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%。     

沥青基人造石墨/天然石墨球复合炭负极材料的制备与性能

将沥青与天然石墨球按不同比例混合,经碳化处理后再进行石墨化得到锂离子电池用复合炭负极材料。研究结果表明:复合炭材料具有较大的平均层间距d002;复合炭材料仍保持类球形形貌;复合炭材料在较大倍率下的循环性能优于天然石墨球,其中在沥青基人造石墨与天然石墨球的质量比为15%的条件下,0.1C(1C=300 mA/g)充放电电流下材料的可逆比容量为343.7 mA·h/g,首次库仑效率为85.4%,1C下可逆比容量为295.4 mA·h/g,达到0.1C时可逆比容量的85.9%;1C倍率下50次循环比容量保持率为91.6%,与天然石墨球相比,复合材料具有更大的锂离子扩散系数。     

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．     

微乳液法制备锂离子电池纳米铜锡合金负极材料

用反相微乳液法制备出了具有无定形结构的纳米铜锡合金,并将其用作锂离子电池的阳极材料.颗粒粒径为50-60nm的铜锡合金在0-1.2V之间充放电具有300mAh/g的稳定比容量,50次循环的容量保持率为93.3%.微乳液工艺中乳化剂的含量、热处理工艺中热处理的温度以及电极制备工艺中导电剂的含量对材料电化学性能有较大的影响.     

SnO2基锂离子电池负极材料研究进展

 作为一种N型半导体,二氧化锡基负极材料由于其拥有较高的理论比容量（782 mA·h·g^-1）、高能量密度等优势受到了广泛关注。然而,由于二氧化锡负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等导致的其循环性能和倍率性能较差,从而制约了其作为锂离子电池负极材料的应用。本文从二氧化锡的纳米化及复合化（包括其与金属氧化物、无定型碳、碳纳米管和石墨烯等复合）2 方面综述了二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究进展,同时对SnO₂基锂离子电池负极材料的发展方向进行了展望。     

锂离子电池核型G@Cu0.85Sn0.15@C负极材料的改性

针对锡负极材料充放电过程中的体积效应,本文综合采用组分改性与结构改性的研究方法,合成Sn-Cu合金负极材料,研究Cu的掺入对Sn电化学稳定性的影响,同时基于优化改性的Sn-Cu合金开展核壳结构设计,研究最佳核壳结构构造工艺。结果表明,掺入Cu能在一定程度上改善Sn的循环稳定性,Sn-Cu样品的容量在60周循环后趋于稳定,库伦效率较高;核壳结构处理能大幅提升Sn-Cu合金负极材料的循环稳定性,采用球形改性天然石墨(d50=15μm)作为内核的样品首次放电比容量接近800mAh/g,充电比容量最大值超过了500mAh/g,100周容量保持率大于85%,最佳的核壳结构构造工艺是使用片状石墨作为内核,内核粒径为d50=15μm,外壳厚度为柠檬酸裂解碳占复合材料质量比的20%。核壳结构能将Sn-Cu合金的体积效应控制在“囚笼”式结构内,利于材料容量的发挥及循环稳定性的提升。核壳结构的可控制备对实现锡基合金负极材料的产业化具有重要的作用。     

锂离子电池核壳G@Cu_(0.85)Sn_(0.15)@C负极材料的改性

针对锡负极材料充放电过程中的体积效应,综合采用组分改性与结构改性的研究方法,合成Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金负极材料,研究Cu的掺入对Sn电化学稳定性的影响,同时基于优化改性的Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金开展核壳结构设计,研究最佳核壳结构构造工艺.结果表明,掺入Cu能在一定程度上改善Sn的循环稳定性,Cu_(0.85)Sn_(0.15)样品的容量在60次循环后趋于稳定,库伦效率较高;核壳结构处理能大幅提升Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金负极材料的循环稳定性,采用球形改性天然石墨作为内核的G@Cu_(0.85)Sn_(0.15)@C负极材料首次放电比容量接近800 m Ah/g,充电比容量最大值超过了500 m Ah/g,100次容量保持率大于85%.核壳结构能将Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金的体积效应控制在"囚笼"式结构内,利于材料容量的发挥及循环稳定性的提升.核壳结构的可控制备对实现锡基合金负极材料的产业化具有重要的作用.     

GS-SSCNTs-MnNPs复合材料的制备与锂离子电池负极性能研究

在超声环境下,采用强氧化法将多壁碳纳米管(MWCNTs)切割成长径比小于5的超短碳纳米管(SSCNTs),通过简单的湿化学法将其与MnO_x纳米颗粒(Mn_xNPs)植入还原性氧化石墨烯片层中,热处理后,形成GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等制备材料的形貌结构,采用循环伏安和恒流充放电研究其锂离子电池负极性能.结果表明:GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料在180 mA?g^-1电流密度下具有高达1 100 mA?h?g^-1的可逆容量,且表现出优异的功率和循环稳定性能,循环100圈之后,仍具有高达837 mA?h?g^-1的可逆容量(1 440 mA?g^-1).     

石墨烯和碳纳米管对SiO2气凝胶负极材料的改性

为了缓解二氧化硅(SiO_2)负极材料的体积膨胀开裂,改善其电化学性能,通过溶胶-凝胶法制备出三维网状结构的SiO_2气凝胶纳米材料及其石墨烯改性材料(rGO/SiO_2)和碳纳米管改性材料(CNT/SiO_2),研究石墨烯和碳纳米管改性对SiO_2气凝胶负极材料的储锂性能影响.利用X射线衍射分析仪、光电子能谱仪和扫描电子显微镜进行表征.电化学性能研究表明,石墨烯和碳纳米管改性提高了SiO_2气凝胶负极材料的导电性、充放电比容量和库伦效率,其中CNT/SiO_2提升作用更加显著,循环稳定性能最好.因此,在减轻材料体积膨胀和结构开裂、粉化,增加SiO_2气凝胶负极材料的导电性方面,碳纳米管改性优于石墨烯改性.     

稻壳制备锂离子电池负极材料的研究

研究了升温速率、热解温度、碱浓度对稻壳制备锂离子电池负极材料的结构和电化学性能的影响.利用差热-热重(DT-TGA)分析、元素分析、X射线衍射(XRD)等测试手段对不同条件处理后的炭材料进行表征,通过电化学分析其充、放电性能.结果表明:该材料属于无定形炭材料,首次充电容量为678.0 mA·h/ g,首次放电容量为239.0 mA·h/ g,十次循环以后容量基本稳定,可逆容量保持在206.1 mA·h/ g左右.     

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.     

Electrochemical hydrogen storage of aligned multiwalled carbon nanotubes

Hydrogen storage of aligned multi-walled carbon nanotubes (a-MWNTs),non-aligned MWNTs(n-MWNTs) and graphite electrodes are studied by the electro-chemical measurements .The electrodes are prepared by mixing carbon nanotubes (CNTs) copper powder and ptfe binder in a weight ratio of 1:5:3 and compressing the mixture into porous nickel collector,The results show that the electrochemical hydrogen storage capacity of the a-MWNT electrode is up to 1625 mAh/g corresponding to a high hydrogen storage of 5.7 wt% ,which is 10 times that of graphite electrode and is 13 times that of n-MWNT electrode, suggesting that a-MWNTs are promising materials for electrochemical hydrogen storage.     

碳包覆改性尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4正极材料因其高电压、低成本、高安全性等优点被广泛研究和应用,但其充放电过程中Li~+的嵌/脱会伴随着锰的溶解、电解液的腐蚀和Jahn-Teller效应等问题,使得电化学性能变差.表面包覆和离子掺杂是有效改善LiMn_2O_4容量衰减和提高其循环稳定性的主要方法.其中,表面包覆材料通常有各类碳材料、氧化物、氟化物、金属单质和磷酸盐等.综述了不同碳源和方法对LiMn_2O_4进行碳包覆后的性能影响,展望了碳包覆对LiMn_2O_4正极材料未来的研究方向与发展前景.     

化学镀CuNiP-碳纳米管复合材料的制备与表征

用化学镀的方法在多壁碳纳米管表面沉积Cu—Ni—P合金,制备碳纳米管复合材料．并对制备出来的复合材料进行透射电子显微镜（TEM）和X-射线衍射（XRD）表征．通过XRD对已制备的化学镀合金分析．得出沉积铜为立方面心结构而镍是非晶态．TEM观察复合碳纳米管,发现在其表面沉积有分散均匀纳米级的金属颗粒,Cu-Ni-P合金呈球形．     

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.     

天然鳞片石墨制备纳米石墨片的工艺

为简化纳米石墨的制备工艺流程,以天然鳞片石墨为原料,通过化学法制备膨胀石墨,继而采用球磨法和超声波法制备纳米石墨,同时,研究了球磨时间和超声波时间对制备工艺的影响。结果表明：膨胀石墨的剥离,超声波法优于球磨法。随着超声时间的延长,膨胀石墨片层间剥离的越充分。通过SEM、XRD以及拉曼光谱分析可知,超声波时间超过5h可制备出纳米石墨。     

PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料

纳米结构过渡金属氧化物与石墨烯的复合材料,已被证明是高可逆比容量和优异循环稳定性的新型锂离子电池负极材料之一,其制备工艺尤为重要。以九水硝酸铁、氧化石墨为原料,采用PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料,探讨水热反应温度、反应时间条件对Fe_2O_3结构的影响,利用XRD和TEM对样品结构及形貌进行表征。结果表明:水热反应的最佳条件是温度为160℃、时间为12 h,制备得到Fe_2O_3粒径大小约为34砌,结晶度高,且均匀地分散在石墨烯表面。     

石墨烯的制备及其作为锂离子电池负极的性能

为更好地研究石墨烯作为锂离子电池负极的性能,采用改进的Hummers方法,以天然鳞片石墨为原料,设计正交实验。通过改变插层剂的组成、氧化剂的比例、氧化反应时间、温度等反应参数来优化石墨烯的制备工艺,并通过XRD、FTIR、Raman和电池充放电测试等方法对产物的组成、结构和电化学性能进行表征。结果表明：石墨经氧化后形成了含有C=0、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;Raman光谱中rGO的积分强度比（ID／IC）比GO明显降低;在74．4mA／g约为0．1C的电流密度下进行电池充放电,rGO负极的首次放电容量为700mAh／g,30次循环电池放电性能稳定,可逆容量为350mAh／g。     

不同载硅量对Li2FeSiO4/C材料电性能的影响

以多壁纳米碳管和Si(OC2H5)4为原料,采用液相法合成包覆了SiO2的多壁碳纳米管(MWCNTs@SiO2),通过调节Si(OC2H5)4的加入量,制备出不同载硅量的前驱体MWCNTs@SiO2,并以此种前驱物合成硅酸铁锂Li2FeSiO4/C材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电对Li2FeSiO4/C材料进行了表征及电化学性能测试,实验结果表明载硅量为35.72%的MWCNTs@SiO2前驱体合成的Li2FeSiO4/C材料颗粒大小一致,在0.1C电流密度下循环50圈后获得180 mAh·g－1的稳定放电比容量,具有优良的电化学性能.     

氮化硼复合石墨毡及其氧还原电极的电化学性能研究

为了提升石墨毡作为氧还原电极的电化学性能,将五硼酸铵热解生成氮化硼原位复合至石墨毡碳纤维上,具体探究了不同比例氮化硼/石墨毡复合材料用作锂—空气电池的氧还原电极时的电化学性能,其中10%比例下氮化硼/石墨毡的电化学性能最佳,主要表现在首次深度放电容量较原始石墨毡提升了20%,首次放电充电的氧还原反应和氧析出反应极化降低了约0.3 V.该方案操作简便,成本低廉且绿色无污染,对锂空电池性能的提升有较好效果.