SiO_x/C复合材料的制备及电化学循环性能

采用酸碱溶胶凝胶法、高温热解法以及高能球磨法,制备了SiOx/C复合材料,并探索了其最优化的制备条件.结果表明,在一定的盐酸与氨水浓度下,分别以摩尔比为4/1、4/1、30/1的水/正硅酸乙酯、葡萄糖/正硅酸乙酯、乙醇/正硅酸乙酯为原料,在氩气中850℃下焙烧30min后再球磨5h即可制备得到电化学循环性能良好的SiOx/C复合材料.XRD结果表明,该复合材料主要组成为低结晶度的SiO2和C.所制备的复合材料首周充、放电容量分别为653.5mAh/g和972.7mAh/g,循环20周后仍保持在671.4mAh/g,具有良好的循环稳定性.     

累托石镁热还原制备Si/C复合材料及其电化学性能

以累托石为原料,通过镁热还原制备多孔单质硅,然后以葡萄糖为碳源进行热处理覆碳制备Si/C负极材料。采用XRD、BET、SEM、TG分析了镁热还原条件对材料结构的影响,利用电化学工作站和电池充放电测试系统考察了Si/C负极材料的电化学性能。研究表明,累托石镁热还原的多孔硅的孔容、平均孔径、硅含量对Si/C复合材料的电化学性能有重要影响。随着镁热还原过程中金属镁质量的增加,制备的Si/C负极材料的电化学性能先增加后降低,当累托石与金属镁质量比为1∶0. 4时,制备的复合材料电化学性能最佳,在电流密度为0. 1 A/g时,材料首圈比容量最高可达1 120 mAh/g,循环200圈比容量仍能保持555 mAh/g。     

硅碳复合结构对锂离子电池负极电化学性能的影响

以晶硅太阳能电池生产过程中的晶硅切削废料为原料、以壳聚糖(Chitosan, CTS)为碳源,通过液相包裹和低温热解工艺制备了具有较大孔隙的硅/硬碳复合材料(Si@CTS).对比研究了Si@CTS及Si@CTS混合石墨后(Si@CTS/G)分别作为锂离子电池负极的电化学性能.结果表明,具有孔隙和互联结构的Si@CTS负极首次放电比容量可达到1 672.8 mAh/g,首次库伦效率达到了84.45%;在循环100圈之后Si@CTS放电比容量保持在626.4 mAh/g.进一步,将Si@CTS作为高容量活性物质添加至石墨中,研磨混合后制得的Si@CTS/G复合负极表现出良好的稳定性,在循环100圈之后放电比容量为698.1 mAh/g,对高容量高稳定性硅碳负极批量化生产和应用具有重要意义.     

PPy/LiFePO4复合材料的制备与性能

通过原位聚合方法制备了聚吡咯(PPy)/磷酸铁锂(LiFePO4)复合材料.傅立叶红外光谱测试表明PPy与LiFePO4之间发生了相互作用;采用扫描电镜观察了PPy在LiFePO4表面的分布情况;采用四探针法、电化学阻抗法及恒电流充放电法测试了复合材料的性能.结果表明:PPy的质量分数为4.69%的PPy/LiFePO4复合材料具有最佳的电化学性能,最小电荷转移电阻为98.83Ω,最大交换电流为0.256 mA,首次放电容量达到154.34 mAh/g,平台容量和平台率分别为133.48 mAh/g和86.48%,并且具有较好的循环性能及倍率性能.     

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.     

ＬｉＦｅＢＯ３／ＬＢＯ复合材料的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法制备了单斜结构的LiFeBO3/LBO复合材料(C2/c 空间群).通过XRD，SEM，充放电测试、循环伏安、交流阻抗等手段分别对结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明，与不含LBO的LiFeBO3相比，复合材料具有较高的放电比容量和良好的循环性能，尤其是当复合材料中含有15.1%LBO时，该材料在C/20倍率下获得了194.6 mAh/g的首次放电比容量，100次循环后放电比容量仍维持在137.0 mAh/g.循环伏安和交流阻抗测试结果也表明，LBO含量为15.1%的复合材料中LiFeBO3粒子之间的导电性明显得到改善.     

pH=5时水/乙二醇不同体积比对LiFePO_4/C电化学性能的影响

使用不同体积比的水/乙二醇作为溶剂,pH调至5,通过水热法制备出纯相的LiFePO_4,将其与质量分数10%的葡萄糖混合烧结,得到了含碳量不同的LiFePO_4/C材料.对所得产物进行XRD,SEM,TEM以及电化学性能测试,研究了具有不同形貌的产物对其的电化学性能的影响.结果表明不同形貌的LiFePO_4/C材料的电化学性能差异较大,其中pH=5条件下,水/乙二醇体积比为1∶1时材料的放电比容量最好,0.1C倍率下首次放电比容量为146mAh/g,充放电循环50次后,放电比容量没有明显的衰减,10C倍率下放电比容量为68mAh/g,充放电循环50次后,容量未见明显的衰减.     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料

采用共沉淀-微波法,利用自制加料装置合成了橄榄石型LiFePO4/C. 利用SEM、交流阻抗及恒流充放电技术对样品进行形貌表征和电化学性能测试. 结果表明微波8min样品具有均匀结构和较好电化学性能;0.2 C充放电表明,首次放电比容量157.81 mAh/g,53周循环后仍为156.15 mAh/g,材料具有良好的循环性能;1C充放电时,第一次放电容量为136.30 mAh/g,经20周循环后容量没有明显衰减,材料的倍率性能较佳.     

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.     

CNTs对MH/Ni电池正极电化学性能的影响

采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将碳纳米管作为添加剂掺杂制备MH/Ni电池正极,研究了正极中添加不同含量在不同充放电制度下对电化学性能的影响. 结果表明,在30 mA/g恒电流放电条件下,添加了碳纳米管的模拟电池放电性能并没有得到改善,而且比没有添加的要差些;但在60 mA/g恒电流放电条件下,添加碳纳米管的作用比较明显,添加量为质量分数1%的碳纳米管电化学性能较好,在第40和80次循环时放电容量分别为272.2 mAh/g 和260.3 mAh/g,而且放电平台比较平稳.     

Si/C复合材料的制备及作为锂离子电池负极的性能研究

硅基材料以其超高的理论容量(～4 200 mAh/g,Li4.4Si)受到广泛关注. 但是锂的嵌入会造成硅的晶格结构发生巨大变化(>300%),并逐渐粉化,导致材料循环性能很差. 该研究通过高能球磨、水热以及焙烧等处理方法制备Si/C复合材料,有效改善其性能.     

高能球磨法制备锂离子电池Si/Co/C负极材料

采用高能球磨法制备得到了Si/Co/C负极材料,并研究了其组成对电化学循环性能的影响.XRD结果表明,3种元素只以单质形式存在.充放电曲线结果表明,材料中Si和C为活性物质,Co为非活性物质.恒流充放电结果显示,当3者的重量比为20∶30∶50时形成的Si20Co30C50材料表现出了较好的电化学循环性能,其首周放锂容量和吸锂容量分别为877.6和1 038.7mAh/g,首周库伦效率为84.5%;循环50周后容量仍可以保持为581.2mAh/g.     

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.     

无粘结剂的柔性硫/碳纤维布电极的制备及电化学性能研究

以碳布为基底,通过浸渍法成功制备了柔性硫/碳纤维布电极.制备的柔性硫/碳纤维布电极无需添加导电剂和粘接剂,可直接用作硫正极极片组装电池,大大简化了电池制备工艺.电化学测试结果表明,硫含量为56.77%(质量分数)的硫/碳纤维布电极展现出了最好的电化学性能,即在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1 394mAh/g;充放电循环测试100次后,可逆放电容量仍然维持在733mAh/g.电化学性能的提高主要归因于碳纤维本身的导电性、柔韧性以及大量碳纤维相互交错互联的导电网络.     

磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备与电化学性能研究

介绍了一种将石墨烯(Graphite)引入锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO_4)中获得LiFePO_4/graphite复合材料的制备方法。首先以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和葡萄糖为原材料,采用高温固相法合成了碳包覆的LiFePO_4前躯体,再通过固相粉体混合的工艺加入不同百分比的石墨烯,制备出磷酸铁/石墨烯锂离子电池正极复合材料;对所制备的复合材料组装成纽扣电池进行性能测试;结果表明:复合材料的电化学性能显著提高,在0.1C放电倍率条件下,LiFePO_4+1wt%graphite复合材料的首次放电容量从LiFePO_4基体材料的131.75mAh/g提高到146.51mAh/g,LiFePO_4+1wt%graphite复合材料的充电性能和放电性能分别提高了5.8%和4.8%。     

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%.     

LiFe1-x Mgx PO4/C的制备和性能研究

以乙酸镁为掺杂元素、蔗糖为碳源,采用固相反应法制备镁掺杂磷酸铁锂包覆碳复合材料LiFe1-xMgxPO4/C(x=0.01,0.02,0.03,0.04).利用X射线衍射(XRD)分析其结构,扫描电镜(SEM)观察其形貌,恒电流法测定其电化学性能.研究结果表明镁离子掺杂没有影响材料的结构,而是提高了其放电容量和循环性能.在这些样品中,LiFe0.98Mg0.02位PO4/C的容量最高,首次放电达到140.0 mAh/g;并且在80次循环后容量没有衰减反而增加到148.6 mAh/g左右.     

锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

废旧棉纤维构造的石墨化碳/Fe3C复合材料及其储锂性能研究

采用催化石墨化法将废旧棉纤维直接制备成棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料,并将该材料组装成锂离子电池,进行电化学性能表征.结果表明:在煅烧温度为700℃、保温时间2 h、硝酸铁浓度为1 mol/L的条件下,可以制备出棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料.通过SEM、XRD、Raman对样品进行表征,该材料由微米级的棉短纤维基石墨化碳负载纳米Fe_3C构成.在电流密度为0.1 A·g~(-1)条件下,循环100次后,比容量保持在279 mAh·g~(-1),循环寿命稳定.在2 A·g~(-1)条件下进行充放电测试,容量可达134 mAh·g~(-1).与直接碳化的棉纤维基碳材料相比,棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料表现出更优越的电池比容量和倍率性能.该工作将废旧棉织物通过铁离子直接催化石墨化作用,成功地构造棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料.制备过程无水洗和酸洗后处理步骤,大大简化工艺流程,为纺织废弃资源转化为锂离子电池材料提供新思路.     

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4/C

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_2H_2PO_4为原料,以蔗糖为碳源,以草酸为配位剂和还原剂,通过溶胶一凝胶法制备了LiFePO_4/C复合材料.应用TG、XRD、SEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并通过CV、EIS和恒流充放电测试研究了材料的电化学性能.结果表明,550℃时即可得到LiFePO_4晶体材料;而600℃时制得的LiFePO_4粒径细小且分布均匀,粒径在200～400 nm之间;该材料在0.1 C和1 C放电倍率下首次放电比容量分别为161、145 mAh/g,10 C时达到108 mAh/g.