果表明:石墨烯掺杂未改变La_(1-x)Sr_xMnO_3晶相。首次充放电实验结果表明:与改性前相比,石墨烯掺杂改性后复合材料作为催化剂的锂空气电池,首次放电容量从4 300 m Ah/g升高至7 900 m Ah/g。     

Li4Ti5O12@C复合材料的制备及其性质研究

本文以葡萄糖为碳源,采用原位复合法制备锂离子电池复合负极材料Li4Ti5O12@C,同时探讨了不同碳包覆量对Li4Ti5O12的影响。通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成出的材料结构及表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗等技术对其进行电化学性能测试。结果表明：碳包覆量为3 %的Li4Ti5O12颗粒均匀且电化学性能最好。在0.5 C下,首次放电比容量为185.9 mAh/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mAh/g。在2.0 C下,首次放电比容量为99.9 mAh/g,材料表现出优良的电化学性能。     

A SnO2/graphene composite as a high stability electrode for lithium ion batteries

A simple solution-based synthesis route, based on an oxidation–reduction reaction between graphene oxide and SnCl₂•2H₂O, has been developed to produce a SnO₂/graphene composite. In the prepared composite, crystalline SnO₂ nanoparticles with sizes of 3–5 nm uniformly clung to the graphene matrix. When used as an electrode material for lithium ion batteries, the composite presented excellent rate performance and high cyclic stability. The effect of SnO₂/graphene ratio on electrochemical performance has been investigated. It was found that the optimum molar ratio of SnO₂/graphene was about 3.2:1, corresponding to 2.4 wt.% of graphene. The composite could deliver a charge capacity of 840 mAh/g (with capacity retention of 86%) after 30 charge/discharge cycles at a current density of 67 mA/g, and it could retain a charge capacity of about 590 and 270 mAh/g after 50 cycles at the current density of 400 and 1000 mA/g, respectively.