硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明：硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO2组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 mA下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 mAh·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 mAh·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.     

焦磷酸钒锂的合成及其性能

用溶胶-凝胶法合成了焦磷酸钒锂(LiVP2O7)锂电池正极材料,XRD显示该材料属于单斜晶体结构(P21空间群),晶胞参数为a=4.804,b=8.113,c=6.939,β=109.01°,SEM测试表明该材料的粒径大约在500nm-1μm之间,分散性好.该材料首次放电容量达到91mAh.g-1,首次充放电库仑效率在93%以上,46周循环后,放电容量仍能保持在82mAh.g-1,显示出良好的循环稳定性和可逆性.     

LiFePO4-MWCNTs复合正极材料的制备与电化学性能研究

以氧化铁为铁源,通过简单的固相碳热法制备LiFePO4-MWCNTs复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征LiFePO4-MWCNTs复合材料的结构和表面形貌.利用EIS、CV和充放电测试实验测量LiFePO4-MWCNTs复合材料的电化学性能.XRD结果显示复合材料为橄榄石型的磷酸铁锂纯相,多壁碳管在正极材料中将颗粒相连,增加导电面积,形成三维网络结构,为颗粒之间提供附加的导电通道.通过添加质量分数为5%的多壁碳管的方法对LiFePO4正极材料导电通道进行改善.在0.5C充放电速率下首次放电比容量可以达到151.6mAh/g,充放电50次后,放电比容量还能保持在145.5mAh/g,在1C充放电速率下比容量保持在140mAh/g,2C时比容量保持在130mAh/g.随着充放电速率的增加,锂离子电池的性能也更加优越.     

硬炭微球的制备及其储锂性能研究

以二乙烯基苯(DVB)为交联剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模版剂,通过自组装,制备聚苯乙烯微球。经过氧化和高温炭化转换成硬炭微球。考察了硬炭微球作为锂离子负极材料的电化学性能。结果表明硬炭微球的首次放电比容量为505 mA·h/g,40次循环后保持在304 mA·h/g。     

电纺自支撑空穴硅碳纳米纤维在高性能锂离子电池阳极材料中的应用

硅纳米颗粒（ SiNPs）加入到聚丙烯腈（ PAN）/DMF溶液中混合均匀,通过静电纺丝、预氧化及碳化过程制备得到包含SiNPs的碳纤维膜（ CNFs）,然后经过HF酸处理形成自支撑空穴状硅碳纳米纤维膜（ H-Si-CNFs）,直接用作锂离子电池的阳极材料。通过SEM、TEM和XRD等对复合材料的形貌、结构和组成进行表征分析,并运用充放电测试仪对电池循环性能以及储能机理进行研究。结果表明这种H-Si-CNFs电极具有良好的循环性能,其中含10;硅粒子的 H-Si-CNFs在100 mA·g-1充放电,首次可逆容量达到了607 mAh·g-1,经过40次循环后的容量保留率仍有92;。     

尖晶石型Li4Ti5O12的合成及其性能

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和热聚合法制备锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O_12.通过X-射线衍射、扫描电镜显微镜、电化学阻抗和恒流充放电表征产物的结构、形貌及电化学性能.3种方法制备的Li₄Ti₅O₁₂均为尖晶石结构,用高温固相法所得的粉体颗粒较大,而用溶胶-凝胶法所得粉体颗粒最小,其平均粒度在200~350 nm范围内,表现出较好的电化学性能;溶胶-凝胶法制备的样品粉末在0.2 C倍率下首次放电容量为174.5 mAh/g,经过25次循环后容量衰减仅5.7%.     

石墨烯包覆SnO2空心球的制备及其锂离子电池负极性能

以K2SnO3为原料,采用简单的水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制得石墨烯包覆SnO2空心球的复合材料.采用SEM、TEM、XRD、N2吸附等温线研究了复合材料的形貌和结构;采用电化学方法研究了复合材料的锂离子电池负极性能.结果表明,复合材料为石墨烯包覆的直径约200～300nm的SnO2空心球,比表面积为140.1 m2·g-1.当放电电流密度为158m A·g-1时,充电比容量为425 mAh·g-1,库伦效率保持为92%以上,复合材料具有良好的循环性能.     

收集烟头制备锂离子电池负极材料

研究了一种新型的垃圾箱来收集废旧烟头,并将收集的烟头通过一步煅烧的方法制得多孔的无定形炭,将其作锂离子电池负极材料.对所得的材料进行X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)和投射扫描电子显微镜(TEM)表征.结果表明,该材料在0.5C的电流密度下,在循环100圈后其容量能够保持在240(mA·h)/g,具有实际应用的潜质.该研究有希望解决废弃烟头的回收利用问题.     

多边形结构富锂锰基正极材料的可控制备及性能

本文通过水热合成法成功制备了一种富锂Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2正极材料。并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和高精度电池测试系统分别对电极材料的结构、形貌和电化学性能进行了相应的表征和测试分析.结果表明,样品Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2具有较好的多面体结构特点以及优异的电化学性能,该电极材料相对于商用LiCoO2材料（约135mAh g?1）具有更高的充放电比容量,其值分别为363.8 mAh g?1 和 222.2 mAh g?1,首次库仑效率为61.1%.循环100周之后可逆放电比容量仍然可以达到235.5 mAh g?1.该富锂Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2正极材料在高能量密度动力电池发展中具有良好的应用前景和广阔的市场空间.     

CoMoO4水热法制备及其在锂/钠离子电池中的应用

碳基负极材料比容量低,无法满足高能量密度电池的需求.为了进一步寻找高容量长循环寿命的电池负极材料,采用水热反应法制备了自支撑CoMoO₄负极,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构、形貌进行表征,利用循环伏安法和恒电流充/放电等技术对比研究了材料在锂/钠离子电池中的电化学性能.结果表明,CoMoO₄负极在锂离子电池中的首次可逆比容量为1 403.6 mAh/g,首次库伦效率为146.5%,在100 mA/g电流密度下经50次循环后仍然高达793.6 mAh/g;而CoMoO₄负极在钠离子电池中首次可逆比容量仅为314.2 mAh/g,但经50次循环后容量保持率仍有76.4 %.该自支撑负极无需导电剂和粘结剂,电极材料与泡沫镍结合力强,具有优异的循环稳定性.     

α-MnO2 hollow clews for rechargeable Li-air batteries with improved cyclability

Lithium-air(Li-air) batteries have attracted worldwide attention due to their high energy density(11140 Wh kg-1) comparable to gasoline.In this work,we have synthesized the α-MnO2 hollow clews via a simple method and characterized them by X-ray diffraction and scanning electron microscope.Interestingly,cycle performance of Li-air batteries is improved greatly when using the α-MnO2 hollow clews as the catalyst.The first discharge capacity is 596 mAh g-1,and the charge capacity is 590 mAh g-1 at the current density of 0.1 mA cm-2 between 2.0 and 4.2 V using the Vulcan XC-72 as the carbon material.Additionally,by re-assembling new batteries with the used lithium foil,separators and cathode separately,we find that the cathode is the key role to end the Li-air battery life.     

Low temperature hydrothermal synthesis and electrochemical performances of LiFePO4 microspheres as a cathode material for lithium-ion batteries

Mesoporous LiFePO4 microspheres were simply synthesized by a low temperature(130℃),template-free hydrothermal route using low cost LiOH,Fe(NO3)3 and NH4H2PO4 as starting raw materials.These microspheres are composed of densely aggregated LiFePO4 nanoparticles and filled with interconnected mesochannels,which demonstrates not only a high tap density(≥1.4 g cm-3),a high capacity of 150 mAh g-1(～90% of its theoretical capacity) at 0.5 C rate,but also a ≥ 80% utilization of its theoretical capacity at a high rate of 1 C.In addition,the hydrothermal synthesis developed in this work is simple and cost-effective,it may provide a new route for production of the LiFePO4 material in battery applications.     

Sn/C复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料的性能

采用SnCl2.2H2O乙醇溶液浸渍竹炭和NaBH4还原方法制备出一种锂二次电池负极用Sn/C复合材料。考察了复合材料中Sn含量对产物收率、微观结构及电化学性能的影响。结果表明,Sn2+大部分进入到竹炭的孔道中,并被还原为单质Sn;当单质Sn与复合材料质量比为42.5∶100时,复合电极材料具有555.1mAh/g的可逆容量,循环20次后容量保持在423.8 mAh/g,显示出较好的实用性能。     

Morphology-controllable solvothermal synthesis of nanoscale LiFePO4 in a binary solvent

LiFePO4(LFP) nanobars,microplates and nanorods have been selectively synthesized via a solvothermal method in a water-ethylene glycol(EG) binary solvent with H3PO4,LiOH·H2O,and FeSO4·7H2O as starting materials.The morphology and size of the as-obtained LFP products can be deliberately controlled by varying the volume ratio of EG to water.The formation mechanism and electrochemical properties of different LFP morphologies have been investigated.With carbon coating,the Li-ion diffusion coefficients of LFP nanorods,nanobars and micro-plates are 2.58×10-9,2.91×10-10,and 7.22×10-10 cm2 s-1,respectively.For the carbon-coated nanorods,excellent rate capability and cyclability were attained.At 5 C,the capacity was 141 mAh g-1 for the first cycle and maintained 120 mAh g-1 after 100 cycles;at 10 C,the capacity was still as high as 132 mAh g-1.     

Tremella-like Molybdenum Dioxide as an Anode Material for Lithium ion Battery

1 Results Molybdenum dioxide, with excellent chemical and physical properties, has been widely used in various fields[1]. As an anode material for lithium ion battery, it exhibits higher capacity than commercial carbonaceous materials, and proper morphology, structure and particle size are necessary for MoO2 to be employed as an anode material for lithium ion battery[2].We have successfully obtained tremella-like structure self-assembled with hexagonal MoO2 nanosheets via hydrothermal method using ethyl...     

锂离子电池材Li1＋xZnxMn2-xO4电化学性质研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn^2＋取代的锂离子电池正极材料Li1＋xZnxMn2-xO4。结构研究结果表明,用这种方法可以在比固相反应低得多的温度下得到单相的尖晶石且制得的材料粒度均匀,粒径大多在150nm左右。半电池循环测试结果表明,起始组成为x=0．06的样品性能最佳,其与锂片组成的半电池在3．0V-4．6V间,以0．10mA／cm^2的电流密度进行充放电的首次充、放电容量分别为131．4mAh／g和129．2mAh／g,经35次循环后容量仍保持在100mAh／g。     

CdO孔材料的模板法制备及催化性能研究

采用一步水热方法合成了C/CdS复合微球,经焙烧处理后得到CdO孔材料.使用电子扫描电镜、红外光谱、X射线粉末衍射等手段对C/CdS复合微球和CdO孔材料进行了表征,探讨了产品的形成机理,并研究了CdO作为火箭推进剂的燃速催化剂的性能.结果表明,CdO孔材料能使高氯酸铵高温分解温度降低67.65℃,具有很好的催化活性.     

在高倍率部分荷电态下三维石墨烯对铅酸电池寿命的影响

采用一步水热法制备出三维多孔的石墨烯（3D-rGO），将不同质量分数的3D-rGO添加到负极活性物质中，制备出铅炭电池，并研究其电化学性能. 结果表明，随着3D-rGO质量分数的增加，在高倍率部分荷电状态（HRPSoC）下，不同电池的循环寿命先增大后减小，其中添加3D-rGO质量分数为1.0%的电池在HRPSoC下的循环性能最好，其初始放电容量(0.05C, 185.36 mAh/g)比普通蓄电池(161.94 mAh/g)高14.46%. 循环寿命达到26 425次，比普通铅酸电池的寿命（8 142次）延长了224%.     

新型蜂窝结构Si/Co3O4复合材料的研究

本文通过超声分散、水热生长和煅烧方法制备了新型蜂窝结构Si/Co3O4复合负极材料,在此基础上研究其复合结构与电化学性能的关系。采用X射线衍（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的物相、微观形貌进行表征,并采用电化学手段对其性能进行测试。结果表明:硅纳米颗粒主要分布于Co3O4蜂窝孔洞结构的内层;相比于纯Si负极材料,蜂窝结构Si/Co3O4复合材料具有更好的结构稳定性、倍率性能和循环性能,首次放电比容量为1475 mAh g-1,第二次维持在851 mAh g-1,经过75 次循环后放电比容量仍有 802 mAh g-1,较第二次比容量损失率仅为0.17%/周,这主要是归因于硅纳米颗粒和Co3O4之间存的空隙为Si负极嵌锂过程中的体积膨胀提供了空间,有效缓冲Si负极的体积变化。     

复合碳源包覆对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用固相合成法在惰性气氛下合成了LiFePO₄/C复合正极材料,采用比表面积（SSA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及电化学测试等手段对合成样品进行了结构表征和性能测试;考察了采用蔗糖、柠檬酸、蔗糖与炭黑掺杂、蔗糖柠檬酸与炭黑掺杂等不同碳源对最终复合正极材料性能的影响。结果表明,当采用蔗糖柠檬酸与炭黑的复合碳源时,正极材料在碳含量相近的情况下比表面积得到了控制,粒度分布和振实密度没有明显的变化,0-1C比容量达154mAh/g,1C比容量达到了142mAh/g;但是采用复合碳源,材料的初始内阻和极化程度有所增大。