松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

高功率型异质结构尖晶石/层状正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2制备及电化学性能研究

采用草酸盐共沉淀法制备了一系列(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)异质结构的尖晶石/层状复合正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了系统研究。结果表明,x=0.2的材料具有最佳的高倍率性能和长循环稳定性。在2.7~4.5 V,1C下循环100次后(1 C=180 m A?g~(-1)),放电比容量为144 m Ah?g-1,容量保持率为92%;在10 C时的放电比容量仍能达到126 m Ah?g~(-1),相比于原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的放电比容量(73 m Ah?g~(-1))有较大提高。此外,该材料的储能能力也非常突出,在0.1和10 C时的比能量密度分别为733.44和437.21 W×h?kg~(-1)。     

复合溶胶–凝胶一锅法制备锂离子电池氧化亚硅/碳复合负极材料

采用复合溶胶–凝胶法结合后续热处理,制备了具有包埋结构的氧化亚硅/碳(SiO_x/C)复合负极材料。扫描电子显微镜分析结果表明:氧化亚硅纳米颗粒嵌入在无定形碳中。电化学性能测试表明:SiO_x/C复合材料具有较高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。材料在0.1 A/g的电流密度下100次循环后的可逆比容量为710 m A·h/g,容量几乎无衰减;在1.6 A/g的电流密度下,可逆比容量为380 m A·h/g。优异的电化学性能是由于材料的包埋结构能有效地缓冲SiO_x充放电过程中的体积膨胀,保证材料的结构完整性和电化学循环稳定性。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

锂离子电池硅碳负极材料的制备及电化学性能研究

以稻壳为硅源,通过镁热还原法制备得到硅粉。以制备的硅粉为基础,通过分散、煅烧的方法制备了锂离子电池硅/石墨、硅/无定形碳、硅/石墨/无定形碳、硅/石墨/碳纳米管/无定形碳负极材料,并评价其电化学性能。实验制备的硅/石墨/碳纳米管/无定形碳负极材料具有较优异的电化学性能。该材料硅质量分数为20%时[m(石墨)∶m(无定形碳)=1∶1,碳纳米管质量分数为1%],R_(ct)值为109Ω,在200 m A/g电流密度下首次放电比容量为785.5 m Ah/g,充放电20次后比容量为645.4 m Ah/g,其容量保持率为83.65%。     

锂离子电池正极材料V_2O_5多孔微球的合成及电化学性能研究

多孔结构V_2O_5材料在锂离子嵌入和循环稳定性方面有明显优势而引起广泛关注,然而通过简易方法来制备均匀且具有多孔结构的V_2O_5微球仍面临挑战。本文以偏钒酸铵作为钒源,通过简单的一步溶剂热反应后置于大气中进行烧结,最后制备了V_2O_5多孔微球。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学测试等手段对其进行表征和测试。结果表明,V_2O_5多孔微球作为锂离子电池正极材料具有良好的电化学性能,其首次放电比容量在0.2 C、1 C和4 C倍率时分别为249.7 m Ah·g-1、212 m Ah·g-1和160.1 m Ah·g-1,同时也表现出了良好的循环性能,其在1 C条件下循环50圈后的比容量为172.8 m Ah g-1,其保持率约为81%。     

微波处理聚吡咯在硅基锂离子电池中的应用

为提高硅颗粒再硅基锂离子电池中的寿命,利用聚吡咯在微波条件下制成的线性碳材料制成了能够存储硅颗粒的网状结构,并在该结构基础上覆盖一层致密的不含硅的石墨烯材料层,在极片表面形成双层结构,这种双层结构没有改变硅颗粒在工作过程中的体积膨胀,但可以为硅的膨胀提供缓冲空间且有效阻止硅颗粒与集流体脱离联系,从而使电池的有效容量和循环性能得以提升。当粒径分布在0.5~5μm的硅颗粒结合这种双层结构应用于锂离子电池时,在500 mA?g-1的电流条件下经过100次循环,可逆比容量高达829.6 mAh?g-1。     

ZrO_2包覆富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2,并使用Zr(OC3H7)4进行了Zr O2包覆改性。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试手段讨论了Zr O2包覆对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。Zr O2能均匀覆盖在Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2颗粒表面,包覆后材料的电化学性能有一定的改善。包覆质量分数0.5%的Zr O2样品表现了提高的循环和倍率性能。首次放电容量(0.1 C,2.0~4.8 V)高达250.8 m Ah·g-1,循环45周(0.2C)容量保持为201.6 m Ah·g-1,2.0 C倍率放电容量可达123.2 m Ah·g-1。     

低成本硅纳米管/碳复合材料的制备及储锂性能

以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料,即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能,又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料,沥青为碳源,采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在,碳层均匀地包覆在硅纳米管上,使得硅碳复合材料的直径增大,碳层厚度约为7 nm,碳以无定形结构存在,碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明,与硅纳米管相比,当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好,首次充放电容量分别为1 387.8 mA·h/g和1 615.7 mA·h/g,首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率,循环性能得到大幅度提升,与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比,包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA·h/g。容量保持率为76.8%。     

碳热还原法制备LiFePO_4/C粉体及其电化学性能

以FePO_4为铁源、Li_2CO_3为锂源、葡萄糖为碳源和还原剂,采用碳热还原法合成了LiFePO_4/C粉体。采用热重-差热(TG-DSC),X射线衍射(XRD),循环伏安(CV)及恒电流充放电测试等分析方法研究不同葡萄糖用量(7 wt%、10 wt%、12 wt%、14 wt%、17 wt%)对LiFePO_4/C粉体的结构及电化学性能影响。结果表明,葡萄糖用量为12 wt%的粉体具有最佳的电化学性能,首次放电比容量为150 m Ah/g,经30次循环后放电比容量仍有152.2 m Ah/g,容量保持率为101.5%。     

锂离子电池锡/碳复合负极材料的制备及电化学性能研究

以二氧化锡和导电碳(Super P)为原料,通过高能球磨,采用高温固相法制得锡/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用XRD、SEM进行表征,并进行有关电化学性能测试,首次放电比容量高达566.4 mAh.g-1,循环性能得到了较大改善。     

原料配比对合成一氧化锰/碳微球结构和性能的影响

以氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂为反应介质,采用沉淀法制备了锂离子电池负极材料一氧化锰/碳多孔微球,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径分析、恒电流充放电技术、电化学阻抗谱和循环伏安等手段,研究了碳酸氢铵与氯化锰物质的量比对一氧化锰/碳材料的形貌、结构及电化学性能的影响。结果表明,一氧化锰/碳材料的比表面积、孔径、孔体积、比容量、循环性能和倍率性能均随着碳酸氢铵与氯化锰物质的量比的增加而先增大后减小,碳酸氢铵与氯化锰物质的量比为2.0∶1时制备的一氧化锰/碳材料为多孔球体颗粒,粒径为0.5~2.5μm、平均孔径为11.5 nm、比表面积高达127.7 m2/g。一氧化锰/碳多孔微球材料在1C测试条件下的放电比容量为830 m A·h/g,循环50次后容量保持率接近100%,具有较高的比容量和较好的循环性能。     

硅/氧化硅/锡/碳锂离子电池负极复合材料制备及电化学性能

以一氧化硅、二氧化锡和导电碳(Super P)为原料,通过高能球磨,加入稀盐酸与糠醇发生聚合反应,再采用高温固相法制得硅/氧化硅/锡/碳复合材料作为锂离子电池负极材料.用 XRD、SEM 进行表征,并进行有关电化学性能测试,首次放电比容量高达 1503 mAh·g<'-1>,循环性能得到了较大改善.     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)全电池的制备及电化学性能研究

以5 V高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4为正极材料,高安全性Li_4Ti_5O_(12)为负极材料制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)全电池,重点研究了正负极容量配比对电池电化学性能的影响。其中正极容量过量40%的电池具有最好的倍率和循环性能,在0.5 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为164.1 m Ah·g~(-1),循环200次的容量保持率为88%;在2 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为135.2 m Ah·g~(-1),循环740次的容量保持率为91.1%。P/N=1.4的电池良好的倍率和循环性能与其内阻较小、电池极化较小等因素有关。     

固液结合法制备LiFePO4正极材料及其性能研究

采用固液结合法制备了LiFePO4正极材料。首先以共沉淀法制得了FePO4前驱体,再以葡萄糖作为碳源通过固相碳还原法制得目标产物LiFePO4。运用XRD和SEM对材料进行物理表征,恒流充放电和循环伏安测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明,以固液结合法制备的材料结构单一,颗粒微细,粒径分布均匀,振实密度约为1.40g·cm-3,在室温0.1C下材料的放电比容量为156.8mAh·g-1,1.0C下放电比容量为126.2mAh·g-1,样品在1.0C下经过20次循环后,容量为120.4mAh·g-1,其容量保持率为95.4%。该法制备的材料既实现了液相法制备材料形貌可控的优点,又具备了碳还原与碳包覆同时作用的特点,材料的形貌,振实密度,和电化学性能均得到显著改善。     

聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用液相化学沉积法,并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能,结果表明,聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时,所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算),120次后比容量保留为903.3 mAh/g,容量保持率为63.8%;2 C充放电时,首次放电比容量可达到904 mAh/g,200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。     

钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2的制备及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成钠离子电池正极材料Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.4))O_2,并对其进行Mg元素掺杂合成Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2材料,分别对2种材料的表面形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂合成的样品Na(Mn_(0.4)Fe_(0.2)Ni_(0.35)Mg_(0.05))O_2同样具有O3型层状结构,虽然首次放电比容量降低至125.6 m Ah/g,但是其循环性能和倍率性能却明显优于原始样品。在循环50次之后,其放电比容量仍可达114.7 m Ah/g,对应的容量保持率为91.3%。在1 C倍率下,仍能释放出90.1 m Ah/g的可逆容量。此外,交流阻抗结果表明,该材料具有更小的电荷转移阻抗。     

溶胶-凝胶法制备条件对Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2电化学性能的影响

以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法通过调节煅烧温度和陈化时间制备了不同粒径的富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2。结果表明材料的粒径随煅烧温度增加,逐渐增大;随着陈化时间的增加,呈现先增大后变小的趋势。当煅烧温度为850℃,陈化时间为10 d时,材料具有最优的电化学性能,尤其是倍率性能。在2.0~4.8 V的电压范围内以0.1 C充放电循环60周后放电比容量仍为206.7 m Ah·g-1,2.0 C时的放电比容量为125.6 m Ah·g-1。     

水热法制备纳米片钛酸锂及其性质研究

以钛酸四丁酯(TBT)、氢氧化锂(LiOH·H_2O)为原料,采用水热法合成锂离子电池负极材料纳米片状钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电及电化学阻抗等技术对合成材料的结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,制备的材料为片状结构,具有较大的比表面积,分散性较好。在电压为1.0~2.5 V,以0.5 C的倍率进行充放电,首次放电比容量高达180.2 m Ah/g,循环50次后,容量仍保持162.2 m Ah/g。在10 C高倍率下,放电比容量仍高达130.7 m Ah/g,材料表现出优异的循环性能和倍率性能。     

一维氮化钒纳米线在锂硫电池中的研究

锂硫电池以其高理论比容量、高能量密度、储量丰富等优点得到了人们的广泛关注,但锂硫电池充放电过程中存在的多硫化锂严重的穿梭效应等缺陷制约着其进一步发展。为了能有效抑制穿梭效应、改善锂硫电池性能,采用水热法制备了一种结晶良好、元素分布均匀的一维氮化钒纳米线,将其作为隔膜修饰材料后,电解液间的浸润性得到了改善,离子传输性能得到了提升;同时,修饰层的形成有效地覆盖了初始隔膜较大的孔洞,从而有效抑制了多硫化锂的穿梭效应,电池的倍率性能和循环性能得到了提升。0.1C下的初始放电容量可达1055 mAh·g^-1,0.5C、1C、2C、5C下的放电容量也能分别维持在862m Ah·g^-1、803m Ah·g^-1、736m Ah·g^-1和651m Ah·g^-1,1C循环后的容量能维持在641 mAh·g^-1。当正极硫负载量为3 mg·cm^-2时,3C循环后的容量也能维持在645 m Ah·g^-1。