MnO2/CNTs复合物的合成及其AZIBs正极材料性能

以乙酸锰和过硫酸铵为原料，通过水热合成法制备MnO₂,再通过超声法制备MnO₂/CNTs复合物.运用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对产物进行表征，并运用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电测试MnO₂/CNTs复合物作为AZIBs正极材料的电化学性能.结果表明：在反应温度140℃,反应时间22 h的条件下，制得的MnO₂产物为β-MnO₂纳米线；将其与CNTs复合后，β-MnO₂的化学结构没有发生改变；在0.1C倍率下循环20次，β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄+0.5 mol/L MnSO₄水溶液中的首次放电比容量为140 mAh/g,较β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄水溶液中的首次放电比容量(45 mAh/g)提高了2倍，较β-MnO₂电极在1 mol/L ZnSO<...     

碳包覆钾离子电池正极材料K0.5Mn2O4.3·0.5H2O的研究

锰基氧化物正极材料具有低成本、高容量和高能量密度等优点,是钾离子电池正极材料研究的热点.然而,由于正极材料与电解液直接接触,发生副反应,导致容量迅速衰减,限制了它的广泛应用.为解决这一问题,对正极材料采用表面包覆的改性策略,以多巴胺为碳源,采用溶剂热法在K_0.5Mn₂O_4.3·0.5H₂O正极材料均匀地包覆碳涂层.碳包覆层阻止了正极材料与电解液的直接接触,有效地抑制了副反应.结果发现:在电流密度为50 mA/g的条件下,添加占正极材料质量10%的多巴胺时,放电容量为89.8 mA·h/g,容量保持率为63.4%,表现出优异的电化学性能,而未包覆的正极材料的放电容量为68.8 mA·h/g, 循环100圈后容量保持率为32%.这种表面涂层策略为提高钾离子电池阴极的循环稳定性提供了一种新的改性方法.     

固相反应制备Li2FeSiO4/C及嵌/脱锂性能研究

本文利用直接高温固相反应,合成制备了锂离子电池正极材料Li₂FeSiO₄及Li₂FeSiO₄/C,并研究了碳复合改性对Li₂FeSiO₄的结构、电导率、嵌/脱锂性能、循环比容量等方面的影响。结果表明,材料的制备工艺流程简单易行,有利于规模化生产;碳复合改性有利于提高硅酸盐正极材料的导电性能,改善材料在成相反应后的粒度分布;特别是碳复合改性有利于提高Li₂FeSiO₄的嵌/脱锂性能和循环比容量,Li₂FeSiO₄/C在0.1C倍率下首次放电容量高达120 mAh/g以上,大大高于未经复合改性Li₂FeSiO₄的20 mAh/g。研究表明,Li₂FeSiO₄是一种很有研究价值和开发潜力的锂离子电池正极材料,碳复合改性可显著克服该材料在电导率、电化学性能等诸多方面所存在的不足和局限。     

多孔Ti3C2Tx/SnSe复合材料的制备及其储钾性能

采用原位氧化-刻蚀法和水热合成法制备了多孔MXene复合材料(Ti₃C₂T_x/SnSe),并对所制备的材料进行了结构表征与电化学性能测试. 结果表明:在0.05 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极具有381.9 mA ·h/g的储钾容量,而相同情况下SnSe电极的比容量仅为119.2 mA ·h/g. 在1 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x /SnSe电极的初始可逆比容量为118.5 mA ·h/g,循环500次的比容量仍保持在35.4 mA ·h/g. 多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极材料优异的电化学性能得益于多孔Ti₃C₂T_x材料的高导电性,它不仅缓解了SnSe的体积膨胀,而且为离子的转移提供了良好的通路.     

花状LiMnO2正极材料的制备及其性能研究

LiMnO₂正极材料因具有高比容量、高能量密度、低成本等优点而被广泛关注,但其较差的循环稳定性影响了进一步大规模应用。采用控制合成Mn₂O₃立方块前驱体后锂化的方法制备花状LiMnO₂正极材料。结果表明,花状LiMnO₂呈现出较好的循环稳定性,在100 mA·g^-1的电流密度下,循环100圈后比容量仍能维持在123 mAh·g^-1。     

SnS2/SnS/NC异质结构微米花的构筑及储钾性能探究

采用水热法制备SnS₂微米花(MFs),以聚多巴胺衍生的氮掺杂碳(NC)作为还原剂和缓冲基质,合成了SnS₂/SnS/NC异质结构微米花(SSNC MFs)作为钾离子电池负极材料。SnS₂和SnS形成的异质界面加快了电荷的转移,进而改善了电化学动力学。同时,NC增强了复合材料的导电性和结构稳定性。因而,SSNC MFs电极在0.1 A/g下,循环50周的可逆比容量为492.4 mAh/g, 2.0 A/g下仍保持在199.6 mAh/g,远大于相同测试条件下的SnS₂MFs电极(分别为132.1和28.4 mAh/g),表现出显著提升的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。     

熔盐法改性K2NiFe(CN)6普鲁士蓝类似物提升储钾性能的研究

作为钾离子电池正极材料,普鲁士蓝类似物的循环稳定性与倍率性能不够理想,本研究使用熔盐对普鲁士蓝类似物K₂NiFe(CN)₆(KNF)进行改性. SEM表征表明熔盐法处理后的样品具有更为粗糙的表面,BET结果表明熔盐法改性后KNF的比表面积由3.0 m²/g提升到157.4 m²/g,并展现出了优异的循环稳定性,在60 mA·g^-1的电流密度下经过100次循环,其可逆容量为56.3 mA·h·g^-1,容量保持率为87.8%. EIS结果进一步证实熔盐法处理后样品阻抗明显减小(从3 954Ω降到2 740Ω)、具有更好的电子传导率.本文使用的熔盐法操作简单,可以在不破坏材料本身的前提下有效提升KNF等普鲁士蓝类似物的电化学性能,是一种有潜力的改性手段.     

纳米SnOx的水热合成及其储锂电化学性能

采用水热法在不同碱性条件下制备了不同形貌结构的SnO₂和SnO纳米材料，研究了两类锡基氧化物作为锂离子电池负极材料的储锂性能. 结果表明: SnCl₂·2H₂O直接水热水解或在碱性较弱时生成SnO₂，当碱性较强(pH>13)时则生成纳米SnO; 与SnO₂相比，SnO因其特殊的交叉网状花簇结构，表现出较高的首次充电、放电容量(1 059、1 590 mAh/g，库伦效率66.6%)、循环稳定性(循环500次，可逆容量达315 mAh/g)和倍率稳定性(在2.0 A/g下的可逆容量达到548 mAh/g). 碱性越强，SnO₂的循环稳定性和倍率稳定性越好，这归因于碱性越强生成的SnO₂颗粒越小，增大了电解液与电极材料的接触面积，缩短了Li+的传输距离，提高了循环稳定性和倍率稳定性. 研究结果为寻找长寿命、高容量负极材料的应用提供了参考.     

Mg2+掺杂对锰酸锂正极材料电化学性能的影响

尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的电压平台高、原料来源丰富、生产成本低廉,但由于Jahn-Teller效应导致晶格畸变和Mn³⁺歧化分解导致过渡金属锰的溶解严重影响电池的循环性能。本文探究了不同Mg²⁺掺杂量对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响。采用高温固相法制备了LiMg₍(x))Mn₍(2-x))O₄(x=0,0.01,0.03,0.05)样品,并对其组织结构和电化学性能进行分析。结果表明,所有样品均为立方尖晶石结构,呈截断八面体形貌。电化学性能测试表明,当x=0.03时,LiMg_0.03Mn_1.97O₄样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率(98.44%),循环稳定性最佳;在0.5 C下循环100圈后仍具有119.3 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达92.62%。     

高性能长循环锌离子电池双金属氧化物ZnMnO3正极材料

通过溶胶-凝胶法制备了一种锰基双金属氧化物ZnMnO₃纳米颗粒材料,首次将其应用于水系锌离子电池正极材料。在300 mA/g的电流密度下表现出高的放电比容量(175 mA·h/g)。在1 000 mA/g的电流密度下放电比容量仍然高达134 mA·h/g。与单金属氧化物相比,ZnMnO₃表现出更优异的循环稳定性和更好的倍率性能。通过非原位的电极表面扫描电子显微镜(SEM)形貌表征,ZnMnO₃在循环过程中能够保持结构的稳定性,从而具有稳定的长循环性能。通过非原位X射线衍射(XRD)分析表明,ZnMnO₃的储锌行为符合嵌入脱出机理。     

废弃印刷线路板浸出液中原位电沉积制备三维结构Cu6Sn5/CNTs合金薄膜电极

锡基材料因具有较高的理论容量而被认为是极具吸引力的锂离子电池负极材料。然而,由于合金化和去合金化过程中存在体积膨胀效应,使得电池容量迅速衰减,限制了其实际应用。本文采用废弃印刷线路板（WPCBs）浸出液作为电沉积液,通过原位电沉积法制备无粘结剂的铜锡合金/碳纳米管（Cu₆Sn₅/CNTs）合金薄膜电极,并探究了电沉积液中碳纳米管（CNTs）浓度对合金薄膜电极的影响。实验结果表明,当电沉积液中CNTs浓度为0.2 g·L?1时,易团聚的Cu₆Sn₅合金纳米颗粒均匀分布在CNTs形成的三维网状结构中,这使得Cu₆Sn₅/CNTs-0.2合金薄膜电极组装的电池表现出优异的循环性能和倍率性能,在100 mA·g?1的电流密度下循环50次后,放电比容量为458.35 mAh·g?1,容量保持率为82.58%;在0.1、0.2、0.5、1.0和2.0 A·g?1的电流密度下放电比容量分别为518.24、445.52、418.18、345.33和278.05 mAh·g?1。该研究不仅为锂离子电池负极材料的制备提供了参考,还为资源化利用废弃印刷线路板提供了一种经济有效的策略。     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...     

Cr掺杂对β-MnO2晶体结构和性能的影响

利用一步水热法制备出β-MnO₂(MO)和5%Cr掺杂的β-MnO₂(CMO),Cr掺杂后MO的(110)晶面间距从0.311 nm增大到0.312 nm,有利于其作为水系锌离子电池正极材料时Zn²⁺在晶体中的脱嵌，显著提高了电池比容量及充放电过程中的循环稳定性.     

电压区间对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/MCMB全电池性能的影响

以LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）为正极、中间相碳微球（MCMB）为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明：以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截止电压下全电池的循环性能更加稳定;在2.8~4.3 V电压区间下,NCM811/MCMB全电池不但具有高的比容量,同时还具有良好的循环性能和充放电可逆性。     

高能量密度全固态锂金属电池Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12基锂硼负极的制备及性能

采用熔融态金属锂与高纯硼粉复合制备了锂硼复合材料并应用于固态电解质(Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂, LLZTO)制作对称电池，对比研究了锂硼复合固态对称电池与锂金属固态对称电池的电化学性能。结果表明:锂硼复合固态电池界面阻抗(约6 Ω/cm2)小于金属锂固态电池的界面阻抗(约103 Ω/cm2)，说明锂硼复合电极和固态电解质接触良好；在400 μA/cm2的电流密度下进行充放电测试，锂硼复合固态对称电池可以稳定循环250次以上，而金属锂固态电池很快失效；锂硼复合固态对称电池在0.1 mAh保持容量下的临界电流密度达到2 700 μA/cm2，在0.1 mA/cm2电流密度下的面容量可达12 mAh/cm2。研究表明该锂硼复合固态对称电池具有优异的循环性能。     

V2O5干凝胶薄膜电极电化学性能的研究

以晶态V₂O₅(c-V₂O₅)为原料,采用熔融淬冷法成功制取了V₂O₅干凝胶(VXG)薄膜电极,以所制备的样品作为正极,金属锂为负极组装了纽扣电池。电化学阻抗谱(EIS)分析表明,在放电过程中 ,几乎没有扩散阻抗的存在。循环伏安(CV)、恒流放电(CD)和充放电(DC)结果显示该样品具有较好的综合性能,以 60mA/ g的质量电流密度充放电,其首次放电比容量高达350mAh/ g,充放电效率可达98%,循环75次后,容量保持率仍可达61%。     

Zn替代Ni对铸态Mg2Ni0.75Zn0.25合金腐蚀行为及放电性能的影响

在电化学过程中Mg₂Ni储氢合金表面极易形成钝化层，这是降低合金电极储氢动力学和放电容量的主要原因。本研究中以Zn元素替代Ni熔炼制备了Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金，分析Zn元素在碱性溶液中的溶解对合金电极放电容量的影响机制。结果表明：Mg₂Ni合金的主相为Mg₂Ni,而添加Zn的Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金中形成了新的物相MgZn₂。电化学反应后，Mg₂Ni合金表面被钝化层覆盖导致合金电极放电容量很低(为16.96 mA·h/g),而Mg₂Ni_0.75Zn_0.25合金晶界处出现了许多Zn溶解后形成的凹槽和裂纹，其合金电极最大放电容量达到了52.22 mA·h/g。可以推断，在电化学过程中Zn和MgZn₂的溶解和脱落降低了Mg₂...     

基于Fe/Fe3O4双相催化剂的高性能硫正极

针对锂硫电池中硫正极所面临的导电性差、体积膨胀、多硫化物穿梭和制备成本高等问题,利用绿色且低成本的重金属离子絮凝剂吸附金属离子来制备Fe/Fe₃O₄-C硫正极载体材料。形貌和结构分析表明,复合材料的三维碳结构上有Fe和Fe₃O₄均匀分布。负载硫后得到的Fe/Fe₃O₄-C-S电极具有优异的电化学反应动力学,在0.1C、0.2C、0.5C、1.0C倍率下分别表现出高达908、640、524、438 mAh·g^-1的比容量,在0.1C倍率下循环100圈后依然能够保持62.9%的初始容量。由此可见,Fe/Fe₃O₄-C复合材料中的三维碳结构既能提高导电性,也能缓解硫的体积膨胀,而Fe/Fe₃O₄双相催化剂可以高效地吸附多硫化物并促进其转化,从而抑制了穿梭效应。     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

FeTiO3/rGO复合材料的制备与电化学性能

以Fe-ZIF为模板合成了TiO₂@Fe-ZIF/GO前驱体,并通过进一步热处理获得锂离子电池FeTiO₃/rGO复合阳极材料。电化学测试结果表明,FeTiO₃/rGO复合材料在200mA/g电流密度下循环300圈后放电比容量为634mA·h/g,在1 000mA/g电流密度下循环400圈后放电比容量仍为536mA·h/g,并且表现出了优秀的倍率循环性能。这种优异的电化学性能归因于ZIF在石墨烯纳米片上的原位生长,使得石墨烯既起到导电框架的作用,又起到体积缓冲剂的作用,克服了过渡金属钛酸盐导电性差、以及多次循环过程中产生的不可逆晶型变化等缺点,提升了负极材料的储锂性能。