High Reversible Capacity Si/C Composite Anodes for Lithium-Ion Rechargeable Batteries

通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅,并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能,并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明:制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g,循环40次后为780 mAh/g,容量保持率可达88.6%,该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中,很好地抑制了充放电过程中的体积效应,同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性。     

硅/碳/碳纳米管复合负极材料的电化学性能

采用高温裂解沥青、纳米硅和超声酸化处理的碳纳米管混合物,制备了锂离子电池负极复合材料硅/碳/碳纳米管。测试表明复合材料首次放电比容量高达1077 mAh/g,经过20个循环后可逆容量仍高达703 mAh/g。碳纳米管在碳基体中形成的网状结构使复合材料在循环过程中保持较好的稳定形貌。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及电化学性能

采用嵌段聚合物型表面活性剂P123作为结构导向剂,利用溶胶-凝胶方法制备出纳米TiO2作为合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的原料之一.然后采用湿法球磨辅助的固相反应合成方法,以丙酮作为球磨介质,制备出Li4Ti5O12锂离子电池负极材科,并对所制备的Li4Ti5O12电极材料进行扫描电镜SEM、透射电镜TEM、粉末X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及循环性能测试.电化学性能测试表明所制各出的锂离子电池负极材料Li4Ti5O12具有较高的放电比容量和优异的循环性能.在电流密度为16 mA/g时首次放电比容量为155 mAh/g,首次库仑效率为98.3%.300次循环结束时放电比容量仍可达150.8 mAh/g,约为首次放电比容量的97.3%,300次循环容量仅衰减了2.7%.     

纳米硅合金负极材料

本文研究了一种纳米硅合金锂离子电池负极材料的微观组织和电化学性能。研究结果表明：该负极颗粒的轮廓基本呈圆形,其内部存在着两个含硅量不同的富铜相,在颗粒表层中两相均为纳米结构。该纳米硅合金负极材料需与石墨负极材料、粘结剂和导电剂按一定比例配合使用,搅拌工艺对其电化学性能也有重要影响。在较理想的情况下,所得负极材料的首效率提高到了90%上下,比容量在100周之后仍高于500mAh/g。电池制作工艺与石墨负极相似,便于应用。     

预锂化硅-硫全电池的构建及电化学性能

以模板法合成介孔碳并作为载硫基底制备硫/介孔碳复合材料。采用电化学方法对硅碳负极预锂化,并与硫/介孔碳正极匹配构建高性能预锂化硅-硫全电池。结果表明:当全电池的负极锂容量过量正极约20%时,预锂化硅-硫全电池初始容量为1069 mA·h/g,能量密度为590 Wh/kg。循环100圈后,电池容量为603 mA·h/g,对应容量保持率为56.4%。同时,硅碳极片的引入对电池阻抗影响较小,正负极极片结构在循环后依然保持稳定。通过改变硅碳负极锂容量研究其对全电池性能的影响,全电池循环性能在负极容量过量系数约为50%时最佳,循环100圈后放电比容量达到650 mA·h/g。     

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.     

炭热原位合成In2O3(Bi2O3)/剑麻纤维基碳复合材料及在铅碳电池中的应用研究

利用炭原位合成制备了Bi2O3、In2O3两种不同的析氢抑制剂/剑麻纤维基碳复合材料，利用XRD, SEM，EDS、N2吸附-脱附曲线等方法对碳复合材料进行表征。SEM和XRD结果表明复合材料均结晶程度较好，剑麻纤维基碳材料表面可以观测到大量嵌入到纤维内部的析氢抑制剂微粒，且分布均匀。将制备的碳复合材料与电池辅剂进行混合，制备出铅碳电池负极材料，电化学测试结果表明In2O3/剑麻纤维基碳复合材料的负极材料具有更长的循环寿命以及更好的电化学性能，其最终容量可达到102.25 mAh/g，循环150圈后比容量占最初比容量的79.8%。     

电沉积乙炔黑 / 锗材料及其性能研究

目的提高锂离子电池锗基材料的电化学性能。方法采用电泳和离子液体电沉积制备乙炔黑/锗负极材料,用SEM,Raman和充放电循环等手段表征其结构和性能。结果乙炔黑/锗负极材料在0.2C倍率下循环100次,比容量依然可达到600 m Ah/g以上。结论乙炔黑/锗负极材料的电化学性能明显优于单独锗材料和碳材料。     

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。     

金属Sb与石墨复合材料的电化学吸放锂性质

探索了用机械合金化制备得到的金属锑与石墨复合材料(Sbx-C1-x,x=0．1—0．4)作为锂离子电池负极材料的电化学吸放锂特性，发现球磨得到的Sbx-C1-x是由微米级Sb颗粒和C所组成的复合物。Sb0.2-C0.8的吸放锂过程实际上是由石墨和金属锑的吸放锂反应组成，首次吸锂容量达705mAh／g，首次不可逆容量约130mAh／g。对Sb含量与Sbx-C1-x(x=0．1-0．4)电化学吸放锂性能的关系表明Sb0.2-C0.8具有最高的首次充放电容量，而碳含量对循环稳定性有较大的影响。     

商品化石墨作为聚合物锂离子电池负极材料的性能表征

采用商品化中间相碳微球(MCMB)及人造石墨与中间相碳微球的混合体作为聚合物锂离子电池的负极材料,通过SEM、XRD对比研究了两种负极材料电化学循环前后的微观形貌和相结构,测试了两种聚合物锂离子电池的倍率放电性能和循环寿命,并通过交流阻抗谱分析了两种负极材料的电化学性能差异.结果表明:掺入人造石墨后,中间相碳微球的平均粒径和比表面积增大,电化学循环200次后的晶面间距减小、石墨化度增大,倍率放电性能降低,电荷转移电阻及锂离子扩散阻抗均增大,循环性能得到较大提高.     

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%.     

新型锂离子电池负极材料Li1.1V0.9O2的制备及其电化学性能

通过固相合法制备了新型锂离子电池负极材料Li1.1V0.9O2,考察不同合成工艺对其结构、形貌及电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电法研究了试样的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明:采用两段烧结法合成的试样结构更完整、粒径分布更均匀、电化学性能更优良。在1 C倍率下,充电容量高达275 mAh/g,经过50次循环后,充电容量保持率高达96.73%。     

Li4Ti5O12/石墨复合材料的湿法制备与表征

以醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,无水乙醇为溶剂,采用湿法制备Li4Ti5O12/石墨复合材料.采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试对合成产物进行表征.结果表明:600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得含碳量5%左右的Li4Ti5O12/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mA·h/g;经80次循环后,0.1C放电时容量保持率为99.0%,2.0C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li4Ti5O12相比,Li4Ti5O12/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

碳热还原合成SnSb合金负极材料的电化学性能

以锡和锑的氧化物为原料，采用碳热还原法，制备了锂离子电池用微米级球形SnSb合金负极材料。材料表现出较低的首次不可逆容量和较好的循环性能。首次不可逆比容量为160mAh／g，可逆比容量达650mAh／g。其较低的比表面积是其较低的首次不可逆容量的主要原因，而颗粒的多晶特性则有利于电极材料循环稳定性的提高。同时采用循环伏安和交流阻抗测试研究了SnSb合金的电极反应过程。     

微纳米结构MnO/C材料的制备与储锂性能研究

以醋酸锰、乙二醇、草酸二水化合物为原料,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、葡萄糖、间苯二酚为碳源,通过沉淀法辅以热处理,制备出了碳包覆的微纳米结构MnO/C复合材料。利用XRD、SEM、TEM和电化学测试研究MnO/C复合材料的结构、形貌和电化学性能。研究结果表明,以PVP为碳源通过沉淀法制备的MnO/C材料具有微纳米复合结构且材料表面均匀包覆3 nm左右的碳层。该材料作为锂电负极材料在100 m A/g的恒流充放电下循环50次可逆容量达到586 mAh/g,并且经过大电流充放电后仍然表现了优异的结构稳定性。     

负极材料LTO/G和LTO/Ag-G的合成及其电化学性能

采用溶剂热法制备锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/graphene(LTO/G)、Li_4Ti_5O_(12)/Ag-graphene(LTO/Ag-G)。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电池测试系统对合成的样品进行结构、形貌及电化学性能表征。结果表明:Ag纳米粒子(20~50 nm)均匀分布在石墨烯表面,在石墨烯和银微粒的协同作用下,LTO/Ag-G复合材料具有优良的电化学性能。该材料在0.2C和1C倍率下首次放电比容量为205.3 mA·h/g和179.3 mA·h/g;在1C倍率下,循环40次后放电比容量仍为149.6 mA·h/g。因此,LTO/Ag-G复合材料具有较好的倍率性能和循环性能,是一种理想的锂离子动力电池负极材料。     

天然石墨／锑复合材料作为锂离子电池负极材料嵌／放锂性能研究

研究了用简单混杂和球磨方法制备的天然石墨／锑复合材料作为锂离子电池负极材料的嵌／放锂性能以及循环过程中嵌／放锂容量衰减机理。复合材料中的锑以独立的可逆嵌／放锂反应参与吸／放锂过程并显著提高复合材料的嵌／放锂容量。较大颗粒的锑在嵌／放锂过程中体积剧变导致颗粒破碎、电接触恶化而渐渐失去嵌／放锂活性，因此由简单混杂所获得石墨／锑复合材料在循环过程中容量逐渐降低；采用球磨方法在天然石墨颗粒表面形成弥散分布的小颗粒锑则能获得具有较高可逆容量和较好的循环稳定性的石墨／锑复合锂离子电池负极材料。     

负极材料对锂离子蓄电池性能影响试验分析

为优化锂离子蓄电池性能,分析蓄电池内负极材料对电池性能的影响,设计负极材料对锂离子蓄电池性能影响的试验。负极材料以石墨为例,制备锂离子蓄电池,并通过试验分析负极材料的预处理、粒径、用量对于锂离子蓄电池性能的影响。对一部分石墨负极材料烘烤,验证负极材料烘烤处理对锂离子蓄电池性能影响;设置8、10、15、20、2和30μm 6种粒径的石墨,试验分析负极材料不同粒径对锂离子蓄电池性能的影响;选择70%、80%、90%3种石墨负极材料用量,试验分析负极材料何种用量能够提升电池性能。试验结果显示：石墨负极材料的烘烤预处理,并不会影响锂离子蓄电池的容量保持率与电压降等性能,所以无需烘烤预处理石墨负极;石墨负极注浆为20～25μm粒径时,锂离子蓄电池放电容量最稳定,性能最佳;石墨负极用量为90%时,锂离子蓄电池恒流充放电性能、倍率性能、循环性能均最佳,锂离子蓄电池内阻最低,具有最优锂离子蓄电池性能。     

离子强度调控法合成Fe_3O_4/GO复合物的锂电性能

通过调控溶液中的离子强度,制备Fe_3O_4与氧化石墨烯的复合材料,该方法环境友好且简单。进一步研究Fe_3O_4/GO复合材料作为锂离子电池负极材料的性能,结果与Fe_3O_4纳米颗粒相比有着显着的改善。在电流密度为500mA/g时,充放电循环100次后,Fe_3O_4/GO复合材料的放电比容量仍有930mAh/g。