沥青炭填充提高SnO_2/还原氧化石墨烯负极材料Coulomb效率及储钠性能

SnO_2的储钠理论容量高,是很有前景的储钠材料,石墨烯导电性和力学性能良好,是理想的电极材料辅助材料。然而与石墨烯复合后获得的SnO_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料比表面积大,首次Coulomb效率低,影响了材料的规模应用。采用水热法,原位合成了SnO_2/RGO复合材料,并成功填充沥青炭制备了C/SnO_2/RGO复合材料。结果表明:C/SnO_2/RGO复合材料中SnO_2均匀分布在RGO结构中,晶粒尺寸约6 nm;沥青炭填充后的C/SnO_2/RGO首次Coulomb效率显著提高,比SnO_2/RGO提高近25%;100次循环以后SnO_2/RGO和C/SnO_2/RGO复合材料容量保持分别为442.1和479.8 m A·h/g;沥青炭的加入使得循环稳定性显著增加,材料的阻抗得到了大幅度改善,增加了SnO_2粒子、RGO以及沥青炭之间的电子以及离子传导性。     

沥青炭填充提高SnO2/还原氧化石墨烯负极材料Coulomb效率及储钠性能EI北大核心CSCD

SnO2的储钠理论容量高,是很有前景的储钠材料,石墨烯导电性和力学性能良好,是理想的电极材料辅助材料。然而与石墨烯复合后获得的SnO2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料比表面积大,首次Coulomb效率低,影响了材料的规模应用。采用水热法,原位合成了SnO2/RGO复合材料,并成功填充沥青炭制备了C/SnO2/RGO复合材料。结果表明:C/SnO2/RGO复合材料中SnO2均匀分布在RGO结构中,晶粒尺寸约6 nm;沥青炭填充后的C/SnO2/RGO首次Coulomb效率显著提高,比SnO2/RGO提高近25%;100次循环以后SnO2/RGO和C/SnO2/RGO复合材料容量保持分别为442.1和479.8 m A·h/g;沥青炭的加入使得循环稳定性显著增加,材料的阻抗得到了大幅度改善,增加了SnO2粒子、RGO以及沥青炭之间的电子以及离子传导性。     

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。     

复合溶胶–凝胶一锅法制备锂离子电池氧化亚硅/碳复合负极材料

采用复合溶胶–凝胶法结合后续热处理,制备了具有包埋结构的氧化亚硅/碳(SiO_x/C)复合负极材料。扫描电子显微镜分析结果表明:氧化亚硅纳米颗粒嵌入在无定形碳中。电化学性能测试表明:SiO_x/C复合材料具有较高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。材料在0.1 A/g的电流密度下100次循环后的可逆比容量为710 m A·h/g,容量几乎无衰减;在1.6 A/g的电流密度下,可逆比容量为380 m A·h/g。优异的电化学性能是由于材料的包埋结构能有效地缓冲SiO_x充放电过程中的体积膨胀,保证材料的结构完整性和电化学循环稳定性。     

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。     

二硫化钼/石墨烯复合电极的制备及其电化学储钠性能研究

二硫化钼(MoS_2)是一种稳定、安全、廉价的钠离子电池负极材料,但是二硫化钼的本征电导率较低,限制了钠离子电池的比容量和倍率性能。利用一步水热法制备了二硫化钼和还原石墨烯(MoS_2/RGO)复合体系,并用于钠离子电池负极材料中。还原石墨烯不仅能增强复合材料的导电性,而且能够提高MoS_2的结构稳定性,从而提升钠离子电池的比容量和循环稳定性。电化学测试结果表明,在1 A/g的电流密度下循环250次后,MoS_2/RGO复合电极的比容量仍然高达509 m A·h/g。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/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 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/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 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/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。     

TiO_(2)改性SiO材料的制备及储锂性能EI北大核心CSCD

通过溶胶-凝胶和高温固相法制备了SiO@TiO_(2)/C复合材料。结果表明:由于TiO_(2)对界面稳定性及锂离子扩散过程的促进作用,SiO@TiO_(2)/C材料拥有优良的循环和倍率性能。在1 A/g的电流密度下循环150次,材料表现出710 m A·h/g的比容量;在4 A/g的高电流密度下可逆比容量仍能达到430 m A·h/g。     

纳米Sn／SnO2／石墨复合材料作为锂离子电池负极材料的研究

以氯化锡、氨水和无水乙醇为原料,采用溶胶一凝胶法制备纳米SnO2粉末,并与石墨、葡萄糖共热制备Sn／SnO2／石墨复合材料。用X射线衍射分析、透射电镜和电化学测试对材料进行了表征。采用该方法制备出的Sn／SnO2／石墨复合材料可逆容量可达680mA·h·g^-1,经过20次循环后容量基本稳定在380mA·h·g^-1。     

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%)。     

氧化微扩层处理对天然鳞片石墨结构及其电化学性能的影响研究

研究了氧化微扩层处理对天然鳞片石墨晶体结构、表面形貌及其电化学性能的影响。结果表明,经氧化微扩层处理后,鳞片石墨的平均层间距d002略微增大,平均晶粒尺寸显著减小,鳞片石墨颗粒表面出现刻蚀和片层剥落现象。氧化微扩层处理1 h后,鳞片石墨的首次可逆容量从331.9 m A·h/g提高至364.7 m A·h/g,首次库伦效率从86.5%提高至88.8%。经过氧化微扩层处理,石墨的平均晶粒尺寸减小,锂离子在碳层表面及边缘嵌入量增加;在石墨表面引入的纳米级孔隙结构进一步增大了锂离子存储空间;同时,对表面细小颗粒的刻蚀清除,使石墨比表面积减小,是可逆容量和首次库伦效率提高的主要原因。     

柔性、自支撑CNT/Si复合薄膜的制备及储能性能

开发了一种制备大面积CNT/Si柔性自支撑薄膜的方法,制备的CNT/Si复合薄膜尺寸可调且具有良好的柔性。作为锂离子电池负极,薄膜中硅的负载量对电极比容量及循环稳定性有显著影响。硅负载量为52%的CNT/Si复合电极表现出优良的电化学性能,1 A/g电流密度下电极充电比容量为1156 mA·h/g,循环200圈可逆充电比容量为975 mA·h/g,容量保持率达84%。     

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。     

锂离子电池用硅-石墨/炭复合负极材料的电化学性能研究（英文）

以纳米硅、石墨和马铃薯淀粉为原料制备硅-石墨/炭复合负极材料,探讨复合材料的制备工艺对其电化学性能的影响,并采用扫描电镜和X-射线衍射法对材料的颗粒形貌和微晶结构进行表征。研究表明:当复合材料中m(Si)/m(graphite)为1∶4,球磨时间为10 h时,复合材料经20次循环后其可逆容量仍为466 mA·h/g,显示出良好的电化学性能,进一步分析表明纳米硅和石墨均对复合材料的可逆容量做出贡献,而且复合材料中含量较高的石墨的颗粒形貌和微晶结构对其电化学性能起关键性作用。     

锂离子电池负极材料石墨烯复合氧化铋的电化学性能研究

通过水热法制备Bi_2O_3-rGO复合物作为高性能锂离子电池负极材料。Bi_2O_3颗粒均匀分布在石墨烯片层中,形成网络结构。Bi_2O_3-rGO复合物负极材料表现出了优异的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下,首次放电比容量为1 438.6 m A·h/g,循环100次后容量为312.1 m A·h/g,高于未包覆的Bi_2O_3粉末(首次放电比容量为1 709.6 m A·h/g,循环100次后容量为47 m A·h/g),且在800 m A/g的电流密度下,容量仍有239.1 m A·h/g。Bi_2O_3-rGO复合物优异的电化学性能主要归因于高的电子导电率、大的比表面积及低程度的结构坍塌。     

多级结构SnO_2及其碳复合物的制备与电化学性能

针对SnO_2作为锂离子电池负极材料循环性能和导电性差的问题,采用水热法制备了SnO_2/C复合物。研究了多级结构SnO_2的制备工艺并以此为基础制备了SnO_2/C复合物,通过XRD、SEM、TEM等分析方法表征了材料的结构、组成和形貌;采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法表征SnO_2和SnO_2/C复合材料的电化学性能。实验结果表明,在200 mA·g~(-1)恒电流密度充放电时,SnO_2/C复合物电极充放电循环50次后比容量为346.1 mAh·g~(-1),远高于SnO_2电极;与此同时,无定形碳的引入使SnO_2/C复合物电极的倍率性能也显著提高。     

二硫化钼复合导电碳作为高性能钠离子电池负极材料的研究

通过水热法制备出导电碳负载的二硫化钼纳米片（MoS2@C），显著改善了二硫化钼循环稳定性和倍率性能：在0.1 A/g电流密度下，循环100次后，可逆比容量依然高达466.3 mA·h/g，容量保持率达90.6%；在10 A/g的电流密度下，可逆比容量高达321.5 mA·h/g；在1A/g电流密度下长循环500次后，可逆比容量为313 mA·h/g，未发生衰减。这是因为二硫化钼以导电碳作为基底后，既可以提高电子和钠离子在复合材料中的扩散效率，又可以抑制二硫化钼的团聚，另外，小尺寸的二硫化钼可以缩短钠离子的传递路径，之间的空隙为二硫化钼体积的膨胀提供了空间。通过对两个电极的动力学分析，发现钠离子在MoS2@C内部具有更高的扩散效率，赝电容控制行为是MoS2@C电极具有优异倍率性能的主要原因。     

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%。     

纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料的制备及性能研究

以乙酰丙酮铁和氯化亚锡为反应原料,以聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺混合液为溶剂,采用静电纺丝法制备纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料。利用XRD和XPS对材料的晶型和元素组成进行分析,借助SEM和TEM对材料结构进行表征,结果显示制备材料直径为纳米级的纤维状结构;通过恒流充放电、循环伏安测试、交流阻抗测试等方法对材料进行电化学性能测试,结果表明Fe_2O_3/SnO_2复合材料较之纯的Fe_2O_3和SnO_2具有更好的电化学性能,且当Fe_2O_3和SnO_2质量比为2∶5时,Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料循环充放电性能最好,以0.1 A/g电流密度在0.01～3 V循环100次后仍保持675.3 mAh/g的比容量。     

金属有机骨架材料制备的多孔炭在锂硫电池中的应用

以水热法制备的镍基金属有机骨架为前驱体,经掺杂改性、高温炭化制得一种表面富含氮原子的多孔炭材料,并与升华硫复合制备硫/炭复合正极材料。利用扫描电镜、比表面分析仪及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明,这种富含N的复合正极材料在电流密度167.5 m A·g~(-1)(0.1 C倍率)下首次放电比容量达到1 218.9 m A·h/g,循环50次后比容量降为560.1 m A·h/g,容量保持率为46%,相较于未掺杂氮的硫/炭复合材料,电化学性能得到显著提高。