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.     

海藻酸水凝胶法制备锂离子电池Si/rGO/C负极材料及其电化学性能

硅材料具有高理论比容量(4 200mAh/g),是最具希望的下一代锂离子电池负极材料之一,但是硅材料巨大的体积效应(300%)和较差的导电性严重影响其电化学性能,阻碍其实际应用.为此,采用海藻酸水凝胶充当固定剂和碳源,将硅纳米颗粒和氧化石墨烯进行组装,制备了硅/还原氧化石墨烯/碳(Si/rGO/C)复合材料,采用粉末X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、热重分析(TGA)、比表面积测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征材料的结构、化学组成及形貌,并对材料进行电化学性能测试.结果表明:rGO在复合材料内部构建了分散良好的导电网络,Si纳米颗粒填充在导电网络中并通过碳层牢固地锁定在rGO片层上.rGO与碳层的复合作用有效缓冲了Si纳米颗粒在充放电时的体积变化,并且显著提高了复合材料的导电性,因此,Si/rGO/C复合材料用作锂离子电池负极时表现出优异的电化学性能:以1.0A/g电流密度循环100圈,保持约1 000mAh/g的高可逆比容量以及77.6%的容量保持率.     

硅/Ag/碳复合负极材料的制备、结构及其电化学性能研究

研究了银包覆和银-碳复合包覆对硅的结构和电化学性能的影响。采用XRD和TEM等手段分析了样品的结构和形貌,并采用恒电流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗法研究了改性处理前后硅负极的电化学性能。结果表明,硅/Ag/碳复合负极材料中,Ag纳米微粒以晶体的形式分布在硅颗粒的表面,一层无定形沥青炭包覆在硅/Ag复合颗粒的表面,这有利于提高硅颗粒的结构稳定性。电化学测试表明,与硅相比,硅/Ag/炭复合负极材料的电化学阻抗减小,电化学极化减弱,电化学反应的可逆性和循环寿命显著提高,第40次循环的比容量保持在390 m Ah g-1。     

锂离子电池负极硅碳纳米复合纤维的储锂性能

为了实现硅纳米颗粒与一维碳纳米纤维的高效复合,提高硅材料作为锂离子电池负极的电化学性能,通过同轴静电纺丝法构造了硅碳复合结构(Si/C-C)的一维纳米纤维作为锂离子电池的负极材料.通过SEM、TEM、XRD和电化学性能测试对其结构、形貌、成分和电化学性能等进行分析.结果表明:Si/C-C纳米复合纤维的平均直径为500~700 nm,硅含量为22%~33%;在100 m A/g的电流密度下,经100圈循环后其可逆容量维持在1 000 m Ah/g,表现出较佳的循环稳定性和较高的可逆比容量.研究表明,一维复合纳米纤维电化学性能的提升主要归因于硅碳复合结构中一维纳米纤维为硅提供了保护层,一方面有效抑制了硅的体积膨胀,另一方面提升了硅的电子导电性并有效缩短了离子迁移路径.     

锂硅电池负极材料G-Si的制备及电化学性能

硅是一种具有应用前景的负极材料。为了解决在电化学循环过程中由于硅电极体积变化较大、导电性比较差而造成负极材料比容量迅速衰减及其循环性能不稳定的问题,本研究利用溶胶-凝胶法,经过镁热反应制得具有三明治结构的负极材料石墨烯-硅-石墨烯;通过实验研究发现负极材料G-Si-1:1具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 A/g时首次放电比容量为1150 m A·h·g~(-1),循环100周时放电比容量为534.2 m A·h·g~(-1)。负极材料石墨烯纳米片负载硅纳米颗粒的合成路线较为简单,并且具有较高的放电比容量和较好的循环性能,在未来具有较好的应用前景。     

纳米CoOOH颗粒的合成及其作为锂离子电池负极材料的研究

以CoSO4·6H2O和NaOH为原料,采用共沉淀法,在一定温度下反应一段时间得到深棕色产物.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),热分析(TG-DTA),恒流充放电测试等方法对所产物结构,形貌,大小等进行分析表征及电化学性能测试.实验结果表明,产物为分散均匀的200nm CoOOH颗粒,且该材料作为锂离子电池负极材料,首圈放电容量达到2 100mAh·g-1,循环20圈后,放电容量保持800mAh·g-1.此方法合成的纳米尺寸的CoOOH作为锂离子电池负极材料具有较好的电化学性能.     

溶剂热法合成玉米棒状Co3O4及其电化学电容性能

采用溶剂热法制备了玉米棒状的Co3O4.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Co3O4的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物由Co3O4纳米颗粒构成,并形成明显的棒状结构.循环伏安法、恒流充放电及循环寿命等电化学测试表明,所得Co3O4电极在4mol.L-1电解液中具有较好的电化学电容特性,0.5A.g-1电流密度下的单电极比容量可达310.5F.g-1,且经700次循环后,比电容衰减约为10%,库仑效率接近100%.     

氮掺杂碳包覆的蛋黄壳结构硅负极材料

采用间苯二酚-甲醛为碳源,三聚氰胺为氮源,以NaOH为蚀刻剂,成功合成氮掺杂碳包覆的蛋黄壳结构硅(Si@void@N-C)锂离子电池复合负极材料.对样品进行XRD、 SEM和X射线电子能谱,透射电子显微镜(TEM)和电化学测试等表征及测试.结果表明,成功合成了蛋黄壳结构的Si@void@N-C复合负极材料.同时,该复合材料具有优异的电化学性能,以0.1 A/g的电流密度进行充放电,首次容量可达1 282.3 mAh/g,经过100次循环后,其比容量仍高达994.2 mAh/g,其容量保持率为77.5%,表现出了良好的循环性能.Si@void@N-C材料中,氮掺杂的碳壳可以增加复合材料的导电性,同时,蛋黄壳结构可有效缓解硅的体积效应,有利于形成稳定的SEI膜,从而提高电池的循环稳定性.     

高性能锂离子电池SiO/C复合负极材料研究

以SiO为硅源,柠檬酸为碳源,通过高能球磨和高温热解制备了一种循环性能优异的锂离子电池SiO/C复合负极材料.采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的物相和形貌进行了表征.具有孔状结构的柠檬酸热解碳对纳米SiO不仅具有良好的包覆效果,也能有效缓冲电化学嵌脱锂过程中硅颗粒释放出来的体积变化.电化学性能测试表明,SiO/C复合负极材料电极循环100次后容量仍高达803.1mA.h/g,容量保持率为89%.     

多孔MnO@C立方体的制备及电化学性能研究

采用水热法合成了原位葡萄糖包覆的前驱物MnCO3,将其煅烧制备出多孔MnO@C微米立方复合材料.利用X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对该复合材料的晶体结构和微观形貌进行表征,并探究了MnO@C的电化学性能.结果表明,与未添加葡萄糖相比,MnO@C复合材料电化学性能明显改善.在1 C的电流密度下,经过200次循环,其放电比容量仍达883.7 mAh·g-1,容量保持率达95.1％;而在8 C大电流密度下,仍具有236.3 mAh·g-1的放电比容量.葡萄糖的加入和介孔中空立方体结构的结合提高了MnO倍率性能,使其循环性能相对稳定.     

Facile hydrothermal and sol-gel synthesis of novel Sn-Co/C composite as superior anodes for Li-ion batteries

As an anode material in lithium ion battery, the Sn-Co/C composite electrode materials have been successfully synthesized by hydrothermal and solgel methods, respectively. The resultant composites were mainly composed of Snbased oxides, nanometer Sn-Co alloy and carbon. Carbon and Co, acting as buffer materials, can accommodate to the large volume change of active Sn during the discharge-charge process, thus improving the cycling stability. Although charge/discharge curves revealed the excellent cycle performance for samples synthesized by both methods, composites obtained by the sol-gel showed a better dispersion effect of nanoparticles on the carbon matrix and possessed much more improved stable capacity with 624.9 mAh g-1 over 100 cycles and that by hydrothermal method only exhibited ～299.3 mAh g-1. Therefore, the Sn-Co/C composites obtained by solgel synthesis method could be a perfect candidate for anode material of Liion storage battery.     

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;。     

负极材料Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法和化学沉积法制备了Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌表征及电化学性能测试。结果表明:Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性物质能够进一步改善倍率性能的同时,循环性能也得到了很好的保证。当电压在1~3 V时,电流密度为1C倍率条件下,Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合材料首次放电比容量高达202.55 m A·h/g。经过50次循环后,容量仍保持在202.51 m A·h/g,容量保持率高达99.98%。     

CuO微米梭的制备及其电化学性能研究

尽管各种各样的CuO纳米结构已被广泛应用于锂离子电池负极材料的研究,但将CuO微米梭作为锂离子电池负极材料却鲜有报道. 运用简单的溶剂热法制备大量的CuO微米梭,并用作锂离子电池负极材料. 实验表明,CuO微米梭在电流密度为100 mA g-1下充放电循环100次后,放电容量依然保持在484 mAh g-1. CuO微米梭优异的电化学性能归功于其独特的梭形结构. 这种结构在锂离子电池充放电过程中可以缩短锂离子和电子的传输距离,缓解体积膨胀效应.     

无粘结剂V2O5纳米线/CNT电极的制备及电化学性能

把羧化的碳纳米管与水热法合成的V2O5纳米线混合超声处理后,直接真空抽滤得到无粘结剂V2O5纳米线/CNT纸.对加入不同含量的碳纳米管的样品,综合考虑比容量和循环性能,其中m（V2O5）∶m（CNT）=1∶1样品的电化学性能最好.当电流密度为30 mA·g-1时,首次放电比容量能达到290.6 mAh·g-1,接近于V2O5的理论比容量,10次循环以后为265.4mAh·g-1,容量保持率为91.32％.当电流密度为600 mA·g-1,首次放电比容量71.2 mAh·g-1,第10次循环为62.5 mA·g-1,容量保持率可达87.8％.     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯(MnO/rGO)复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰(p-MnO)更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.     

Inorganic-Organic Composite Materials for Lithium Batteries

1 Results In order to develop high capacity anode materials for enhancing the performance of lithium-ion batteries,silicon (Si) and a variety of metals that alloy with lithium,such as Sn,Sb,and Al,were studied and found to be promising candidates as anode materials[1-4].Among them,Si appears to be the most attractive candidate due to its large theoretical lithium insertion capacity of 4 200 mAh g-1[1].Unfortunately,there is one severe problem with the application of Si anode,i.e., the large volume chang...     

纳米SnOx的水热合成及其储锂电化学性能

采用水热法在不同碱性条件下制备了不同形貌结构的SnO₂和SnO纳米材料，研究了两类锡基氧化物作为锂离子电池负极材料的储锂性能. 结果表明: SnCl₂·2H₂O直接水热水解或在碱性较弱时生成SnO₂，当碱性较强(pH>13)时则生成纳米SnO; 与SnO₂相比，SnO因其特殊的交叉网状花簇结构，表现出较高的首次充电、放电容量(1 059、1 590 mAh/g，库伦效率66.6%)、循环稳定性(循环500次，可逆容量达315 mAh/g)和倍率稳定性(在2.0 A/g下的可逆容量达到548 mAh/g). 碱性越强，SnO₂的循环稳定性和倍率稳定性越好，这归因于碱性越强生成的SnO₂颗粒越小，增大了电解液与电极材料的接触面积，缩短了Li+的传输距离，提高了循环稳定性和倍率稳定性. 研究结果为寻找长寿命、高容量负极材料的应用提供了参考.     

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.