NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.     

Mn_3O_4/CNTs正极材料的制备及其电化学性能研究

针对水系镁离子电池正极材料循环不稳定及电化学性能差的问题,采用Mn3O4作为水系镁离子电池正极材料,通过简单的溶液共沉淀法将Mn3O4与碳纳米管(CNTs)原位复合形成Mn3O4/CNTs。经X射线粉末衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、通射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)和循环伏安(cyclic voltammetry,CV)及充放电测试等表征,结果表明CNTs表面均匀附着尖晶石型Mn3O4纳米颗粒,提高了Mn3O4电极的导电性和电化学性能。Mn3O4/CNTs正极材料在100 m A/g下表现出305 mAh/g的比容量及长循环寿命,远高于Mn3O4的电池性能。Mn3O4/CNTs材料作为水系镁离子电池正极材料具有潜在的应用价值。     

锂离子电池硅/石墨/蔗糖碳复合负极材料的制备和电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和蔗糖为前驱体通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的碳硅复合材料(Si/NG/DC).用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了复合材料的组成和形貌结构.恒电流充放电测试表明,Si/NG/DC复合材料表现出较好的电化学性能,它的最高可逆容量达730mA.h.g-1,在测试的45个循环中,从第二个循环开始,容量没有出现明显衰退.交流阻抗(EIS)测试表明,Si/NG/DC导电性的提高和电极结构在循环过程中的稳定性是其电化学性能改善的原因.     

硅/Ag/碳复合负极材料的制备、结构及其电化学性能研究

研究了银包覆和银-碳复合包覆对硅的结构和电化学性能的影响。采用XRD和TEM等手段分析了样品的结构和形貌,并采用恒电流充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗法研究了改性处理前后硅负极的电化学性能。结果表明,硅/Ag/碳复合负极材料中,Ag纳米微粒以晶体的形式分布在硅颗粒的表面,一层无定形沥青炭包覆在硅/Ag复合颗粒的表面,这有利于提高硅颗粒的结构稳定性。电化学测试表明,与硅相比,硅/Ag/炭复合负极材料的电化学阻抗减小,电化学极化减弱,电化学反应的可逆性和循环寿命显著提高,第40次循环的比容量保持在390 m Ah g-1。     

水系锂离子电池正极材料的制备及电性能

采用化学共沉淀法和高温固相反应法制备了锂离子电池梯度正极材料LiNi112xCoxMnxO2.通过X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、充放电测试对材料的微观结构及在水系电解液中的电化学性能进行了研究.结果表明:在pH值为11±0.05,NH3/M为2.25,反应温度为50℃,反应时间为12 h的工艺条件下共沉淀合成的正极材料具有良好的α-NaFeO2层状结构.以Zn片为负极,800℃煅烧15 h制备的正极材料为正极,pH值为9的LiNO3溶液为电解液组合成水系锂离子电池模拟体系,电流密度为5C时的循环性能相对较好.其首次充电比容量为288.9 mAh/g,放电效率为76.7％,20次循环后的充电比容量为26.3 mAh/g,放电效率为97.3％,其容量保持率为9％.     

锂离子电池用纳米Co3 O4 材料的电化学性能研究

采用sol-gel法制备了纳米级Co3O4材料,并用SEM表征了由此材料制备的电极的形貌. 对材料进行了恒流充放电测试,并通过充放电曲线研究了材料的容量和倍率性能. 结果表明,制备的钴氧化物的颗粒尺寸在20 nm左右,材料的可逆容量和电化学循环稳定性较目前商业化的碳材料有较为明显的提高,材料在1 C倍率下的首次可逆容量为964 mAh/g,第60次循环的可逆容量仍可达到786 mAh/g.     

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.     

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 .     

磷酸钒锂材料及全钒锂离子电池性能研究

采用溶胶凝胶、喷雾干燥、碳热还原法合成了球形Li3V2 (PO4)3材料. 与金属锂配对组成半电池时,Li3V2 (PO4)3在4 V和2 V附近都有明显的充放电电压平台,分别对应于V4+/V3+和V3+/V2+电对. 同时以Li3V2 (PO4)3作为正负极材料,组装成2 V级全钒锂离子电池. 对该电池在1.5～3.0 V范围内进行充放电测试,结果表明,该全钒锂离子电池具有优良的电化学性能. 全钒锂离子电池可能成为磷酸钒锂材料应用的新领域.     

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%。     

锂离子电池LiFePO4/聚并苯复合正极材料的合成与改性研究

通过固相法合成了LiFePO4 /聚并苯(PAS)复合材料.纯的LiFePO4电导率仅为(0.1～1)×10-9 S/cm,合成LiFePO4/PAs复合材料电导率为2.0 S/cm,复合材料的电导率提高了10个数量级.LiFePO4/PAS复合材料具有优异的电化学性能,在室温1C倍率下首次放电容量为140 mA·h/g,经过200次循环后容量仍保持最初容量的97.14%.说明通过包覆PAS材料极大地提高了LiFePO4的大电流充、放电容量和循环性能.     

轻度剥离二硫化钼／石墨烯复合材料的制备及其电化学储锂性能

为了增强MoS2的电化学储锂性能,将轻度剥离的商业MoS2与氧化石墨烯悬浮液混合,用液相还原法制备了轻度剥离MoS2／石墨烯复合材料,并对其微观结构和形貌进行了表征。结果表明轻度剥离MoS2的层数明显减少,其表面产生了许多裂纹,复合材料中轻度剥离的MoS2与石墨烯能较好地复合在一起。电化学测试表明与商业化MoS2比,轻度剥离MoSe／石墨烯复合材料具有更高的电化学储锂容量（1022mAh／g）,更好的循环稳定性能和显著增强的充放电倍率性能。电化学阻抗测试表明石墨烯显著降低了电极反应过程中的电子转移电阻。电化学储锂性能的增强主要是由于轻度剥离MoS2层数的明显减少及其表面的许多裂纹,以及轻度剥离MoS2与石墨烯之间的相互协同作用。电化学阻抗测试证明了石墨烯显著增强了复合电极材料的导电性能和电化学贮锂过程中电子传递能力。     

Synthesis characterization and improved electrochemical performance of Li_2FeSiO_4/C as cathode for lithium-ion battery by metal doping

In this paper, Li_2FeSi_(0.98)M_(0.02)O_4/C(M = Mg, Zn, Co, Mn, Ni) was synthesized as cathode material for lithium ion battery by solid-state method. The results show that the materials doped with Mg and Zn at the Si-sites have good initial discharge capacity. Then Li_2FeSi_(1-x)M_xO_4/C(M = Mg, Zn; x = 0.01, 0.02, 0.03, 0.05) were also synthesized via solid-state method. It is concluded that Li_2FeSi_(0.99)Mg_(0.01)O_4/C and Li_2FeSi_(0.98)Zn_(0.02)O_4/C have better initial discharge capacity which is 125 mAh/g and 166.2 mAh/g, respectively. The capacity of Li_2Fe_(0.98)Zn_(0.02)SiO_4/C is 157.3 m Ah/g after 10 cycles at 0.1 C, and the capacity retention rate is 94.6%. The Li~+ diffusion coefficient of Li_2FeSi_(0.98)Zn_(0.02)O_4/C is higher than that of pure phase materials by one order of magnitude. The Li_2FeSi_(0.99)Mg_(0.01)O_4/C and Li_2FeSi_(0.98)Zn_(0.02)O_4/C were tested by XRD and SEM. XRD patterns indicate that the crystal structure of Li_2FeSiO_4 is not changed after being doped with metal ion at the Si-site. The SEM image indicates that no obvious agglomeration is detected in these materials. Li_2FeSi_(0.98)Zn_(0.02)O_4/C processes better electrochemical performance analyzed by EDS、XPS and FT-IR spectra. The data prove that Si~(4+) is successfully replaced by Zn~(2+) in the crystal structure of Li_2FeSiO_4.     

Structure and electrochemical properties of LiLaxMn2-xO4 cathode material by the ultrasonic-assisted sol-gel method

Powders of spinel LiLa_xMn_2—xO₄ were successfully synthesized by the ultrasonic-assisted sol-gel (UASG) method. The structure and properties of LiLa_xMn_2—xO₄ were examined by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electronic microscopy (SEM), galvanostatic charge-discharge test, and cyclic voltammetry (CV). XRD results show that the La³⁺ can partially replace Mn³⁺ in the spinel and the doped materials with La³⁺ have a larger lattice constant compared with pristine LiMn₂O₄. FT-IR indicates that the absorption peak of Mn³⁺−O and Mn⁴⁺− O bonds has a red and blue shift with the increase of doping lanthanum in LiLa_xMn_2—xO₄, respectively. The charge-discharge test exhibits that the initial discharge capacity of LiLa_xMn_2—xO₄ drops off, and the capacity retention increases gradually at C/5 discharge rate with the increase of doping lanthanum, and LiLa_0.01Mn_1.99O₄ has a higher discharge capacity and a better cycling performance at 1C discharge rate. CV reveals that the doping La³⁺ is beneficial to the reversible extraction and intercalation of Li⁺ ions.     

多孔LiFePO_4锂电池正极材料制备及电化学性能研究

聚苯乙烯微球(PST)作模板成功地制备出了三维(3D)多孔LiFePO4锂电池正极材料,并与传统固相法制备的LiFePO4比较,分析形貌、性能差异.结果显示,固相法合成的LiFePO4近似呈球形,颗粒大小不均,平均粒径约80~220nm.而模板法合成产物具有3D多孔结构,孔径较为均匀.BET测试显示,3D多孔LiFePO4比表面积较大,为11.239 8m2/g,单孔体积为0.034cm3/g,而固相法合成产物比表面积为2.003 2m2/g,单孔体积为0.006cm3/g.因此,3D多孔LiFePO4为锂电池中锂离子嵌入和脱出提供便利通道.电化学性能显示,两种方法在3.3~3.5V电压区间有一个较好充电和放电平台,固相法最大充放电比容量为60~70mAh·g-1,而模板法合成的多孔材料其稳定性较好,充放电比容量基本稳定在170mAh·g-1左右.电化学阻抗谱(EIS)分析,多孔的LiFePO4材料其欧姆接触电阻(R1)、电化学反应的电荷转移电阻(R2)和半无限边界条件下的扩散阻抗(W1)较之固相法合成LiFePO4材料均小,3D多孔结构有利于减少因阻抗引起的电池容量的损耗,增强电池的稳定性,提高可逆比容量.     

Fe/HA修饰阳极对MFC产电和脱氮性能的影响

为了选取具有较高氧化还原活性的铁腐殖酸复合物（Fe/HA）作为阳极材料,开展Fe/HA修饰阳极对MFC产电和硝酸盐降解性能影响的研究。通过电沉积法制备Fe/HA修饰阳极,利用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）对Fe/HA修饰阳极的表面形貌特征和活性官能团进行表征;同时采用循环伏安曲线（CV）、塔菲尔曲线（Tafel）和交流阻抗曲线（EIS）对Fe/HA修饰阳极的电化学性能进行测量;并以硝酸盐废水为模拟废水,考察Fe/HA修饰阳极对MFC性能的影响。结果表明：Fe/HA修饰阳极表面具有松散的簇团状结构和氧化还原活性官能团;[JP2]同时,与空白阳极相比,Fe/HA修饰阳极电荷转移量增加了75.82%,交换电流密度增加了14.95%,电荷转移阻抗降低了17.60%;Fe/HA修饰阳极MFC的最大平均输出电压和脱氮效率较空白阳极MFC分别增加了16.52%和6.47%。通过Fe/HA对MFC阳极的修饰,可有效增加阳极表面氧化还原活性官能团的数量和微生物附着的面积,从而提高电子传递效率,实现对MFC产电性能和脱氮效率的提高,本研究可为金属与腐殖酸复合物阳极材料的开发及其在MFC废水处理领域的应用提供理论依据。     

CoMoO4水热法制备及其在锂/钠离子电池中的应用

碳基负极材料比容量低,无法满足高能量密度电池的需求.为了进一步寻找高容量长循环寿命的电池负极材料,采用水热反应法制备了自支撑CoMoO₄负极,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构、形貌进行表征,利用循环伏安法和恒电流充/放电等技术对比研究了材料在锂/钠离子电池中的电化学性能.结果表明,CoMoO₄负极在锂离子电池中的首次可逆比容量为1 403.6 mAh/g,首次库伦效率为146.5%,在100 mA/g电流密度下经50次循环后仍然高达793.6 mAh/g;而CoMoO₄负极在钠离子电池中首次可逆比容量仅为314.2 mAh/g,但经50次循环后容量保持率仍有76.4 %.该自支撑负极无需导电剂和粘结剂,电极材料与泡沫镍结合力强,具有优异的循环稳定性.     

NiCo/纳米SiO2复合镀层的耐腐蚀及其摩擦学性能研究

采用电沉积法在铜基底上沉积了NiCo/纳米SiO2复合镀层和NiCo合金镀层,用扫描电子显微镜、CHI660A电化学工作站及UMT-2M摩擦磨损测试机考查了镀层的表面形貌、磨损形貌、耐腐蚀性能及摩擦学性能.结果表明,纳米SiO2颗粒的加入抑制了NiCo晶体的增长,使得镀层中NiCo颗粒明显得到细化,镀层更加均匀致密;在相同的腐蚀和摩擦条件下,纳米复合镀层的耐蚀性、耐磨性能明显高于NiCo合金镀层;随着镀液中纳米颗粒悬浮量的增加,复合镀层的摩擦系数先降低后增大,当镀液中SiO2纳米颗粒含量为5 g/L时复合镀层的摩擦系数最小.     

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.