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．     

共轭微孔聚合物管状硬炭的氮掺杂与储锂性能

通过选择不同单体合成了共轭微孔聚合物(CMP)和含氮共轭微孔聚合物(NCMP),并分别将其高温热解制备管状硬炭(THC)和氮掺杂管状硬炭(NTHC).通过SEM、TEM和BET对两种管状材料的形貌结构进行了表征,THC和NTHC材料具有相似的形貌和比表面积.进一步采用恒电流充放电法对THC和NTHC进行电化学性能分析,并与普通碳纳米管(CNT)的电化学性能相比较.结果表明,NTHC储锂性能最好,在0.1 A/g时,NTHC的可逆储锂容量高达541.2 mAh/g,在0.6 A/g电流密度下,其比容量在经过500次循环后仍高达458 mAh/g.     

生物炭负载金属硒化物复合材料的储锂性能

通过高温对膨化大米进行炭化处理得到米炭(Puffed Rice Carbon, PRC),以米炭(作为生物炭)和商业Sn、Se粉为原材料,采用高能球磨法在氩气保护气氛中球磨48 h,制备了SnSe/PRC锂离子电池负极材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜(含能谱分析)、恒流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗谱等技术对材料进行结构、形貌表征和电化学性能测试.结果表明:在高能机械力作用下,米炭与Sn、Se相互挤压形成合金/碳复合镶嵌结构,提升了体系的导电性能,缓冲了材料的体积膨胀效应,改善了纯合金相的结构稳定性.在电流密度500 mA/g、电压范围0.01~3.00 V条件下进行充放电循环,SnSe/PRC的首次放电比容量较高(704.00 mAh/g),经50次充放电循环后比容量稳定保持在608.90 mAh/g.该材料还具有良好的倍率性能,在较大电流密度下容量仍保持稳定,当恢复至初始电流密度时,容量能恢复到原有水平.利用环境友好且易制得的生物炭材料能有效地改善了SnSe的储锂性能,对金属硒化物在锂离子电池方面的应用有很好的参考价值.     

流变相法合成Li2ZnTi3O8的电化学性能

采用流变相法成功合成了尖晶石Li2ZnTi3O8.X射线衍射(XRD) 分析结果表明所合成的尖晶石颗粒结晶良好.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,所得Li2ZnTi3O8粒径较小,分散较均匀.将所合成的样品作为锂离子电池电极材料,采用充放电测试和循环伏安测试研究了其电化学性能.电化学性能测试结果表明,该材料的放电比容量和循环性能都较好,在0.05～3.0 V 电压下,以100 mA/g进行充放电,首次放电比容量为234.6 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在208.5 mAh/g.     

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%.     

棉籽基炭材料的制备及其电化学性能研究

以棉籽为原料、KOH为活化剂,利用微波辐射脱氢、炭化、活化制得类石墨烯结构炭材料.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和透射电镜(TEM)对材料的晶体结构和形貌进行了表征.通过恒流充放电和循环伏安(CV)对材料的电化学性能进行了测试.结果表明:以棉籽为原料可制备出具有高比表面积的类石墨烯结构炭材料,该材料用于锂离子电池负极,电化学性能优良,并且库仑效率高.材料在充放电倍率为0.5C时,第1周放电比容量达1 817.4mAh/g,第2周放电比容量达到726.5 mAh/g,经过0.5C,1C,2C和5C循环回到0.5C的时,充放电比容量仍保留在648.1mAh/g.     

Sn-Sb-Co复合负极材料的制备及性能

采用化学还原共沉积法制备了Sn-Sb-Co复合材料,用SEM对其形貌进行表征.根据充放电曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱,探讨了材料的嵌/脱锂行为.热处理后的Sn-Sb-Co复合材料呈不均匀粒状的无定形态结构;Sn-Sb-Co复合电极首次充、放电比容量分别为618,1 325 mAh/g,第20循环的可逆比容量为390 mAh/g,库仑效率为92%.     

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.     

有关石墨材料负电极中应否添加乙炔黑的问题

针对锂离子电池(LIB)采用石墨材料作为负极活性材料是否还有必要添加乙炔黑(AB)作为导电剂这一问题进行了详尽研究.粉末电阻率测定结果表明:人造石墨(AG)和天然石墨(NG)的电阻率均低于乙炔黑. XRD分析表明: AG和NG是由石墨微晶组成的多晶体, 结晶度好, 因此电阻率低, 而AB属无定形碳, 因此电阻率高于AG和NG. 恒电流充、放电实验结果表明: 当95%的AG或NG与5% 聚四氟乙烯PTFE组成负电极时, 第三循环放电比容量很大, D3-AG=342.2 mAh/g, D3-NG=363.2 mAh/g, 充、放电效率高η3-AG=94.63%, η3-NG=94.56%, 放电曲线有一低电位平台; 当以95% AB和5% PTFE组成负电极时, 第三循环放电比容量较AG和NG小, D3-AB=303.6 mAh/g, 充、放电效率η3-AB=81.24%, 充放电曲线呈V字形, 无充放电电位平台. 由此可见, AB的综合电化学性能远逊于AG和NG. 上述实验结果证实了采用石墨作为负极活性材料时, 不应再添加AB作为导电剂.     

软硬双模板法制备双介孔炭及其储锂性能研究

以中间相沥青为前驱体,三嵌段共聚物F127和纳米CaCO_3分别为软硬模板剂,采用有机-无机自组装方式制备双介孔炭(BMCs)用作锂离子电池负极材料。借助XRD、Roman、SEM、TEM、氮气吸脱附及恒电流充放电测试对所制双介孔炭材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征,研究了软硬模板剂比例与热处理温度对其孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当中间相沥青、三嵌段共聚物F127、纳米CaCO_3质量比为2∶1∶7时,所制备的双介孔炭材料电化学性能最佳,在100 mA/g的电流密度下,该材料首次放电比容量可达563.2 mAh/g,100次循环容量保持率为81.25%,在2000 mA/g的电流密度下,其放电比容量为206.3mAh/g;随着热处理温度的升高,双介孔炭孔道结构逐渐坍塌,其可逆储锂容量不断降低,在热处理温度为1800℃时降到最低值,当热处理温度进一步升高达到2300℃以上时,因石墨微晶排列有序度大幅提高,有利于锂离子的嵌入脱出,由此导致材料的可逆储锂容量又开始不断增加。热处理温度低于2300℃时,材料的储锂容量主要取决于其内部缺陷及孔隙,在2300℃及更高温度进行热处理时,材料的储锂容量主要为层间插锂容量。