单质硫与KS6合成石墨制备S/C复合材料

通过球磨和150℃加热处理,用单质硫与KS6合成石墨合成了硫(S)/碳(C)复合材料。SEM、XRD和比表面积分析表明:复合材料的粒径约为100μm,大部分硫以非晶态分散于碳骨架中,比表面积为0.04 m2/g。循环伏安扫描和恒流充放电测试表明:复合材料的容量利用率高、倍率性能和循环稳定性好。以100 mA/g在1.0～3.0 V循环,复合材料中硫的首次放电比容量为1 715 mAh/g,在室温下第80次循环的放电比容量为1 030 mAh/g。     

常温制备硫碳均匀复合材料

采用沉淀法制备硫溶胶,通过活性炭吸附溶胶中纳米尺度的硫颗粒,在常温下制得硫碳均匀复合材料,并将该复合材料用于锂硫电池正极。通过SEM和XRD对该复合材料进行表面形貌和内部结构表征,采用恒流充放电法和电化学阻抗测量法测试正极的电化学性能。测试结果表明,活性炭吸附的硫颗粒直径在50 nm附近,且硫在活性炭中均匀分散。在电流密度为0.2 mA/cm2时,含该复合材料正极的首次放电比容量为793 mAh/g。循环充放电50次后,正极放电比容量为460 mAh/g。     

碳硫纳米复合正极材料的电化学性能

采用升华硫与高比表面积活性炭在一定条件下合成了一种新型碳硫纳米复合材料。用该复合材料作为正极活性物质所制备的锂蓄电池具有较好的循环性能和高的比容量、比能量。通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等材料分析测试手段,对复合材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安、交流阻抗和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,与传统硫电极比较,此复合材料表现出了很好的电化学性能,其初始放电比容量高达600mAh·g-1,经过50次循环之后,比容量仍保持在400mAh·g-1。     

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%。     

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。     

锂硫二次电池正极复合材料的合成和性能研究

采用单质硫与活性炭在一定条件下合成了一种新型含硫复合材料。通过XRD、BET比表面积分析和孔径分布测试手段对复合材料进行了表征,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。结果表明:此复合材料表现出了较好的电化学性能,其初始放电比容量达650mAh/g,在室温下经过40次循环之后电池放电比容量仍稳定在480mAh/g。     

硫形态对硫/碳复合材料性能的影响

以有机系介孔碳(SWOAC)作为载体,分别采用升华硫和化学沉淀法制备的单质硫与SWOAC复合,制备得硫/碳复合材料,用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、恒流充放电和循环伏安等测试对产物进行分析。以沉淀法制备的单质硫制得的复合材料,用氩气保护,在150℃下保持5 h、300℃下保持3 h后,电化学性能较好,以0.2 C在1.5~3.0 V循环,首次放电比容量为809.5 m Ah/g,循环20次保持在801.5 m Ah/g,容量衰减率为1%。     

碳热还原法制备负极复合材料Sn/C

通过碳热还原法,以纳米碳、改性天然石墨为碳源还原SnO2,并用沥青进行二次碳包覆,制备了锂离子电池负极复合材料Sn/C。对样品进行了XRD、SEM分析及充放电性能测试。SnO2被过量的碳还原,形成粒径为1～2μm的金属Sn球。以改性天然石墨为碳源制备的样品,首次充电(脱锂)、放电(嵌锂)比容量分别为412.4 mAh/g和591.1 mAh/g;第20次循环的充电比容量为342.1 mAh/g,库仑效率从第2次循环开始均在97.0%以上。     

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。     

喷雾干燥-碳热还原法制备的Sn2Sb/C复合材料

以纳米SnO2、Sb2O3和酚醛树脂为原料,采用喷雾干燥-碳热还原法制备核壳结构的Sn2Sb/C复合材料。XRD、SEM和TEM分析表明:纳米尺寸的Sn2Sb合金均匀分布在碳微球中。恒流充放电测试表明:材料的首次充电比容量为618mAh/g,第20次循环的充电比容量为411.3 mAh/g,容量保持率为66.6%。材料具有较高的可逆比容量和较好的循环性能,是由于碳微球对纳米合金颗粒的分散包覆,抑制了纳米合金颗粒的团聚,缓解了充放电时的体积膨胀。     

硅/石墨/热解碳复合材料的制备与性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了硅/石墨/热解碳复合材料。用XRD、SEM和恒流充放电等测试,分析了制备工艺对复合材料电化学性能的影响。当气相沉积温度为800℃、时间为50 min时,制备的复合材料的循环性能较好,首次和第200次循环的脱锂(放电)比容量分别为535.5 mAh/g和429.8 mAh/g。     

微米级硅/碳复合材料的结构与储锂性能

使用球磨/热解复合工艺制备锂离子电池用微米级硅/石墨/碳复合材料。因独特的结构,合成的硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为100 mA/g时表现出较高的首次库仑效率82.7%和882.6 mAh/g的首次可逆比容量,循环100次的容量保持率为85.6%。将硅/石墨/碳材料和商业化石墨混合,可获得循环性能更好的硅/碳复合材料,其中硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料与石墨的质量比为3∶7时,得到的混合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为50 mA/g时,具有501.7 mAh/g的首次可逆比容量和81.0%的首次库仑效率,循环100次的容量保持率为98.2%。     

复合工艺对硫碳复合材料性能的影响

以活性炭为碳材料,用熔融法、溶剂法、溶剂热浸渍法和沉淀法制备硫碳复合材料,通过SEM、XRD、循环伏安和充放电测试,研究复合工艺对硫碳复合材料性能的影响。溶剂法和溶剂热浸渍法制备的复合材料硫含量不可控,对溶剂选择性较强,且溶剂热浸渍法的操作繁琐,高温反应可能生成有毒物质,复合材料易团聚;熔融法制备的复合材料硫分布均匀,硫-碳间分子结合力强,具有良好的电化学性能;沉淀法操作复杂,硫含量不易控,但硫颗粒可达微纳米级,分布均匀,与碳结合力强,适合于制备石墨烯等前驱体复合物,制备的硫碳复合材料以0.2 C在1.5~3.0 V充放电,首次放电比容量达702.5 m Ah/g,循环20次的容量保持率为72%。     

常温下真空浸渍制备的LMC/S复合材料

在常温下,采用真空浸渍的方法,将单质硫(S)填充在大介孔炭(LMC)的孔中,制备出LMC/S复合材料。用SEM、XRD和氮吸附等方法对复合材料进行了分析,用恒流放电、循环伏安等方法对复合材料的电化学性能进行了测试。填充在LMC中的硫高度分散,复合材料的循环性能和硫的利用率都较高。当电流密度为0.4 mA/cm2时,LMC/S电极中硫的首次放电比容量达1 215.5 mAh/g,第50次循环的可逆比容量仍有535.3 mAh/g。     

正极材料单质硫在LiCF3SO3/DOL+DME电解液中的放电性能

研究了单质硫在1 mol/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中的倍率放电性能.结果表明:单质硫的首次放电容量随着放电倍率增大呈现先增后减的趋势.单质硫具有良好的充放电性能,在0.6 mA/cm2的充放电电流密度下,首次放电比容量为972 mAh/g,第50次循环的放电比容量达到605 mAh/g.单质硫的低电压平台能够提供约70%的放电总容量,但低电压平台容量衰减速率较快,平均容量衰减率为0.8%.循环伏安实验的结果表明:在1 mo]/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中,单质硫的还原反应为浓差扩散过程,在峰电位1.90 V低电位处的第2还原反应产生固相硫化锂,引起电极钝化现象.     

免黏合剂硅碳负极材料的制备

采用球磨与后烧结处理工艺，以光伏产业废硅粉为原料，白糖为碳包覆材料，在球料比1∶1下球磨30 h, 800℃下烧结2 h,制得纳米级硅碳材料。将该材料与二氧化钛、碳纳米管混合，制得锂离子电池用免黏合剂硅碳负极材料。以0.5 C的电流在0～2 V充放电，该材料的首次放电比容量达到713 mAh/g,第100次循环时仍保持在522 mAh/g。     

负极材料石墨/SnO2/无定形碳的电化学性能

用液相法合成石墨/SnO2复合材料,再以葡萄糖为碳源,用水热法包覆碳,合成石墨/SnO2/无定形碳复合材料。用XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安法对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。两种复合材料中,SnO2的结晶度都很低,包覆的碳为无定形结构;石墨/SnO2/无定形碳复合材料的团聚较少,循环性能良好,以100 mA/g充放电,首次充电比容量为432.1 mAh/g,第45次循环时为403.4 mAh/g,容量保持率为93.4%。     

锂硫电池硫-碳正极材料的制备及电化学性能

以碳化树脂微球的方法制备了孔径小于0.6 nm的微孔碳球,通过热处理的方式制备了微孔碳球负载小硫分子的A-MRF/S复合材料。S EM、EDS和XRD结果表明硫以小硫分子S2-4的形式均匀存在于微孔碳球中。充放电测试表明:在0.2 C电流密度下,A-MRF/S正极首次放电比容量为847.1 mAh/g,100次循环后,比容量仍保持在630.5 mAh/g,且每圈的库仑效率均接近100%;在2 C电流密度下,A-MRF/S正极的放电比容量仍有539.7 mAh/g。A-MRF/S正极优异的循环性能、库仑效率和倍率性能,主要得益于小硫分子固-固转变的电化学反应过程。     

混合铁源制备碳包覆磷酸铁锂

以FeC2O4·2H2O和FePO4作为混合铁源,采用高温固相法制备锂离子电池正极材料碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)。采用SEM、XRD、恒电流充放电测试和交流阻抗谱对材料的表面形貌、物相结构和电化学性能进行了分析。在700℃、混合铁源n(FeC2O4·2H2O)∶n(FePO4)=1∶1时制备的LiFePO4/C的电化学性能较好。在2.5~4.1 V充放电,0.2 C时的放电比容量为165.9 mAh/g,2.0 C首次和第20次循环的放电比容量分别为135.3 mAh/g、141.9 mAh/g。     

电解液对硫电极电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电导率和粘度的测试,研究了电解液对硫电极电化学性能的影响。结果表明,在配制的电解液中,硫电极在2.3 V和2.0 V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解液的粘度密切相关。当电解液为1 mol/L LiN(SO2CF3)2/1,3-二氧戊环(DOL) 乙二醇二甲醚(DME)(50∶50,体积比)时,在室温、0.4 mA/cm2的电流密度放电时,硫电极的首次放电比容量达1 050 mAh/g,第50次循环,放电比容量仍维持在600 mAh/g以上。