Cu-MOF/rGO锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

采用石墨烯掺杂的Cu-有机骨架化合物(Cu-MOF)复合材料(Cu-MOF/r GO)作为锂离子电池负极材料,研究其电化学性能.结果表明:在充放电电流密度为50 m A/g时,充放电循环50次后,材料的放电比容量可达到520m Ah/g.同时该材料也显示出较好的倍率性能和较高的库仑效率.Cu-MOF/r GO是一种具有前景的锂离子电池负极材料.     

碳纳米管作导电剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响

考察添加碳纳米管作导电剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响.采用液态锂离子电池工艺制备063048型LiFePO4锂离子电池,利用XRD,SEM及充放电方法对电池电极的结构、表面形貌和电化学性能进行表征和测试.研究结果表明:添加碳纳米管作导电剂的极片压实密度与未添加的相比提高了5%,同时也形成了良好的导电网络,电池内阻较小,电池首次放电容量达到131.8 mA·h/g,而未添加碳纳米管的首次放电容量为124.6 mA.h/g;添加碳纳米管作导电剂电池的循环性能较好,120次循环后容量几乎没有衰减,而未添加碳纳米管的电池经120次循环后容量保持率为94.1%.添加碳纳米管作导电剂电池的倍率性能优异,其6C的放电容量是0.5C的81.8%(其中,C为电流倍率),未添加碳纳米管的电池6C的放电容量是0.5C的75%.添加碳纳米管作导电剂的电池,电极界面阻抗比未添加碳纳米管的电池的界面阻抗小.     

金属有机骨架材料ZnCo_2O_4/ZnO中空纳米盒的制备及其电化学性能

石墨是锂离子电池商用的负极材料,但其较低的比容量(372.0 m A·h/g)难以满足不断增长的高容量需求.因此,设计和制备高性能负极材料是提升锂离子电池能量密度及性能的关键因素之一.首先以金属有机框架ZIF-8为模板构建出ZIF-8@ZIF-67核壳复合结构,后经简单煅烧处理制备中空ZnCo_2O_4/ZnO复合纳米材料,并通过XRD, SEM, TEM以及恒流充放电等对其结构、形貌及电化学性能进行研究.结果表明:中空ZnCo_2O_4/ZnO复合纳米材料作为锂离子电池负极材料时表现出良好的电化学性能,初次放电容量达到1 536.8 m A·h/g;以100 m A/g电流密度充放电100次后,比容量稳定在780 m Ah/g,显示出优良的电化学储能特性.     

多羰基聚酰亚胺正极材料的制备及其电化学性能

以3,3′,4,4′二苯酮四酸二酐(BTDA)和2,6二氨基蒽醌(DAAQ)为原料,采用溶剂热合成法制备多羰基聚酰亚胺(BTAQ)。通过改变溶剂的种类得到不同表面形貌的聚合物,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振仪(NMR)、扫描电子显微镜(SEM)等对其结构与形貌进行表征。将得到的聚合物作为锂离子电池正极材料,进行恒流充放电、循环伏安(cyclic voltammetry,CV)、交流阻抗等测试,以研究其电化学性能。结果表明,当聚合物溶液固含量为5%,并以N,N二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂时,所获得的聚合物可形成由均匀片状结构组成的"灯笼形"球体结构。这种结构有利于材料与电解液的充分接触,可加快离子的传输速率,从而提高多羰基聚酰亚胺的电化学性能,表现为较高的比容量和循环稳定性。在50mA/g的电流密度下,聚合物的首次放电比容量达到230.4mA·h/g,50圈充放电循环后保持在33.2mA·h/g,经过最高为500mA/g的不同电流密度充放电后,该材料表现出较好的倍率性能。     

两种硫含量控制方法对锂硫电池性能的影响

采用高导电性碳材料和商业活性炭分别作为硫的载体,与单质硫混合后进行热处理制得SP/S和CAC/S硫碳复合材料,利用热重测试、循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试等分析方法,研究了正极中电极材料厚度、硫碳复合比例对电池电化学性能的影响.结果表明:适当增加电极材料厚度可以有效地改善Super-P材料电极综合电化学性能;通过改变硫碳复合比例,提高硫含量则对活性炭材料锂硫电池电极的性能提升有着显著的效果.其中,含硫量为63.60%的CAC/S正极材料首次放电比容量达到908.8 m Ah/g,活性物质利用率为54.2%,100圈循环后放电容量为594.1 m Ah/g,容量保持率达到65.4%.     

高密度的铜掺杂正极材料研究

通过掺杂过渡金属元素铜,成功得到了粉末振实密度超过2.8g/cm3的高密度的锂离子电池正极材料LiCoO2.其初始放电比容量超过140mAh/g,以1C倍率充放电300周后,容量保持率大于90%,显示出良好的循环性能.SEM照片显示材料颗粒致密、表面光滑,粒径主要分布在5～10μm.安全测试结果表明其达到安全标准.此类LiCoO2材料的应用将有利于提高目前锂离子电池的体积能量密度.     

正极自支撑的聚合物电解质的制备

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,聚偏氟乙烯-六氟丙烯为聚合物基质,采用直接挥发溶剂法制备正极自支撑的聚合物电解质,并以锂为负极制备LiCoO2聚合物电池.用扫描电子显微镜和循环伏安实验对聚合物电解质进行表征,用红外光谱分析了电解质微孔的形成机理,并对聚合物电池的充放电性能和界面阻抗进行测试。结果表明:直接挥发溶剂制得的聚合物电解质孔穴丰富,电化学稳定窗口达5.5 V.采用正极自支撑电解质可改善材料的力学性能,降低电池的界面阻抗;制备的聚合物电池界面性质稳定,循环40次后容量保持率为97.5%,0.5C和1C倍率放电分别能保持0.1C放电容量的97.8%和95.7%.     

膨胀石墨对锂硫电池性能的影响

以热膨胀法制备的膨胀石墨为载硫体,通过熔融法制备出不同含硫量的硫/膨胀石墨复合材料.采用X射线衍射、热重测试、恒流充放电测试、循环伏安法、电化学阻抗谱等多种方法分析了膨胀石墨对锂硫电池电化学性能的影响规律.结果表明:当硫、膨胀石墨质量比为7∶3时,电池具有较高的比容量和较好的循环稳定性,0. 1C首次放电比容量为936 m Ah/g,较纯硫提高了324 m Ah/g;不同倍率下循环50圈以后可逆容量为509m Ah/g,容量保持率为55. 2%,1C倍率下循环100圈后容量保持率为78. 9%,库仑效率接近100%;循环过程中电化学活性最高、极化最小,界面行为良好.     

Fe_2P_2O_7制备锂离子电池正极材料LiFePO_4的碳包覆优化研究

利用Fe_2P_2O_7和碳酸锂为原材料,并通过不同的碳包覆合成LiFePO_4/C复合材料.利用XRD、SEM、碳硫分析仪、恒流充放电法和循环伏安对产物的组成、结构、形貌和电化学性能进行测试,确定含碳量为2.45wt%的LiFePO_4/C复合材料具有更好的电化学性能.实验结果表明,在0.1C倍率下,锂离子电池的放电比容量为130.49 m Ah/g,在1C倍率下,锂离子电池的放电比容量为108.58 m Ah/g.     

航天用锂离子电池性能评估

通过对额定容量为10Ah电池的研究，评价了电池的比能量、高低温放电性能、循环性能及电池内阻等．实验表明，电池的能量密度超过150Wh／kg；室温与50℃的对比实验表明，随着放电倍率的增大，50℃时放电平台电压下降得更快；-10℃、-20℃及-30℃时电池放电容量分别为初始容量的97．1％、91．7％及83．3％；0．5C倍率充放电1000次循环后，电池容量仍为初始容量的86．6％；以25％、30％及40％放电深度模拟低轨道卫星做循环寿命实验，表现出良好的循环性能，已达到航天用锂离子电池性能指标．     

磁控溅射制备全固态薄膜锂离子二次电池及其性能研究

在SUS304不锈钢衬底上以粉末靶材为溅射靶源,利用射频磁控溅射技术制备出非晶态结构的V2O5、LiPON和LiMnO4薄膜,并借助扫描电子显微镜(SEM)测试手段对薄膜的形态进行表征.用此3种沉积的材料依次作为薄膜电池的负极、固体电解质和正极,金属钒则作为集电极,成功制备出全固态薄膜锂离子二次电池.实验结果表明,截止电位控制在0.3～4.0V之间测试时,该薄膜电池具有良好的充放电特性;经过500次循环后,其电化学性能趋于稳定,放电容量保持在2.67 μAh/cm2左右;采用恒定电流为20 μA进行循环性能测试时,首次放电容量达到4.41 μAh /cm2,循环寿命则可达到1 500次以上.     

2-噻吩甲腈在高电压锂离子电池中的应用

为了改善锂离子电池在高电压下的电化学性能,以2-噻吩甲腈作为一种新型的电解液添加剂,采用线性扫描伏安法(LSV)研究其对1 mol/L Li PF6/EC+EMC(EC与EMC质量分数之比为1:2)电解液电化学窗口的影响。通过扫描电镜(SEM)、X线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(IR)、充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)对含不同电解液的锂离子电池循环前后的正极材料表面及其电化学性能进行表征。研究结果表明:2-噻吩甲腈能优先于电解液溶剂发生氧化分解反应并在正极表面形成致密的导电聚合物膜;添加质量分数为0.1%2-噻吩甲腈的钴酸锂电池在3.0~4.5 V以0.5 C倍率循环100次后容量保持率高达91.99%,在5C倍率下放电比容量为152.8m A·h·g-1;与电解液中未添加2-噻吩甲腈的电池相比,其循环后电荷转移阻抗的增加被抑制,在高电压下表现出较好的循环和倍率性能。     

磁控溅射制备全固态薄膜锂离子二次电池及其性能研究

在SUS304不锈钢衬底上以粉末靶材为溅射靶源,利用射频磁控溅射技术制备出非晶态结构的V2O5、LiPON和LiMnO4薄膜,并借助扫描电子显微镜(SEM)测试手段对薄膜的形态进行表征。用此3种沉积的材料依次作为薄膜电池的负极、固体电解质和正极,金属钒则作为集电极,成功制备出全固态薄膜锂离子二次电池。实验结果表明,截止电位控制在0.3～4.0V之间测试时,该薄膜电池具有良好的充放电特性;经过500次循环后﹐其电化学性能趋于稳定﹐放电容量保持在2.67μAh/cm2左右;采用恒定电流为20μA进行循环性能测试时,首次放电容量达到4.41μAh/cm2,循环寿命则可达到1 500次以上。     

LiFePO4/C的制备及其电化学性能研究

采用固相烧结法,在惰性气氛下制备了橄榄石型LiFePO4/C正极材料.通过充放电循环实验、循环伏安实验、交流阻抗、拉曼光谱等测试方法,研究了样品的优化制备条件与电化学性能的关系.研究表明,当以草酸亚铁为铁源时,720 ℃烧结的样品以1 C倍率电流充放电时,首次放电容量为113 mAh/g,50循环的放电容量为116 mAh/g,表现出优秀的循环稳定性.在30循环内,样品的电荷传递阻抗随着充放电循环的进行而减小.锂离子扩散系数为1.56×10-8 cm2/s.     

不同成膜添加剂对LiFePO4锂离子电池性能的影响

以方型铝壳13Ah LiFePO_4锂离子电池作为研究对象,对比考察两类不同的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和亚硫酸丙烯酯(PS)对电池性能的影响.通过对分容后电池的内阻和容量、倍率性能、脉冲性能(HPPC)、常温循环性能和高温循环性能的数据分析,得出了在电解液中添加3%VC时,电池具有较低内阻,较高容量,较好的倍率、HPPC性能、常温循环和高温循环性能.     

Cu_2SC复合材料的原位电化学制备及其储锂性能测试

以葡萄糖为碳源,硫代硫酸钠为硫源,一锅法原位复合制备S/C复合材料前驱体,然后在充放电循环过程中原位电化学法制备得到了Cu2S/C复合材料,并对其作为锂离子电池正极材料的电化学储锂性能进行了研究.充放电测试结果表明,Cu2S/C复合材料具有良好的循环性能,首次可逆容量为255.4mAh·g-1,100次循环后容量仍保持在252.3mAh·g-1,容量衰减很少.同时,分别在0.2,0.5和1C(1C=337mA·g-1)电流密度下进行充放电性能测试,容量分别为232.8,207.6,183.8mAh·g-1,呈现出较好的倍率性能.     

黄蓍胶在硅负极锂离子电池中的应用

黏结剂在硅基锂离子电池中的用量虽少,但它却是电池性能的重要影响因素之一.使用水溶性聚合物黄蓍胶作为一种新型的硅基锂离子电池黏结剂,并与较为常见的黏结剂羧甲基纤维素钠(CMC)制备的锂离子电池在循环性能、倍率性能、循环伏安特性以及电化学阻抗方面进行比较与分析,利用扫描电镜(SEM)对锂离子电池循环前后的极片材料进行表征.实验结果显示:采用CMC和黄蓍胶作为硅基锂离子电池黏结剂时,首圈在210mA/g的电流密度下,放电比容量分别为2 808.7和3 178.7mAh/g,首次库伦效率分别为68.84%和83.64%;此后在420mA/g的电流密度下,循环100圈后的放电比容量分别为485.7和1 360.1mAh/g,甚至经过200圈的长期循环后,使用黄蓍胶作为黏结剂的电池放电比容量仍达到1 056.0mAh/g.实验证明黄蓍胶有望成为一种新型且性能优异的水溶性硅负极锂离子电池黏结剂.     

聚合物锂离子电池负极电化学性能研究

制备了聚合物锂离子电池用负极 ,对其首次充放电效率、比容量、不同放电倍率下放电性能进行了测试 .首次充放电容量分别为 340 m A· h·g- 1和 310 m A·h· g- l,库仑效率可达 91% .以锂锰氧为正极组装了聚合物锂离子电池 ,通过测试表明制备的聚合物锂离子电池具有较好的循环性和大电流放电能力 .所制负极可应用于聚合物锂离子电池中 .     

ZnO包覆LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并使用Zn O对其表面进行包覆改性。通过X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗图谱(EIS)、恒流充放电循环测试分析技术对所得材料进行测试与表征。结果表明:包覆未改变基体结构并且适量的ZnO包覆可以提高LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能。当包覆量为1. 5%时,材料的电化学性能提升最为明显,室温0. 1C倍率和1C倍率下首次放电比容量分别为133. 15,132. 66 m Ah/g,充放电循环100次后容量保持率分别为96. 1%,90. 1%;在55℃高温1C倍率下首次放电比容量为126. 96 m Ah/g,充放电循环100次后容量保持率仍能达到77. 2%,而未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4在相同条件下容量保持率仅为42. 9%。     

单分散花状分级结构LiFePO_4的合成及其电化学性能

以乙二醇为溶剂,尿素为添加剂,采用溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)。采用XRD,BET,SEM和TEM等对产物的结构和形貌进行表征,运用恒流充放电测试对LiFePO4/C复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明:花状分级结构的LiFePO4由单晶纳米片组成,且具有开放多孔的特性,其单分散性良好,粒径约为8μm,振实密度达1.2g/cm3。LiFePO4/C样品的首次放电比容量达152.4mA·h/g;在0.2C,1C和2C倍率下比容量分别为134.3,118.5和103.7mA·h/g;当放电倍率为2C时,经过5个循环后,容量保持在100.1mA·h/g,容量保持率为96.7%。