表面活性剂对溶胶－凝胶－水热法合成金红石型TiO2及电化学性能的影响

采用溶胶－凝胶－水热法,以钛酸丁酯为原料,分别用十六烷基三甲基溴化铵(CATB)、十二烷基苯磺酸钠（LSA）、六次甲基四胺（HTM）3种表面活性剂,制取特殊形貌的TiO2．扫描电子显微镜和粉末X射线衍射仪测试结果表明,所合成产品具有花簇状的微纳米结构,都为金红石型TiO2．表面活性剂不影响TiO2的晶型,但影响TiO2的形貌、尺寸及分散度．阳离子表面活性剂CATB有利于提高TiO2的分散度,改善团聚程度;HTM利于TiO2自组装成由纳米棒构成的球形颗粒．以CATB表面活性剂制备的TiO2作为锂离子电池负极活性材料,充放电和阻抗测试结果表明,在167.5mA/g电流密度下放电比容量达128mA/g,循环50次后,放电比容量仍保持为110mAh/g,显示了该电极材料的潜在价值．     

纳米片组成CuS微球的制备及在锂离子电池中的应用

在不使用表面活性剂也不利用模板的情况下,利用水热法合成出了由纳米片组成的CuS微球.从SEM图上可以看出纳米片的厚度在4~21 nm范围内,微球的大小在1~2μm之间.原料硫脲和硝酸铜的摩尔比对CuS微球大小和形状有影响,摩尔比越大,组成微球的纳米片越厚.纳米片组成的CuS微球用作锂离子电池材料,表现出高的放电比容量,612.9 m Ah/g,但是衰减非常严重,在循环5次后,容量仅为46.6 m Ah/g.     

SnO2@C锂离子电池负极材料的制备及其性能

通过回流法制备了SnO2纳米小球，再以-环糊精作为碳源通过水热法制备得到SnO2纳米小球/C复合材料. 扫描电子显微镜和粉末Ｘ射线衍射仪测试结果表明，所合成复合材料为直径约为30~40 nm的纳米小球，在SnO2的外表面可以看到一层均匀的碳层的包裹. 通过碳的包裹，材料的结构稳定性和导电性增加. 在100 mA/g的电流密度下，200次循环后，放电比容量稳定在749 mAh/g，而在大电流充放电后（100 ~ 800 mA/g），再次回到100 mA/g的电流密度时，放电比容量仍能保持在620 mAh/g.     

SnO_2/石墨烯负极材料的制备与电化学性能

为了提高锂离子电池锡基负极材料的比容量,以SnCl_4·5H_2O和石墨烯为原料,通过气相沉积法和高温烧结制备了SnO_2/石墨烯复合材料,并研究了不同烧结温度对SnO_2/石墨烯复合材料电化学性能的影响. SnO_2颗粒沉积并嵌入在石墨烯的层间,石墨烯的层状结构能够缓冲SnO_2的体积膨胀,进而有效提高材料的循环稳定性.利用电子扫描显微镜、X线能谱和X线衍射等表征方法和循环伏安等电化学性能测试方法对材料进行表征和分析.结果表明:当烧结温度为400℃时,材料的电化学性能最好,在电流密度为100 mA/g时,充放电循环50周后,其放电比容量仍能保持在716.6 mA·h/g;在电流密度为1 A/g时,放电比容量为431.9 mA·h/g.因此,该材料在商用锂离子电池领域具有潜在的应用前景.     

三维网络状SnO_2/C纳米链的制备与表征

提供了一种工艺简单,原料易得,过程消耗低的制备三维网络状SnO_2/C纳米链的新方法。首先利用丁烷燃烧得到三维网络状结构的碳纳米材料,然后通过常压化学气相沉积法在碳表面沉积SnO_2得到了三维网络状的SnO_2/C复合纳米材料。进一步利用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)以及X射线衍射仪(XRD)对制备的SnO_2/C复合纳米材料的形貌、成分及晶体结构进行表征。结果显示,制备的三维网络状SnO_2/C复合纳米材料为表面包裹金红石型SnO_2纳米颗粒的碳链(SnO_2/C纳米链)相互交错而成。与此同时,对三维网络状SnO_2/C纳米链可能的生长机理进行了初步的探讨。     

SnO_2-NiO多孔纳米纤维负极材料的电化学性能

通过静电纺丝包含聚丙烯腈(PAN)、SnO_2和NiO前驱体的溶液及其随后的煅烧过程制备出SnO_2-NiO多孔纳米纤维.使用XRD、SEM、TEM、氮气吸附脱附、循环伏安测试以及充放电测试对制备的多孔纳米纤维的形貌、晶体结构、孔结构以及电化学性能进行测试,结果表明:多孔纳米纤维由四方相SnO_2和立方相NiO纳米粒子构成,纳米粒子的尺寸为~5nm,纳米粒子之间孔隙为~5nm;SnO_2-NiO多孔纳米纤维具有良好的电化学性能,在50mA/g的电流密度下循环100圈后,其可逆容量保持在637mA·h/g,未出现明显的容量衰减现象,电流密度提高至800mA/g,其可逆容量仍有505mA·h/g,其良好的电化学性能是因为其具有多孔的一维纳米结构.     

石墨烯-四氧化三铁微球复合材料的制备及锂离子电池负极性能

采用水热合成法制备了Fe_3O_4微球,并基于静电引力自组装机制,合成了石墨烯-Fe_3O_4微球复合材料(GEFe_3O_4).Fe_3O_4微球在石墨烯表面均匀分布,且实现了石墨烯对Fe_3O_4微球的部分包覆.电化学测试结果表明,在92.6m A/g电流密度下,Fe_3O_4微球的首次放电容量为938.3 m Ah/g,经30次循环,其放电容量衰减为192.5 m Ah/g;GE-Fe_3O_4的首次放电容量为840 m Ah/g,第30次循环的放电容量达803.5 m Ah/g;电流密度升至463 m A/g,经50次循环,GE-Fe_3O_4的放电容量仍有306.6 m Ah/g.与单纯Fe_3O_4微球相比,GE-Fe_3O_4复合材料的锂离子电池负极性能获得显著改善.     

溶胶凝胶辅助高温球磨合成LiCr_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、醋酸铬、醋酸锰为原料,用溶胶凝胶辅助高温球磨法合成了尖晶石型LiCr_xMn_(2-x)O_4(x=0.05,0.1,0.2)正极材料.研究了掺杂不同量Cr对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂的LiMn_2O_4对比.结果表明:掺杂Cr后材料的容量保持率相对LiMn_2O_4有很大提高;材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,当x=0.2时放电比容量已低于LiMn_2O_4;当x=0.05时,所制备产物的充放电性能最佳,在0.1倍率下,首次放电容量达到119.6 m Ah/g,循环40次后放电容量保持率为97.4%.而且,从0.1到2.0不同倍率下循环100次后放电容量保持率为96.3%.     

磷铁为原料合成电池正极材料磷酸铁锂的研究

从资源的综合利用出发,将磷铁通过物理、化学处理合成Fe PO4,以Li2CO3、葡萄糖、合成的Fe PO4为原料,通过固相法制得Li Fe PO4。用X衍射分析、扫描电镜能谱分别对其结构、表面形貌、各元素含量进行分析;在0.1C下首次充电容量为158.3 m Ah/g,放电容量为137.7 m Ah/g,50次充放电循环后容量为88.5 m Ah/g,与同等条件下利用市售某公司生产的Fe PO4制备的Li Fe PO4相比,首次放电容量比市售某公司的高出16%。     

金属锡复合二硫化钼(Sn/MoS2)的制备及电化学性能研究

以(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为钼源,以Sn_Cl_2·2H_2O为锡源,采用简单的溶剂热法经低温退火合成SnO_2-MoO_3前驱体;再进一步与硫氰化钾水热反应经低温煅烧即可得到Sn/MoS_2复合物.通过XRD,SEM等对合成材料的结构和形貌进行表征,采用恒流充、放电系统对合成材料的电化学性能进行了测试.结果表明:所合成的纯MoS_2纳米结构在作为锂离子电池负极材料时,具有较高的初始放电容量,但循环性能较差.所制得的Sn/MoS_2复合材料,大大改善了MoS_2的循环性能.当电流密度为100 m A·g~(-1)时,在0. 01 3. 0 V的电压窗口下循环70次后,Sn/MoS_2复合物的放电容量可以保持在725 m Ah·g~(-1),具有较高的可逆比容量和优良的循环性能,为研究高比容量和循环性能稳定的新型锂离子电池负极材料提供了实践依据.     

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。     

水热法制备纳米SnO2电极材料及其储锂性能

以SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇400(PEG400)和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O为主要原料,采用简单的水热法制备了SnO₂负极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其组成和微观形貌,并采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)对样品进行电化学性能测试.结果表明:添加PEG400可以有效改善SnO₂表面形貌,减少其团聚现象并且使其电化学性能明显提高.当添加量为10 mL时,合成的SnO₂具有良好的循环及倍率性能,首次放电比容量为2 774 mAh/g,循环50次后放电比容量为600 mAh/g,电化学性能较改性前的SnO₂有了明显改善.     

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.     

醋酸盐体系无焰燃烧合成LiMn_2O_4及性能研究

以醋酸锂和醋酸锰为原料,浓硝酸为辅助氧化剂,在温度600℃、时间3 h下采用无焰燃烧合成尖晶石型Li Mn2O4锂离子电池正极材料,研究了不同浓度硝酸对制备尖晶石型Li Mn2O4的影响.通过XRD和SEM分别研究了产物的物相组成及微观形貌;通过电性能测试研究了产物的比容量变化.实验结果表明,当n(Li)∶n(Mn)=1∶2(mol/mol)时,可得到Li Mn2O4单相,硝酸浓度对燃烧产物颗粒影响也较大;硝酸浓度为15 mol/L时产物初始放电比容量为112.1 m Ah/g,40次充放电循环后,放电比容量为99.0 m Ah/g,容量保持率为88.3%,具有较好的容量及存储性能.     

Electrochemical properties of CoFe3Sb12 as potential anode material for lithium-ion batteries

A skutterudite-related antimonide, CoFe3Sb12,was prepared with vacuum melting.XRD analysis showed the material contained Sb, FeSb2, CoSb2 and CoSb3 phases.The electrochemical properties of the ball-milled CoFe3Sb12-10wt% graphite composite were studied using pure lithium as the reference electrode. A maximal lithium inserting capacity of about 860 mAh/g was obtained in the first cycle.The reversible capacity of the material was about 560mAh/g in the first cycle and decreased to ca.320 mAh/g and 250 mAh/g after 10 and 20 cycles respectively.Ex-situ XRD analyses showed that the antimonides in the pristine material were decomposed after the first discharge and that antimony was the active element for lithium to insert into the host material.     

钕离子掺杂锰酸锂纳米颗粒的自蔓延燃烧制备与性能研究

采用自蔓延燃烧法制备钕离子掺杂锰酸锂(LiMn_1.99Nd_0.01O₄)纳米颗粒,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能.结果表明:钕离子掺杂不影响晶体结构,但可减小LiMn₂O₄颗粒粒径,进而提高其电化学性能.在0.2C倍率下的放电比容量高达125.6 mAh·g^－1.在1C倍率下的首次放电容量为118.4 mAh·g^－1,循环100次后的放电比容量为110.4 mAh·g^－1,容量保持率为93.2%.     

二次锂电池用PVDF-HFP/SiO2复合聚合物隔膜的研究

采用倒相法制备了二次锂电池用的聚偏氟乙烯–六氟丙烯复合聚合物(PVDF-HFP/SiO₂)隔膜，测定了它的吸液率、电导率、机械强度等性能，并通过扫描电镜对其形貌进行了分析。研究结果表明， PVDF-HFP/SiO₂隔膜具有较高的吸液率、电导率和韧性：电解质吸收率达184.4%、 室温电导率为1.20mS/cm、断裂伸长率高达163%。利用PVDF-HFP/SiO2隔膜装配的二次锂电池的首放比容量为834.8mAh/g，第40次的放电比容量达到400mAh/g, 循环效率达到99.8%以上，表现出良好的电化学性能。     

电沉积制备Ni_3S_2/Ni锂离子电池复合负极材料

以NH4SCN为硫源,在水溶液中电沉积制备Ni3S2/Ni复合材料.利用EDS、SEM、XRD分别对该复合材料进行组分、形貌、晶体结构的表征与分析,并将所制备的复合材料与Li片组成电池,研究其电化学性能.结果表明NH4SCN的浓度对复合材料的形貌及电性能有显著的影响.如在NH4SCN浓度为0.1 mol/L时,该复合物由亚微米颗粒组成,此时的电化学性能最好,首次放电比容量达到240.4 m Ah/g,容量保持率为89.35%.     

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.     

葡萄糖的添加对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的影响

采用溶胶凝胶法制备合成富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂,在前期配制金属离子溶液时,通过添加不同量的葡萄糖（葡萄糖添加量分别为试剂总质量的0,6%,12%,36%,48%）来分析其对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的结构、形貌、电化学性能以及倍率性能的影响.恒流充放电测试结果显示,少量葡萄糖（6%,12%）加入,可以明显提高材料首次放电比容量.0.05C首次放电比容量由未加入葡萄糖材料的174 mAh/g提升至添加12%葡萄糖材料的265.9 mAh/g.倍率性能测试结果显示,葡萄糖的加入可以明显提高材料倍率性能.其中葡萄糖添加量为48%的材料倍率性能最好,首次放电比容量达到141 mAh/g,经过0.05C,0.1C,0.2C,0.5C,1C循环测试后再进行0.1C循环测试30次,放电比容量为110 mAh/g,容量保持率为78%.