硅-碳纳米管柔性复合负极的制备与性能

采用浮动催化化学气相沉积(FCCVD)法,将纳米硅颗粒(NSi)与碳纳米管(CNT)连续体原位复合,制备纳米硅-CNT复合膜(NSi-CNTf)柔性电极.借助SEM、能量色散谱(EDS)和电化学性能测试,分析电极的形貌特征和电化学性能.相较于传统Si/Cu电极,NSi-CNTf电极省去了浆料研磨、涂覆工艺,且具有良好的柔韧性和抗弯折性,比容量和循环性能均有提升.FCCVD法制备的NSi-CNTf柔性电极材料,纳米硅均匀分布在CNT薄膜的三维导电结构中,结合紧实,以0.2 A/g在0.01～2.00 V循环200次,比容量保持在790 mAh/g;在4.0 A/g下充放电,比容量保持在509 mAh/g.     

铝取代微/纳米结构氢氧化镍的制备及电化学性能

水热法制备了铝取代纳米花瓣状Ni(OH)_2组装体,讨论了铝掺杂量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明:不同铝取代量制备的样品都为α混合相花瓣微球。其在强碱中可稳定存在,铝的掺入提高了放电容量,不同倍率下掺杂样品的放电容量都比未掺杂样品放电容量高,其中9mol%Al取代氢氧化镍具有最优电化学性能,1.0C放电容量(249.8mAh/g)比未掺杂纳米氢氧化镍(182.8mAh/g)提高了36.6%。1.0C和3.0C循环20周后,容量分别衰减0.5mAh/g和6mAh/g,具有良好的循环性能。     

喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响

通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。     

纳米SnO2/C微球材料的制备及电化

采用化学沉淀法,并通过进一步的水热反应,制备得到纳米二氧化锡颗粒,通过TEM分析知纳米二氧化锡颗粒的粒径约为5 nm;通过2,4-二羟基苯甲酸和甲醛之间的缩合反应,在体系中加入纳米二氧化锡颗粒,再通过水洗和热处理等步骤制备了纳米SnO2/C碳包覆微球,控制加入二氧化锡纳米颗粒的质量制备了不同样品来探究其对材料形貌及性能的影响.研究表明,当添加纳米二氧化锡含量为40％时,纳米SnO2/C复合材料的电化学性能最佳.在电流密度为100 mA/g充放电时,首次可逆比容量为825.2 mAh/g,第100次循环的可逆比容量为593.2 mAh/g,容量保持率达71.9％.     

锂离子电池Si/C/G复合负极材料的制备及性能研究

以纳米硅粉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、人造石墨为原料,采用喷雾干燥和高温热解制备了Si/C/石墨复合负极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒电流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。复合材料电极电化学测试显示,当热分解温度为600℃得到的复合材料,以电流密度为100 mA/g充放电时,电极材料首次放电比容量为953.5 mAh/g,首次库仑效率为85.3%,50次循环容量保持率为87.2%。聚乙烯吡咯烷酮热解形成碳包覆的结构,以及石墨基体能有效地改善硅基负极材料的电化学性能。     

固相反应法制备Sn-SnO-Zn纳米负极材料

用固相反应法合成了纳米尺寸的Sn-SnO-Zn复合氧化物粉末,研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.XRD、SEM及电化学性能测试的结果显示:在800℃下焙烧的样品,首次放电比容量为772 mAh/g,首次库仑效率为60.1%,经20次循环后,放电比容量为376 mAh/g;在600℃下焙烧的样品,首次放电比容量为641 mAh/g,首次库仑效率为49.4%,经20次循环后,放电比容量只有272 mAh/g.     

核-壳多孔硅/碳复合阳极的制备及其电化学性能

将微米硅采用金属银诱导化学腐蚀法制成三维多孔硅。以磺化沥青为前驱体,通过喷雾干燥法对多孔硅包覆,高温碳化得到核-壳多孔硅/碳复合阳极材料。利用SEM表征复合材料微观结构,多孔硅表面均匀分布大量纳米级孔洞,热解碳壳则将多孔硅紧密包裹,从而增强锂离子的扩散性能,及容纳体积膨胀空隙的能力。电池循环210次后,活性物质与集流体未见明显分离。所制备的多孔硅/碳复合锂离子电池具有较好的电化学性能,在0.1 C电流密度下首次放电比容量为3 810 mAh/g,经30次循环后比容量仍保持在1 710 mAh/g。1 C电流密度下,100次循环后比容量稳定在824 mAh/g,库仑效率99%。恢复至0.1 C充放电后,比容量仍能保持在1 210 mAh/g。     

纳米磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_4H_2PO_4和石墨烯为原料,用溶胶-凝胶法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)材料和LiFePO_4/石墨烯复合材料。用XRD、拉曼光谱、SEM、透射电镜(TEM)及充放电测试,研究样品的晶体结构、形貌和电化学性能。样品具有典型的橄榄石结构,复合的石墨烯能减小LiFePO4的颗粒尺寸,石墨烯与LiFePO_4能很好地融合在一起。LiFePO_4/石墨烯复合材料的电化学性能较好:在2.0~3.8V循环,0.2C和1.0C首次放电比容量分别为164mAh/g和153mAh/g,较LiFePO_4提高了7mAh/g。1.0C第100次循环的放电比容量为152mAh/g,容量保持率为99%。     

沥青包覆Si/G/C复合材料的制备与性能研究

以沥青为包覆剂,通过喷雾干燥和高温热解工艺制备了一系列Si/G/C复合负极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及恒电流充放电测试(CC)等手段研究了沥青热解温度对Si/G/C复合负极材料结构、形貌以及电化学性能的影响。测试结果表明,前驱体分别在900、1 000、1 050、1 100、1 150、1 200℃分解,1 050℃分解得到的复合负极材料综合电化学性能更加优异,在100 mA/g的充放电电流下,其首次放电比容量为714.9 mAh/g,首次库仑效率为84.0%,循环30周后的容量保持率为84.9%。     

高能球磨制备硅/人造石墨复合材料

以硅粉(Si)和人造石墨(AG)为原料,通过高能球磨制备了锂离子电池用Si/AG复合材料。SEM、XRD和充放电测试结果表明:复合材料呈嵌入型,硅含量越多,粘连在石墨表面的硅颗粒相应增多,复合效果越差;球磨基本上未破坏硅和石墨的结构。硅含量在5%~40%时,复合材料的脱锂比容量随着硅含量的增加先增大、后降低;电流为0.2 C5、电压为0.001~2.000 V时,复合材料的首次脱锂比容量为528~1 700 mAh/g,库仑效率为70%~80%;循环10次后,复合材料循环性能基本稳定,第40次循环的可逆比容量为309~567 mAh/g。     

高镍系Li[(Ni0.88Co0.12)0.90(Ni0.80Co0.15Al0.05)0.10]O2正极材料的制备研究

采用共沉淀法合成Li[(Ni0.88Co0.12)0.90(Ni0.80Co0.15Al0.05)0.10]O2正极材料,通过调控Ni、Co、Al元素在材料内部形成梯度分布来提升材料的稳定性,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)及电化学测试等方法对材料性能进行表征。结果表明:三元正极材料具有良好的层状结构,Ni、Co和Al元素呈梯度分布。以0.2 C进行充放电,首次放电比容量为191.2 mAh/g,以0.2 C充1 C放电循环100次,电池比容量由174.4 mAh/g下降到111.1 mAh/g,容量保持率为63.7%。     

锂离子蓄电池高容量硅基负极材料研究进展

硅基材料是新一代高容量锂离子蓄电池负极材料的典型代表,近年来已成为理论研究和应用研究的热点之一。综述了单质硅、硅-金属合金以及硅-碳复合材料作锂离子蓄电池负极材料最新研究成果,并对其今后研究和应用前景作了展望。纳米级硅薄膜具有大于3500mAh/g的超高可逆容量,有望用于微型锂离子蓄电池;硅-金属合金材料的研究正在由单相搀杂向多相搀杂的方向转移;而硅-碳复合材料能有效抑制硅的体积变化,在发挥高放电容量的同时能保持良好的循环特性,很有可能成为规模化生产的新一代负极材料。     

锂离子电池Sn-Co-C复合负极材料的合成与研究

以纳米金属氧化物和酚醛树脂为原料,采用喷雾干燥法得到前驱体,经高温碳热还原后制备了核壳结构的Sn-Co-C复合负极材料。通过XRD、SEM和TEM分析表明,生成的纳米尺度的Sn-Co合金颗粒均匀分布于碳微球内部。恒流充放电测试表明Sn-Co-C复合负极材料,首次可逆比容量为391 mAh/g,经过100次循环后比容量为307.1 mAh/g,容量保持率为78.5%。由于碳微球对纳米合金颗粒的分散包覆,缓解了充放电时的体积膨胀,抑制了纳米合金颗粒的团聚,从而使其具有较高的可逆比容量和较好的循环性能。     

高温热解法制备Ni掺杂纳米MnO的性能

以醋酸锰和醋酸镍为原料,通过高温热解法制备掺杂5%金属Ni的纳米金属氧化锰(5%Ni-MnO)样品。用XRD、SEM对样品的晶型、颗粒形貌进行分析。5%Ni-MnO样品为均匀分布于50~100 nm的一次颗粒。恒流充放电测试结果表明:当电压为0~3.0 V、电流为0.2C时,5%Ni-MnO样品的可逆储锂比容量高达845.4 mAh/g,首次充放电库仑效率为77.1%。在5.0C倍率下,比容量仍高达407.4 m Ah/g。     

不同方法合成LiVPO4F/C的电化学性能研究

以葡萄糖、NH4H2PO4、V2O5和LiF为原料,分别通过液相法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F/C复合材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,两种方法所合成复合材料均由三斜结构的LiVPO4F与碳组成;液相法所合成的材料首次放电比容量分别为133.7(0.2 C)、124.9 mAh/g(0.5 C)和118.7 mAh/g(1 C),明显高于相同测试条件下固相法所合成材料的首次放电比容量[131.2(0.2 C)、121.4 mAh/g(0.5 C)和104.9 mAh/g(1 C)],并且液相法合成的复合材料循环性能优于固相法合成的复合材料;液相法合成的LiVPO4F/C复合材料具有良好的循环性能和倍率性能,其2 C和5 C的放电比容量分别高达114 mAh/g和98 mAh/g,循环50次后,容量损失率均小于1%。     

三维纳米硅/多孔碳的储锂性能

以纳米硅粉为活性材料,乙炔为碳源,通过化学气相沉积(CVD)一步法原位制得核壳结构可控的三维硅/多孔碳纳米复合材料。透射电子显微镜(TEM)和热重分析(TGA)结果表明,制备了厚度可控的无定形碳包覆纳米硅颗粒核壳结构,并形成串珠状三维导电网络。以200 m A/g在0.01~1.00 V循环100次,复合材料中硅的可逆比容量保持在1 270 m Ah/g。这主要是因为:原位生成的无定形碳可缓冲纳米硅颗粒的体积变化,Li+扩散通道更好;三维网络改善了电子传输性能。     

锂离子电池SiO／C负极材料制备与嵌锂性能研究

以沥青为有机碳源,利用高能球磨和高温热解法制备得到一种循环稳定性能和倍率性能均很优异的SiO／C复合材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）,对材料的结构和表面形貌进行表征。通过恒电流充放电和循环伏安测试了材料的电化学性能。结果表明,在100mA／g电流密度下,SiO／C电极的首次放电、充电比容量分别为1223．1mAh／g、827．3mAh／g,30周充电比容量保持在748．1mAh／g。即使在500mA／g电流密度下,仍然保持有430mAh／g左右的可逆容量。     

微波液相无焰燃烧法超快制备尖晶石型锰酸锂

本文利用微波液相无焰燃烧反应,从而获得纯度与结晶度好的尖晶石型锰酸锂材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、恒电流充放电循环测试和循环伏安(CV)对所合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析表征。该材料的X射线衍射峰与尖晶石型锰酸锂一一对应,不存在其他杂质峰,表明该材料为纯相。从SEM显微图片可以看出,该材料主要为多面晶体结构。室温下1C恒流充放电,微波合成样品的初始放电比容量达到了119.3mAh/g,100次循环后仍然能放出89.2mAh/g的容量,容量保持率为74.8%。     

锂离子电池硅碳复合材料中硅含量的测定

分别用氟硅酸钾容量法、氯化铵重量法和硅钼蓝光度法测定锂离子电池硅碳混合、复合材料中硅的含量。3种测试方法的结果一致,表明方法可靠可行。校正硅含量后,对硅碳复合材料进行测试,以0.53 A/g的电流在0.01~1.50 V充放电,材料的可逆比容量从1 300 mAh/g修正为1 650 mAh/g;循环280次,材料的比容量仍稳定在1 600 mAh/g以上。     

梯度型LiNi1-2xCoxMnxO2材料的研究

采用碳酸盐共沉淀法制备了四层浓度梯度型Ni1-2xCoxMnxCO3前驱体,通过固相法在不同煅烧温度下制备层状LiNi1-2xCoxMnxO2正极材料.经扫描电镜、X射线衍射实验分析表明该材料具有α-NaFeO2层状结构,粒径在100～500nm.经LAND电池测试系统在20℃,2.75～4.5V充放电电压范围内测试,...