新型成膜添加剂CH3COONH4对石墨负极电性能的改善

应用循环伏安和恒电流充放电等电化学方法,结合微观测试手段傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM),剖析了电解液中加入少量CH3COONH4后对电极表面SEI膜的影响.通过与空白溶液比较显示,添加CH3COONH4能显著提高天然石墨负极首次循环过程中的充放电容量,降低不可逆容量损失,提高电极的循环性能和倍率充放电性能.扫描电镜和电极表面SEI膜组分的FTIR分析表明,添加适宜浓度的CH3COONH4有助于改善天然石墨的电化学性能.     

天然石墨表面自组装SnO2-FeO(OH)高容量锂离子电池负极

利用双水解反应制备含稳定胶束H₂SnO₃@Fe(OH)₃的胶体溶液,并在静电吸附作用下将其自组装到天然石墨表面,经水热反应构建了表面具有SnO₂-FeO(OH)精细结构的石墨负极体系. 结构表征结果显示:水热反应后天然石墨表面存在致密的纳米结构包覆层,该包覆层是由超细SnO₂纳米晶颗粒(粒径 < 6 nm)弥散的非晶态FeO(OH)组成. 电化学测试结果表明:在石墨表面构建SnO₂-FeO(OH)精细纳米结构不仅能提升其充电/放电容量,而且还可改善其循环稳定性. 在0.1C充放电流密度下,经表面修饰的天然石墨首次充放电效率达到77.5%,循环100次后放电容量仍能维持在384.4 mAh/g,放电容量较商用天然石墨提高了23%.     

锂离子电池用炭负极材料的研究

介绍了中国电子科技集团公司第十八研究所在锂离子电池炭负极材料方面的研究进展．炭材料包括无定形炭和改性天然石墨两种．无定形炭以竹子为原料于1000℃以下通过真空热解制得,介绍了在提高竹炭首次充放电效率方面取得的进展,目前竹炭的首次充放电效率达到85％以上,可逆容量大于450mAh/g,有望获得实际应用．在改性天然石墨研究方面,介绍了在提高振实密度、用沥青热解炭包覆和化学气相沉积炭处理天然石墨等方面的工作进展,现阶段改性天然石墨的综合性能指标和国外同类产品相当,达到了实际应用的要求．     

中间相炭-天然石墨球复合材料的制备及电化学性能

以煤焦油为原料在天然石墨球表面包覆一层中间相炭制备复合炭材料,研究中间相炭、天然石墨球和复合炭材料作为锂离子二次电池炭负极材料的电化学性能,并考察不同温度热处理得到的复合炭材料的电化学性能。研究结果表明：复合炭材料同时具有中间相炭及天然石墨球的优点;随着热处理温度的升高,复合炭材料的充放电容量有所降低,于700℃处理2 h的性能最佳,首次充电容量达378 mA.h/g,首次充放电效率为91.3%。复合炭材料在Li/C扣式电池中的循环性能得到提高,50个循环后容量保持率为96%。     

酚醛树脂包覆石墨化针状焦用作锂离子电池负极材料的研究

通过对石墨化针状焦进行酚醛树脂包覆,提高其用作锂离子电池负极材料时的首次库仑效率和循环性能。结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)等分析手段研究发现:未包覆的石墨化针状焦的首次充电容量和首次库仑效率分别为269 mA.h/g和55.0%;而经过w=10%酚醛树脂包覆的石墨化针状焦,其首次充电容量和首次库仑效率分别提高到327 mA.h/g和69.9%,且经20次充放电后的充电容量能稳定在299 mA.h/g,循环效率接近100%,表明酚醛树脂包覆能较好地改善石墨化针状焦的电极性能。     

改性球形微晶石墨用作锂离子电池负极材料的研究

为了改善用作锂离子电池负极材料的球形微晶石墨的电化学性能,采用液相浸渍工艺在石墨颗粒表面上包覆一层树脂炭.结果表明:经包覆后,石墨颗粒表面更为光滑,其首次充放电循环效率从包覆前的81.0%提高到了92.7%,且首次可逆比容量也有所增加.     

含菱形相的天然石墨用做锂离子电池负极材料

利用天然石墨的XRD结晶参数计算了5种天然石、圣样品的菱形石墨含量，采用恒电流充放电和循环伏安方法研究了天然石墨HT10在1mol／L LiPF6／EC EMC(1：1，体积比)和1mol／L LiPF6／EC EMC PC(3：3：4，体积比)电解液中的电化学性能．结果表明，HT10在2种电解液中均保持了较高的放电容量和较好的循环性能，且放电容量均在330mAh／g以上，首次库仑效率均大于87％．采用循环伏安和SEM分析了充放电过程中形成SEI膜的情况，良好的SEI膜保证了锂离子的通过而阻止溶剂的共嵌入；同时在1mol／L LiPF6／EC EMC PC(3：3：4，体积比)中石墨片层经多次充放电后剥离形成了疏松的多孔性物质．     

石墨烯-钴-聚吡咯复合电极改善藻菌微生物燃料电池性能的研究

通过恒电位法一步将氧化石墨烯、过渡金属Co和聚吡咯（PPy）三者共固定于碳毡电极表面,制备了复合膜电极,采用循环伏安法、交流阻抗对复合电极进行了电化学测试,并将其用作微生物燃料电池（MFC）的阳极和阴极,考察了其对MFC产电性能的改善作用. 结果表明:碳毡电极表面经修饰后,在三者协同作用下碳毡电极的电容显著增大. 这种修饰有效增加了电极比表面积和导电性能,减小了电荷传递阻抗,提高了电极的电子传递效率. 同时,该电极具有良好的生物相容性及稳定性,使藻菌MFC产电功率增大了3.1倍,且内阻减小了76%.     

聚3,4-乙烯二氧噻吩在海洋微生物燃料电池阳极改性中的应用

采用聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)修饰石墨阳极,采用恒电位仪、扫描电子显微镜、能谱仪对其进行表征,并探讨其在U型微生物燃料电池(MFC)中影响海洋产电菌Shewanella sp.S2产电的机制.结果表明:电化学法合成的PEDOT呈片状覆盖在石墨表面,并带有一些颗粒状凸起(直径约200nm).PEDOT修饰后,MFC表观内阻从471Ω下降到390Ω;稳定期的电流密度(173.6mA/m~2)是未修饰MFC(74.4mA/m~2)的2.33倍.扫描电镜结果显示,PEDOT修饰显著提高了产电菌在阳极表面的吸附量.由于电极表面的粗糙度远小于细菌尺寸,推测MFC产电能力的提高主要是由于PEDOT与产电菌间的电荷相互作用而不是电极表面粗糙度.     

碳化温度对石油焦电性能的影响

为了提高石油焦的充放电容量、第一次的充放电效率和减少其不可逆容量，对石油焦进行热处理，将粒径在0．99110A95mm之间的石油焦在氮气保护的高温炉中以30(℃／min)分别升温到700℃、900℃、1100℃和1300℃进行碳化，然后测试其电性能，发现电极的第一次充放电效率随着碳化温度的升高而升高，并且在900℃时，电极的放电量最大。     

包覆和掺杂对锂离子电池石墨负极材料的影响

从石墨改性的本质出发,综述了锂离子电池石墨负极材料的改性方法:表面包覆法和掺杂其它元素等。通过改性处理,可有效降低石墨的比表面积,从而大幅度提高石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率,改善电池的循环性能。     

特种石墨尾料用作锂离子电池负极的研究

特种石墨尾料具有低灰分、较高的石墨化度和较大的碳微晶尺寸等特点,有望用于锂离子电池的负极材料。通过XRD、SEM和比表面分析仪对特种石墨尾料石墨化处理前后样品的微观结构进行了分析对比,评价了其电化学性能,探讨了特种石墨尾料用于锂离子电池负极材料的可行性及对其进行石墨化处理的必要性。结果表明,特种石墨尾料可以直接用作低端负极材料的生产原料;经过高温石墨化处理后,负极材料的循环性能、首次库仑效率和可逆容量均得到不同程度提升,应用范围进一步扩大。     

Improving the rate capability of a SiO_x/graphite anode by adding LiNO_3

SiO_x/graphite anodes have attracted considerable attention in recent years due to their high specific capacity.Unfortunately,a thick solid-electrolyte-interface,which is produced by the decomposition of carbonate-based electrolytes,impedes the diffusion of lithium ions and significantly limits the rate performance of this interesting anode for practical applications.In this work,a LiNO_3additive was introduced during the preparation of an anode electrode paste.The results of SEM,ex and in situ XRD and XPS showed that LiNO_3decomposed into LiN_xO_yand Li_3N,which deposited on the anode surface during the first discharge process.Due to the high ionic conductivity of LiN_xO_yand Li_3N,the rate performance of the SiO_x/graphite anode was significantly improved,showing a specific capacity nearly three times higher than that without the additive.In addition,the decomposition of the electrolyte during cycling was also suppressed by the LiN_xO_yand Li_3N inorganic salts because of their low electronic conductivity and superior robustness.Our approach is facile and easy to scale up,which will be of great significance for the commercialization of SiO_x/graphite anodes.     

锂离子电池三维多孔硅/银复合材料负极设计及性能

以商品单质硅为原料, 利用金属辅助化学刻蚀方法结合化学镀方法制备了三 维多孔硅/银复合负极材料, 采用X射线粉末衍射仪、场发射扫描电镜及比表面与孔隙度分析 仪对其组成、结构、比表面积及孔隙率进行研究, 随后对其电化学性能进行研究. 结果表明, 三 维多孔硅呈现狭缝型的介孔, 平均孔径宽度为 12.5 nm, 比表面积达到 6.083 m$^{2}$/g. 三维多孔硅/银复合材料在 420 mA/g 条件下恒流充放电, 首循环放电比容量 2 822 mA$\cdot$h/g, 首循环库仑效率 87.8%, 经过 50 个循环后容量仍保持有 832 mA$\cdot$h/g. 研究表明: 三维多孔结构和银包覆层可以缓解嵌锂/脱锂时硅巨大的体积效应; 银包覆层可以改善硅基负极材料的电化学性能.     

Li4Ti5O12纳米球改性天然石墨及其电性能研究

用溶胶凝胶法对天然石墨（NG）进行表面改性处理,即在NG表面形成Li4Ti5O12（LTO）纳米球包覆层,并对其电性能进行了研究。分析表明,LTO纳米球在石墨表面单分散均匀分布,粒径为50-150 nm。此表面改性,提高了NG的首次效率及克容量,分别为1.4%和37.9 mAh/g;全电池测试结果发现,LTO改性后,在2.4-2.8 V之间的副反应明显减少,即石墨表面结构破坏减少、不可逆容量减少,从而提高了首次效率及克容量。     

PVDF与海藻酸钠黏结剂对石墨负极电化学性能的影响

应用循环伏安和恒电流充、放电等电化学方法,并结合微观测试技术对比了油性黏结剂（PVDF）和水性黏结剂（海藻酸钠）对石墨负极电化学嵌脱锂性能的影响．结果表明,黏结剂的种类对电极的电容、库效率、倍率充、放电性能以及电化学循环性能均有影响．     

纯化前后天然石墨的电化学嵌/脱锂性能

研究了天然石墨的纯化工艺和纯化前后天然石墨的电化学嵌/脱锂性能.研究结果表明,采用酸浸与加碱烧结相结合纯化工艺可以得到含碳量达99%的纯化石墨,且采用该工艺没有改变石墨的微观结构;与未纯化的石墨相比,纯化石墨的第1次循环效率明显提高,第1次不可逆容量较大幅度降低;纯化前、后的微晶石墨嵌/脱锂电化学性能均比鳞片石墨的嵌/脱锂电化学性能差,这主要是由于2种石墨存在结构差异.     

炭气凝胶微球的制备及在锂离子电池负极材料中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,在催化剂和表面活性剂的作用下经溶胶-凝胶、超临界干燥、炭化等过程合成一种新型的炭气凝胶微球。采 用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、低温氮吸附（BET）和充放电测试等表征了炭气凝胶微球微观形貌、结构和电化学性能。结果表明:炭气 凝胶微球具有纳米网络结构（孔径集中分布在3.5nm左右）,微球直径≤40μm,比表面积为555m²/g。电化学性能表现出很大的首次不可逆容量 损失,这主要与材料大的比表面积有关。但在首次循环后,具有良好的循环性能,循环20次后可逆充电容量为281mAh/g,循环效率达到100％ 。     

锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能

通过计算边缘碳原子及表面碳原子含量计算,研究边缘碳及表面碳原子含量对炭材料的电化学性能的作用机理。导出炭材料的结构与物理特性对炭材料的嵌锂性能的影响。通过对不同形貌、粒径、比表面积及有序程度的人造石墨、中间相炭微球及热解炭的电化学性能的研究,验证该机理的正确性。应用这一机理分析对人造石墨进行热处理改性,以及在人造石墨表面包覆无定形炭的改性作用。研究结果表明:边缘碳及表面碳原子的含量对固体-电解质中间相(SEI)膜的形成以及SEI膜的均匀、稳定性具有重要的作用,从而影响炭材料的首次不可逆容量及循环性能。