双层碳包覆SiOx负极材料及其电化学性能研究

为了解决氧化亚硅负极材料导电率低及循环性能差的问题，以聚丙烯酰胺(PAM)为液相碳源进行一次碳包覆，再通过化学气相沉积以甲烷混乙炔为气相碳源进行二次包覆，制备了具有含氮碳层的双层包覆氧化亚硅负极材料(SiO_x@DC-N)。与纯气相包覆(SiO_x@GC)以及纯液相包覆(SiO_x@LC)的氧化亚硅负极材料相比，SiO_x@DC-N展现出优异的倍率性能与循环性能，在4C(1C=1 500 mA/g)的电流密度下比容量达850.1 mAh/g,以5∶95混合石墨后制成18650圆柱电池，其在电流密度1C充放电700圈循环后容量保持率仍有92.70%。     

热等离子法制备锂离子电池硅碳负极材料

采用直流电弧热等离子法一步制备硅/碳球形纳米复合材料。以中值粒径分别为2.6 μm、6.5 μm和15.0 μm的硅碳混合粉末为原料，制得了中值粒径为49.9 nm、56.3 nm和68.9 nm的纳米硅碳复合材料；在200 mA/g的电流密度下3种不同粒径的纳米硅碳负极材料的首次放电比容量分别达到1718 mAh/g，1651 mAh/g和1343 mAh/g，50次循环后其容量保持在1005 mAh/g，761 mAh/g和663 mAh/g；而未处理的硅碳混合粉末首次放电容量约为2321 mAh/g，但50次循环后，容量仅为274 mAh/g。由此可见，利用直流电弧热等离子法制备的硅/碳球形纳米复合材料的电化学性能得到了极大的提升。     

铝电解阳极炭渣球磨制备Si/C复合材料及其电化学性能研究

以危险固体废弃物铝电解阳极炭渣为碳源,采用机械球磨法制备了用于锂离子电池负极的Si/C复合材料,研究了球磨工艺参数对所得复合材料电化学性能的影响。通过XRD、SEM分析观察材料结构和形貌,循环伏安法和恒电流充放电测试表征Si/C复合材料电化学性能。结果表明,球料比对所制备复合材料电化学性能影响不明显; 延长球磨时间、提高球磨转速有利于提升材料循环稳定性和可逆比容量。最佳球磨工艺参数为: 球料比5∶1,球磨时间25 h,球磨转速500 r/min。该条件下所得材料在120 mA/g的电流密度下循环100圈,容量保持在382.4 mAh/g。     

新型纳米硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉,并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2 712mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615mAh/g和917mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。     

微纳米多孔Si-Ag颗粒掺杂石墨负极材料及其电性能

为解决锂离子电池石墨负极材料充放电效率低的问题,采用成本低廉的人造石墨,并掺杂微纳米多孔Si-Ag颗粒来改善石墨的导电性及提高充放电效率,利用化学刻蚀法制备了微纳米多孔Si-Ag粉体,并将70%人造石墨与30%的多孔Si-Ag粉体球磨形成夹层式复合结构。采用SEM、TEM、XRD及电池测试系统对多孔Si-Ag粉体材料进行表征和测试。结果表明:硅颗粒经高能球磨后粒径可达720nm左右;在80℃刻蚀条件下,得到的微纳米多孔Si-Ag负极材料充放电比容量为2 163.28mAh/g;掺杂多孔Si-Ag颗粒后的石墨负极首次充放电比容量为1 227.966mAh/g,比纯石墨负极材料提高了341.1%;在0.2C(1C=1 500mA/g)的电流密度下,循环100次后容量保持率为59.72%。     

生物质桦木屑柱状多孔碳自组装纳米硅复合负极材料

本文采用KOH碱活化刻蚀方法构建三维柱状结构的桦木屑衍生多孔碳材料用于负载高容量纳米硅（SiNP）颗粒,以缓解半导体硅材料本身导电性差及体积膨胀大的问题。所制备的硅碳负极电池材料具有稳定循环性能和优异的倍率性能,通过电化学测量结果显示,在0.5A/g的恒电流密度下桦木屑衍生柱状多孔碳材料负载高容量（20%）纳米硅粒子的复合材料具有较高的贮锂性能:初始放电容量为1099.98mAh/g, 经过200次循环后比容量仍然稳定在1089.77mAh/g。这项工作为负载高容量电极的核孔结构提供了一条有前景的新思路。     

镁热还原SiO材料及其电化学性能

硅基负极材料以其高容量、来源丰富、绿色环保等优点,成为理想的下一代锂离子电池负极材料。但纯硅的体积膨胀过大,限制了硅负极的应用。氧化亚硅(SiO)作为一种含硅负极,具有比纯硅更小的体积效应和更好的循环性能。目前氧化亚硅主要的问题之一是其首次库仑效率低,对此利用镁热还原反应,使氧化亚硅部分还原,同时控制产物中硅晶粒大小,用金属Al代替部分Mg,得到了硅晶粒粒径约为25 nm的复合材料,再通过沥青包覆得到最终碳包覆材料MgAl-SiO/C。通过对比镁热反应前后材料电性能,发现镁热反应后材料首效提高,但容量降低,循环性能变差;最终复合材料首次效率可达83. 7%,可逆容量1 471. 3 mAh/g。     

钙钛矿CsPbBr3纳米材料的合成及其储锂性能研究

采用反溶剂方法合成了一种粒径为800 nm的钙钛矿CsPbBr₃纳米材料,并将其作为锂离子电池的电极材料。CsPbBr₃纳米材料在100 mA/g的电流密度下,展现出高放电容量(159 m Ah/g)以及高循环稳定性,在经历200圈循环后充放电效率依然接近100%。即使在500 mA/g和1 000 mA/g的高电流密度下,仍具有128.8 mAh/g和116.1 mAh/g的可逆比容量。     

切割废硅粉球磨制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用。采用低成本的切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用简单的高能球磨法一步制备废硅粉-石墨复合材料（WSi-G）。系统研究了废硅粉的属性特征和硅碳复合材料的微观结构,所制备硅碳复合微粉的电化学性能。结果表明,微米尺寸的废硅粉直接用于锂离子电池时的负极循环性能快速衰减,采用球磨法制备的硅碳复合材料用于锂离子电池负极时展现出优异的循环稳定性,在0.5 A g-1电流密度下循环160圈后其可逆比容量仍然可以稳定在428 mA·h/g以上。     

锂离子电池硅碳负极用壳聚糖粘结剂的性能研究

研究了壳聚糖(CS)粘结剂在锂离子电池硅碳负极中的性能。通过XRD、红外光谱和SEM表征粘结剂和电极的结构与形貌, 测试了粘结剂的剥离强度, 通过电化学性能和电极动力学比较了壳聚糖与聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂对硅碳复合材料电化学性能的影响。结果表明: CS粘结剂和PVDF粘结剂极片剥离强度分别为10.5和7.6 N/m, 水溶性高分子CS粘结力更强; CS、PVDF作为硅碳负极粘结剂首次可逆比容量分别为572.4和568.3 mAh/g, 首次库伦效率分别为78.4%和79.5%, 50次循环后容量保持率分别为72.3%和65.8%。与PVDF相比, CS更适合应用于锂离子电池硅碳负极材料中。     

一种简单溶剂热法合成海胆状硫化铋用于钾离子电池负极材料

采用简单的溶剂热法合成出一种海胆状的硫化铋材料,用于钾离子电池负极.实验结果表明:该种材料可有效的提高钾电负极材料的循环性能,在电流密度50 mA/g下,容量可以达到279 mA·h/g,经过500圈循环后比容量还能保持84.6%;海胆状的硫化铋由于球体本身都是刺状结构,很大的抑制了钾化/去钾化过程中体积膨胀,其较大的空隙空间和较短的扩散距离也能很好的提高电解液接触面积.海胆状的硫化铋材料为钾离子电池负极提供了一种潜在的负极材料,是一种很有前途的材料.     

三相碳改性磷酸铁锂复合材料的制备及其电化学性能研究

以磷酸铁、碳酸锂为原材料,葡萄糖、碳纳米管和石墨烯为导电剂,通过砂磨工艺及碳热还原法制备了高性能磷酸铁锂、无定型碳、石墨烯、碳纳米管复合正极材料LFP/C/G/CNTs。材料表征结果表明,碳纳米管、石墨烯和无定形碳与磷酸铁锂复合在一起,成功构建了高速电子传输网络; 电化学性能测试表明,LFP/C/G/CNTs具有良好的循环性能和倍率性能。在0.1C电流密度下,LFP/C/G/CNTs放电比容量为161.5 mAh/g; 在5C电流密度下,LFP/C/G/CNTs复合材料放电比容量仍达126.5 mAh/g; 在2C电流密度下,循环200次后,LFP/C/G/CNTs放电比容量152.1 mAh/g,容量保持率为99.6%。     

球形 Si/carbon gel@void@C 复合材料的制备及电化学性能

商业用锂离子电池负极为石墨材料,理论容量较低,不能满足现代社会对锂电池高能量密度的要求。硅因具备高的理论容量、合适的电极电位以及地球丰度高等优势,是新一代锂电池负极材料的候选者。但作为锂电负极,硅在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,且本征电导率较低,限制了其实际应用。利用柠檬酸盐对L-赖氨酸体系改性,强化Fe~(3+)配体的络合效果,获得以碳为包覆层的球形Si/carbon gel@void@C凝胶电极。结果表明,在0.5A/g电流密度下,电极展示出较高的初次充/放电容量(1 828.8/1 508.3mA·h/g)和较高的初始库仑效率(82.47%),300次循环后容量稳定在1 201.3mA·h/g。同时,良好的导电性能使其展现出良好的倍率性能。     

锂离子电池Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料的合成与电化学性能

采用高温固相法成功合成了新型钛基负极材料Na_2Li_2Ti_6O_(14),并研究了其结构及电化学性能。利用高分辨透明电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)及其Rietveld精修、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征分析了材料的物相和显微结构。结果表明,合成的Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料为纯相,具有Fmmm空间群结构;Na_2Li_2Ti_6O_(14)颗粒约为500~800 nm,Na、Ti和O三种元素分布均匀。循环伏安(CV)、充放电及电化学阻抗谱(EIS)测试表明,材料具有较好的锂离子脱嵌可逆性,较好的倍率性能和循环稳定性。钛电流密度为500 m A/g充放电时,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的首次脱锂(充电)容量为180 m A·h/g,100次循环后可逆容量为136 m A·h/g;100次循环后,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的电荷转移电阻增加,锂离子扩散系数略有下降,表明Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料在循环后SEI膜的生成,降低了材料的电化学活性。     

纳米Si粉在高容量锂离子电池负极中的应用研究

通过感应等离子体蒸发凝聚法制备纳米Si粉,以葡萄糖为有机碳源,经高温碳化将纳米Si粉钉扎在石墨载体表面制备出Si/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(0FESEM)和电化学性能测试等对比分析了纳米Si粉、石墨载体和Si/C复合负极材料的结构和性能。结果表明,纳米Si粉作为锂离子电池负极材料首次放电容量和可逆充电容量分别为3 519.4 m Ah/g和2 063.7m Ah/g,但是首次效率只有58.6%,且循环寿命差,Si/C复合负极材料能够有效缓冲纳米Si粉的体积变化,发挥较高的可逆储锂容量,提高循环寿命,但是需进一步改善首次效率。     

原位碳包覆二硫化钼用于锂离子电池负极材料

以木耳为碳源,以钼酸钠、L-半胱氨酸分别为钼源和硫源,采用水热法原位合成一种碳包覆二硫化钼（MoS2@C）复合材料,用于锂离子电池负极材料。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品进行了系统的研究。以锂金属片为对电级,在两电极电池体系中进行电化学性能测试。结果表明:所制备的MoS2@C复合材料具有多孔碳包覆的结构和良好的电化学性能。MoS2@C展示出高的可逆容量（电流密度为0.1 A/g,容量为829.6 mAh/g）,卓越的倍率特性（电流密度为2.0 A/g,容量为538.3 mAh/g）和良好的循环稳定性（电流密度为0.5 A/g时经过200次循环后,放电比容量保持率达94%）。所提出的策略还可进一步推广到其他过渡金属硫化物,用于超级电容器、钠离子电池和钾离子电池等储能领域。