锂-聚吡咯蓄电池的性能研究

用化学聚合法合成聚吡咯/二氧化硅[PPy/(MPS-SiO2),MPS:硅烷偶联剂]复合材料,以PPy/(MPS-SiO2)复合材料作正极,锂片作负极,隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)微孔复合隔膜,LiPF6/(EC-DMC-EMC)为电解质,制备了锂-聚吡咯(Li-PPy)扣式蓄电池。运用元素分析、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试仪对电池性能进行了测试和表征,探讨了电池的充放电性能、循环寿命、贮存性能和聚吡咯正极的充放电机理及其堆积密度对电池性能的影响。研究表明,聚吡咯作正极材料是通过掺杂与脱掺杂来实现充电与放电的;正极片成型压力为20MPa,充放电电流0.2mA,充放电截止电压分别为3.8V和2.0V的情况下,放电容量以PPy计可达43.79mAh·g-1;循环30次后,容量衰减为35.48mAh·g-1,为首次放电容量的81%,库仑效率仍达94.5%以上。     

以玉米芯为碳源的碳/硫复合正极材料的制备和研究

采用磷酸活化法制备玉米芯活性炭,并将其与单质硫热复合制备了碳/硫正极复合材料。通过XRD、BET、SEM等材料分析测试手段,对材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。测试结果表明,玉米芯活性炭能抑制多硫化物的溶解,减少活性物质硫的损失,从而提高碳/硫复合材料的放电比容量和循环性能。在0.2mA/cm2的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g,循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g,容量保持率达89.75%。     

锰掺杂钴酸锂LiMnxCo1-xO2的性能研究

采用XRD、循环伏安和恒电流充放电等方法研究了用Mn(NO3)2做锰源掺杂合成的锂离子电池正极材料LiMnxCo1-xO2的结构及其电化学行为.结果表明,以0.5 mA/cm2充放电,Li/LiMnxCo1-xO2电池充电容量有所下降;但放电工作电压平台均在3.6 V左右,放电容量随着x从0.05增至0.25,从98.88 mAh/g下降到55.70 mAh/g;与LiCoO2相比,放电容量分别减少了10.6%和49.6%.XRD结果显示,随着x的增加,充放电前后LiMnxCo1-xO2中均含有MnO2的特征峰,充电后相应的晶胞参数c和a分别略有增大和减小.然而,循环伏安结果显示与LiCoO2相比,LiMnxCo1-xO2并没有新的氧化还原峰产生,说明其中的MnO2并未参加充放电反应.     

锂/硫电池用含硫聚磷腈正极材料

采用亲核取代的方法制备了含硫聚磷腈正极材料,并与金属锂组装成扣式电池.傅里叶变换红外(FTIR)光谱证明,材料中存在S-S键;恒流充放电测试表明:当电流为60 mA/g时,含硫聚磷腈正极材料的初始放电比容量为754.5 mAh/g,第30～50次循环的放电比容量稳定在120～100 mAh/g;循环伏安测试表明:材料具有2.6 V的阳极峰和2.4 V、2.0 V及1.0 V的171极峰.     

高温热处理制备硫/碳正极材料的电化学性能

分别以气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)作为单质硫载体,通过高温热处理制备锂硫电池用S/C正极材料。采用SEM、XRD、热重分析(TG)、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构及电化学性能。碳材料形态对锂硫电池的放电比容量和循环性能有重要影响,S/VGCF复合材料的电化学性能较好。以0.1 C的电流在1.5~3.0 V充放电,首次和第100次循环的放电比容量分别为1 204.87 m Ah/g、547.62 m Ah/g。     

高温固相法合成Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C的电化学性能

通过高温固相法合成锂离子电池正极材料Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C(M=Mg、Ti、Al、Ni、Zr、Mo和Mn),用XRD、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法研究了产物的性能.金属掺杂后的材料,首次充放电比容量均高于未掺杂的纯相材料.在室温下,掺杂Mg的材料在4.2～2.4 V充放电,0.1C首次放电比容量可达154.1 mAh/g,且高倍率充放电比容量高于纯相材料,循环性能稳定,具有较好的电化学性能.     

溶剂热制备绒球状ZnCo_2O_4/CNT多孔微球

用溶剂热法制备绒球状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/碳纳米管(CNT)复合材料。用XRD、SEM技术分析物相和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试电化学性能。添加CNT使ZnCo_2O_4呈多孔结构,可提高作为锂离子电池负极材料的电化学性能。以500 mA/g的电流在0.01~3.00 V循环,ZnCo_2O_4/CNT的首次充、放电比容量分别为1 002.3 mAh/g、1 284.9 mAh/g,首次库仑效率达78.00%;第50次循环的充、放电比容量分别为1 197.2 mAh/g、1 209.8 mAh/g,库仑效率达98.96%。     

水热法制备蜂窝状ZnCo_2O_4/rGO

以石墨烯为基底,用水热法制备蜂窝状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/还原氧化石墨烯(rGO)微球复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的结构和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试复合材料的电化学性能。石墨烯的加入,可改变ZnCo_2O_4颗粒的形貌,并改善复合材料作为锂离子电池负极活性物质的电化学性能。以500 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,复合材料的首次放电比容量为1 326.7 m Ah/g,第70次循环的放电比容量为1 212.4 m Ah/g。     

LiMn_2O_4石墨烯包覆及掺杂Mg~(2+)的研究

使用Mg2+掺杂LiMn2O4获得黑色正极材料,并用石墨烯进行表面包覆处理,获得掺杂、包覆锂离子电池正极材料,用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、倍率充放电对材料进行表征。实验结果表明:掺杂Mg2+材料为尖晶石结构,结晶度增加;表面为球形结构,增强电池安全性;包覆材料的电池大电流充放电性能增加,可逆比容量增加;在倍率充放电电流为0.2C时,包覆质量分数为2%的石墨烯(GO)放电比容量为107mAh/g。包覆材料改善了电池的循环性能,在倍率充放电电流为0.2C时,54次循环后,其可逆比容量为92mAh/g,容量保持率为92.12%。     

碳材料对硫/碳复合材料性能的影响

以活性炭、乙炔黑、多壁碳纳米管和超级电容器用有机系活性炭(OAC)作为碳材料,通过分段加热的方式制备锂硫电池正极用硫/碳复合材料。元素分析、XRD、SEM、比表面积分析、循环伏安和恒流充放电等实验结果表明:OAC的综合性能最好,具有2 304.80 m2/g的比表面积和1.138 3 cm3/g的孔容,与硫复合材料以0.2 mA/cm2的电流在1.5~3.0 V充放电,首次、第20次循环的放电比容量分别为1 189.2 mAh/g和1 068.7 mAh/g,第20次循环的容量保持率为89.87%。     

锂离子电池正极材料聚吡咯的性能

利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法对化学氧化合成的聚吡咯作为锂离子电池正极材料的电化学性能进行了研究,并利用红外光谱对聚合物循环前后的结构进行观察.结果表明,聚吡咯的首次放电比容量达97.9 mAh/g,25次循环后降为76.5 mAh/g;聚吡咯具有较好的电化学可逆性和活性;聚吡咯正极在15次循环后,结构保持不变.     

锂离子电池正极材料NiS的制备与性能

采用球磨法和水热法分别合成了硫化镍(NiS)正极材料,用SEM、XRD、循环伏安和充放电等方法分析了材料的结构、形貌及电化学性能。水热法合成的材料颗粒均匀,分散程度高;以0.1 mA/cm2的电流密度在1.0～3.0 V充放电,首次放电比容量为584.6 mAh/g。     

两步法制备镍掺杂磷酸铁锂/石墨烯复合材料

用两步法制备掺杂Ni的磷酸铁锂(LiFePO4)/石墨烯复合材料。XRD、SEM和TEM等方法对产物的分析表明:橄榄石型LiFe0.95Ni0.05PO4颗粒的粒径为200~800 nm。循环伏安和恒流充放电测试结果表明:以0.1C和5.0C的电流在2.5~4.2 V充电,制备的LiFe0.95Ni0.05PO4/石墨烯复合材料的首次放电比容量分别为147.2 mAh/g和89.5 mAh/g,循环20次,放电容量均无明显的衰减。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试,分析材料的电化学性能。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。     

扣式Li-LiFePO4蓄电池的研制

采用高温固相法合成了LiFePO4蓄电池正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究;考察了不同负极和电解液对扣式Li-LiFePO4蓄电池电性能的影响。研究结果表明,该方法所合成的LiFePO4为单一的橄榄石型晶体结构、晶粒较细、粒径分布较均匀;以0.1 C充放电,首次放电比容量为134.8 mAh/g,50次的平均放电比容量不小于128 mAh/g,其充放电效率在99.6%以上;以锂/铝合金作负极,LiAsF6/碳酸乙烯酯(EC) 二甲基四氢呋喃(2-MeTHF) 四氢呋喃(THF)为电解液所得扣式锂蓄电池的性能最好。     

分散剂在正极材料磷酸铁锂中的应用

分别将十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙二醇(PEG)用作锂离子电池正极水性合膏工艺的分散剂。用交流阻抗、循环伏安和充放电测试,研究了它们对磷酸铁锂(LiFePO4)性能的影响。经20次不同倍率的循环,当分散剂SDS的含量为0.6%时,电池的比容量为87.82 mAh/g,容量保持率为63.3%;当分散剂PEG的含量为0.4%时,电池的比容量由0.20C时的143.61 mAh/g降至2.00C时的107.14 mAh/g,容量保持率为74.6%,循环稳定性和大电流性能较好。     

煅烧温度对Li1+xV3O8电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li1+xV3O8;讨论了煅烧温度对材料循环性能的影响。利用FTIR、TG-DTA、XRD等手段表征材料的结构,在电池测试系统上对组装的电池进行了电化学性能测试。结果表明,在550℃下灼烧3 h得到的正极材料有较高的比容量和较好的循环性能。在50mA/g的电流密度下,在50次充放电循环过程中,容量曲线呈折线递增趋势。     

一种合成LiNiO2正极材料新工艺的研究

在空气气氛中,采用固相法与熔融盐法相结合的新工艺,制备出了锂离子蓄电池正极材料LiNiO2。对LiNO3-LiOH和Ni(OH)2混合粉体进行了差热-热重分析(DTA-TG)。通过对制备的LiNiO2进行X射线衍射(XRD)分析表明:制得的LiNiO2具有!-NaFeO2结构,且晶型完整。电性能测试表明:在0.5mA/cm2的充放电电流密度和2.7～4.2V的电压范围内,其放电比容量可达138.5mAh/g,库仑效率达82%。循环20次后,放电比容量仍达114.6mAh/g。研究表明采用此工艺,能制备出电化学性能良好的LiNiO2正极材料。