锂空气电池空气电极层次多孔碳的制备及其性能

在不同表面活性剂浓度下通过溶胶-凝胶自组装方法制备了具有介孔结构的层次多孔碳材料（HPCs）。用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、氮气吸脱附测试和恒流充放电测试对样品进行物理和电化学性能研究。结果表明：所有的HPCs主要为介孔结构并且具有相似的孔径分布。以HPCs为空气电极载体碳材料的锂空气电池具有较高的放电容量。且相似孔径大小的碳材料为载体的锂空气电池放电容量随着碳材料的比表面积增加而增加。在c（CTAB）=0.27 mol/L时制备的HPCs-3样品具有最佳的电化学性能。通过控制放电深度至800 mA·h/g,电池表现出良好的容量保持率,在0.1 mA/cm2电流密度下,首次放电容量为2050 mA·h/g。     

锂掺杂对石墨电化学性能的影响

研究了掺杂锂元素对用作锂离子电池负极的石墨材料的结构与性能的影响. XRD及元素分析结果表明 锂以化合物的形式存在于石墨材料中, 由于缺陷结构的增加, 掺杂后石墨材料的BET比表面积略有增大. 电化学测试结果表明 预先掺锂能够有效减少首次充放电过程中的不可逆容量, 使石墨电极的可逆容量增加. 与未掺杂的热处理石墨比较, 可逆嵌锂容量由304.5 mA*h/g增加到312.2 mA*h/g, 首次充放电不可逆容量由66.4 mA*h/g减少到52.9 mA*h/g. 以掺锂改性石墨为负极制作成063448型锂离子电池后, 电池的容量和循环稳定性均得到改善, 以1C倍率充放电时, 放电容量可达845 mA*h, 循环200次后的容量保持率为91.65%.     

锂硫电池用气相生长碳纤维增强硫-多壁碳纳米管复合正极的影响(英文)

制备了锂硫电池用硫-多壁碳纳米管纳米复合材料,并分别采用气相生长碳纤维(VGCFs)和导电炭黑作为复合正极的导电添加剂,通过形貌表征(SEM)、恒流充放电测试和交流阻抗分析(EIS)研究VGCFs对硫-多壁碳纳米管复合正极的影响。结果表明:采用VGCFs作添加剂的硫-多壁碳纳米管复合电极具有三维网状结构,其首次放电比容量为1254 mA·h/g,40次循环后容量保持在716 mA·h/g。与采用导电炭黑为添加剂的电极相比,采用VGCFs为添加剂的电极具有更高的活性物质利用率和更好的循环稳定性。相互搭接的纤维状VGCFs可形成稳定的导电网络,抑制正极材料及残存放电产物的团聚堆积,维持电极的多孔性,从而改善电池的电化学性能。     

共沉积Co3O4-石墨负极材料及其在锂离子电池中的循环性能

在0.5 mol/L Co(NO3)2溶液中添加石墨粉,在铜箔集流体的表面电化学共沉积前驱体薄膜,然后在245℃真空热处理使之形成Co3O4-石墨粉复合负极材料.研究了共沉积Co3O4-石墨负极材料在锂离子电池中的循环性能.XRD分析和SEM观察表明,该电极材料结构由蜂窝状的Co3O4包覆石墨粉复合而成,Co3O4晶粒尺寸为0.7～2.2 nm.0.5C充放电倍率测试表明,在0.5 mol/L Co(NO3)2电解液中添加5%石墨粉形成的Co3O4-石墨复合材料负极的性能最好,该电极的初始充电比容量为872.7 mA·h/g,第20周循环的充电比容量为732.7mA·h/g,第50周循环的充电比容量为545.2 mA·h/g,比容量保持率分别为83.96%和62.47%;而纯Co3O4电极的初始充电比容量为665.3 mA·h/g,经过20次循环后充电比容量为407.9 mA·h/g,第50周循环的充电比容量为124.5mA·h/g,保持率仅分别为61.31%和18.31%.     

Cu@Cu2S 3D集流体诱导锂金属均匀沉积

为解决锂金属负极在循环过程中枝晶生长问题,本研究通过对黄铜网进行化学脱合金和硫化处理制备亲锂铜基硫化亚铜集流体来调控锂金属沉积。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学分析等研究集流体对锂金属电池性能的影响。结果表明：在循环过程中硫化亚铜可以作为形核种子诱导锂金属均匀沉积,并提升电池性能;在电流密度为1 mA·cm^-2的半电池测试中,循环350圈后库伦效率稳定维持在98%以上;搭配磷酸铁锂进行全电池测试,在0.5 C电流密度下可稳定循环150圈,容量保持率78.3%。     

层次孔结构双功能碳负极材料的制备及性能

在500～900℃的活化温度下,以酚醛树脂为碳源,采用模板-物理活化联合法制备系列超级电容电池用层次孔结构双功能碳负极材料。借助扫描电镜、透射电镜及比表面积测试仪分析材料的物理结构,组装模拟电容器和对锂半电池,利用恒流充放电法及循环伏安法考察其电化学行为。结果表明:制备的层次孔结构碳材料具有较大的中微孔结构和局域石墨微晶结构;在LiPF6/EC+DMC和Et4NBF4/AN两种电解液中均表现出良好的电化学性能;其中以活化温度为600℃时制备的碳材料性能最优,其锂离子半电池可逆容量达到611.2 mA.h/g(0.2C),50次循环效率为74%,6C倍率下稳定可逆容量仍高达223 mA.h/g,模拟电容器比电容高达143 F/g(0.1 A/g),且倍率性能优异。     

LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

碳化钙骨架碳负极材料的制备及电化学性能

以碳化钙为原料、新鲜氯气为刻蚀剂,在400～700℃范围内制备碳化钙骨架碳作为锂离子电池新型负极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附实验、恒流充放电、交流阻抗(EIS)等对碳化钙骨架负极材料进行表征及电化学性能测试,并探讨制备温度对碳化钙骨架碳结构和电化学性能的影响.结果表明:所有温度下制备的碳化钙骨架碳均为无定形碳材料,但随着制备温度的升高,材料出现部分石墨化倾向;600℃制备的碳化钙骨架碳具有良好的电化学性能,在0.1 C充放电时,首次放电比容量为890.9 mA·h/g,可逆容量为335.4mA·h/g,循环30次后的可逆容量为266.8 mA·h/g.     

静电纺丝技术结合碳热还原法制备Sn/C薄膜锂电池负极材料

利用静电纺丝技术与碳热还原相结合,制备了具有较高容量和较好循环性能的Sn/C无纺布纤维膜。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),表征Sn/C纤维的形貌和结构。样品首次循环得到较高的充放电容量,分别为1 329.8和808.6 mA·h/g。循环40圈以后,充电容量仍保持在743 mA·h/g,为第二圈充电容量的97.5%。     

一维碳纳米结构的有效合成及其在锂离子电池负极材料中的应用(英文)

采用热解处理已合成的聚吡咯纳米线实现一维碳纳米纤维的有效合成。在KOH的活化作用下,原始的纤维结构发生变化,获得带状碳纳米结构。对所合成的碳纳米线及碳纳米带进行形貌及结构表征。测试这两种一维碳纳米材料应于于锂离子电池中负极材料的电化学性能。结果表明,一维碳纳米线及一维碳纳米带均表现出较优的循环性能及良好的倍率性能。碳纳米线材料在循环50次后仍保持530 mA·h/g的可逆容量。在前23次充放电循环中,碳纳米带的可逆容量均高于850 mA·h/g,充放电循环到第23次的容量保持率为86%。     

LiNi_(0.87)Co_(0.10)Mg_(0.03)O_2正极材料的合成和电化学性能（英文）

采用共沉淀法制备钴镁共掺的LiNi0.87Co0.10Mg0.03O2正极材料。结果表明,所制备的LiNi0.87Co0.10Mg0.03O2正极材料具备良好的电化学性能,在3.0~4.3 V(Li+/Li)的条件下,该电极0.2C和1C的首次放电容量分别为202.6mA·h/g和190.5 mA·h/g;经过50次循环后,该电极0.2C和1C的容量保持率分别为96.1%和93.4%。而且,将该材料制作成型号为053048的全电池,在1C充放500次后,电池的容量保持率为81.7%,性能接近工业用钴酸锂电池的水平。因此,采用该方法制备的正极材料能够用于高能量密度的移动数码产品。     

Cr含量对熔体快淬Al_(75-x)Si_(25)Cr_x锂离子电池合金负极电化学性能的影响(英文)

研究熔体快淬Al75-xSi25Crx(x=2,4,7,10,摩尔分数,%)锂离子电池合金负极材料的电化学性能。快淬带由纳米晶和非晶组成。电化学测试表明:负极材料存在活化过程;Al73Si25Cr2负极材料的最大比容量为1119mA·h/g,循环30次后可保持为586mA·h/g;Al71Si25Cr4合金的循环性能更加稳定,经过30次循环后,容量仅衰减24%;嵌Li极片中未检测到含Li的金属间化合物;退火后,由于惰性相Al13Si4Cr4的形成,合金的比容量减小,嵌Li极片中出现AlLi相;固溶于非平衡态合金中的Cr降低了嵌Li活性,增强了结构稳定性,这是活化和抑制结构演变的主要原因。     

水溶性羧甲基壳聚糖粘结剂在锂离子电池石墨负极中的应用

将水溶性羧甲基壳聚糖(C-Cs)作为石墨负极粘结剂,通过测试首次充放电性能、循环性能和倍率性能以及循环前后形貌的变化,并与聚偏氟乙烯(PVDF)作为石墨负极粘结剂的性能进行了比较。结果表明:使用7%(质量分数)C-Cs粘结剂的石墨负极在0.5C(1C可逆比容量为372 mA·h/g)倍率下循环400个周期后,可逆比容量为312mA·h/g,10C倍率充放电测试下的可逆比容量为252 mA·h/g;经过100次循环之后,使用10%C-Cs粘结剂的石墨负极与使用PVDF为粘结剂的石墨负极相比,其交流阻抗有所降低,有助于电极比容量的提高和循环性能的改善。     

电沉积制备的两种形貌Sn薄膜锂离子嵌入电极性能的比较

用电沉积方法在Cu集流体上分别制备出用于锂离子电池负极材料的密集细粒状(＜0.5 μm)和分散粗粒状(≈3 μm)两种Sn薄膜电极.用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安及充、放电实验研究比较了两电极的组织与性能.结果表明,在氟硼酸盐溶液中使用以醛类为主的复合添加剂,在静止条件下可制得细粒Sn薄膜电极,在搅拌条件下可制得粗粒Sn薄膜电极;细粒Sn薄膜电极比粗粒Sn薄膜电极具有较优的初始嵌锂容量和循环稳定性:细粒Sn薄膜电极首次放电比容量达到787 mA·h/g,40次循环时放电比容量仍保持在630 mA·h/g;而粗粒Sn薄膜电极首次放电比容量只有576 mA·h/g,至20次循环放电比容量降至150 mA·h/g.     

二次锂电池用导电含硫聚合物正极材料的结构表征及电化学性能

在一定条件下通过加热聚丙烯腈和单质硫制备了二次锂电池用导电含硫聚合物正极材料(CSM).分别采用固体13C-NMR、FTIR、Raman、XPS和XRD对CSM进行了结构表征.结果表明:CSM分子结构中包含有类并吡啶高分子主链,在主链分子间或分子内连接有S-S键.CSM在锂电池中具有优异的电化学循环性能和倍率循环特性,在0.2 mA/cm2充放电电流密度下,第2次循环容量约520 mA·h/g,380次循环后稳定容量约470 mA·h/g,容量保持率90%以上;在4.0 mA/cm2电流密度下放电,循环性能仍然良好,80次循环容量约450 mA·h/g.     

钛表面硅复合微弧氧化膜负极的制备及其电化学性能研究

目的 提高锂离子电池TiO2负极的电化学性能.方法 采用微弧氧化技术在钛箔表面制备TiO2膜,再通过磁控溅射技术在TiO2膜上沉积Si/SiO2,制备出一种富含硅元素的微弧氧化复合膜.将该复合膜作为锂离子电池负极,锂片为对电极,组装电池.采用电池测试系统测量电池容量、循环稳定性等性能,通过电化学工作站获得循环伏安曲线、电化学阻抗谱等特性.结果 复合膜的组成为TiO2/SiO2/Si,呈现多孔状形貌.TiO2、SiO2和Si都参与了与锂离子的氧化还原反应,在100μA/cm2的电流密度下,经100圈循环后,复合膜负极的比容量保持在530(mA·h)/g左右,且在1000μA/cm2的大电流密度条件下,充放电后,复合膜负极的比容量能够恢复到初始值的95％,表现出较高的比容量、良好的循环稳定性和倍率性能,复合膜负极性能明显优于以纯TiO2为负极的锂离子电池.结论 在钛箔表面,微弧氧化技术可高效地制备多孔状、无粘结剂的TiO2负极材料,与磁控溅射技术相结合,可进一步制备出高容量的复合膜负极,具有良好的应用前景.     

锂/硫电池用纳米硫的液相沉积法制备及性能

以升华硫粉为原料,采用液相沉积法在水溶液体系下制备纳米硫材料。采用激光粒度分析仪和扫描电镜,对纳米硫的合成条件进行分析与优化;通过恒流充放电测试、电化学阻抗分析等方法对所制备纳米硫的电化学性能进行表征。结果表明：在以甲酸为沉淀剂、PEG-400为分散剂、多硫化钠溶液浓度为0.2 mol/L的合成条件下,可制备出粒径范围为50~80 nm、平均粒径约65 nm且分散性较好的类球形纳米硫材料。基于该纳米硫组装的锂/硫电池在0.054 mA/cm2电流密度下,首次放电比容量达1050 mA?h/g,经10次循环后,放电容量仍可保持初始容量的70%左右(700 mA?h/g)。本方法工艺简单、操作方便、成本低廉,适合锂/硫电池用纳米硫材料的工业化制备。     

正极材料多硫代聚苯胺的结构表征及其电化学性能研究

制备了多硫代聚苯胺锂电池正极材料,通过元素分析、红外光谱、拉曼光谱、X射线及SEM等手段对其进行了物理性能研究,并通过充放电曲线、放电前后极片的SEM图、循环伏安曲线及交流阻抗等手段对多硫代聚苯胺正极材料锂电池的电化学性能进行了研究.研究结果表明,首放具有明显高的容量,达到1 029 mA·h/g,放电平台约为2.0 V;随着加载电流的增大,放电容量减小.与首放相比,第二次放电容量衰减较大,其主要原因是多硫链断裂生成的S2-x与负极Li反应生成Li2S钝化膜覆盖在Li表面,消耗了部分硫.     

MoO_3包覆对锂一次电池CuF_2正极材料性能的影响

通过球磨CuF_2和MoO_3的混合物,制成CuF_2/MoO_3复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等研究CuF_2/MoO_3复合材料的结构和电化学性能.结果表明:MoO_3晶粒均匀地附着在CuF_2的表面,形成均匀的导电网,从而使制备的CuF_2/MoO_3复合材料具有高导电性,可作为锂一次电池正极活性材料.以0.1C倍率放电,截止电压为1.5 V,CuF_2/MoO_3复合材料放电比容量高达483mA·h/g,放电电位平台为2.5 V,明显高于CuF_2正极材料的278 mA·h/g,接近其理论容量528 mA·h/g.     

LiSi和LiB负极材料的自放电性能

熔盐电解质锂电池在激活后由于自放电导致容量发生衰减,采用Li F-Li Cl-Li Br低温共熔盐电解质,以二硫化铁为正极材料,分别以锂硅合金和锂硼合金作为负极材料制备单体电池,在500℃的温度下进行恒流放电试验。通过改变单体电池的工作电流可控制电池放电时间,并得到单体电池在经历不同工作时间后获得的可利用电容量。并将单体电池的工作时间和可利用电容量经一次线性回归分析。结果发现,使用锂硅合金作为负极材料时,电池的容量衰减率为40.6 C/min;而使用锂硼合金作为负极材料时,电池的容量衰减率仅为15.5 C/min。