二次锂离子电池炭电极材料的制备

对经不同离子交换的聚苯乙烯阳离子交换树脂进行了高温炭化处理 ,制备成具有高度分散状态的金属炭复合材料。考察了将这些金属炭复合材料作为二次锂离子电池炭电极的电化学行为。实验结果表明 ,掺杂不同离子的炭电极具有充、放电的不可逆性 ,其充、放电容量也有明显的差别。采用聚苯乙烯阳离子交换树脂制备二次锂离子电池炭电极材料时 ,炭化处理的温度并不是越高越好。在一定温度范围内 ,低温处理样品的充、放电容量反而高于高温处理样品     

二次锂离子电流炭电极材料的制备

对经不同离子交换的聚苯乙烯阳离子交换树脂进行了高温炭化处理，制备成具有高度分散状态的金属－炭复合材料。考察了将这些金属－炭复合材料作为二镒锂离子电池炭电极的电化学行为。实验结果表明，掺杂不同离子的炭电极具有充、放 电的不可逆性、其充、放电容量也有明显的差别。采用聚苯乙烯阳离子交换树脂制备二次锂离子电池炭电极材料时，炭化处理的温度并不是越高越好。在一定温度范围内，低温处理样品的充、放电容量反面高于高     

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％.     

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。     

可充电水系锌离子电池无机非金属涂层研究进展

介绍了可充电水系锌离子电池(ZIBs)作为一种新兴电池储能技术,其高安全性、高能量密度和低成本等优势,以及当前制约锌离子电池发展的问题.并且从高性能锌阳极的设计出发,分析了无机非金属涂层抑制锌枝晶生长的作用机理.根据不同的涂层材料,综述了无机非金属材料涂覆锌阳极的研究进展.     

纳米结构水系NiCo/Fe电池材料的制备及电化学性能的研究

可充电的水系电池由于价格低廉、电极材料来源丰富和使用安全等优势而得到研究者们广泛关注.但是其在实用中还存在着能量密度和功率密度不足的问题.该研究以针状NiCo2O4纳米棒为水系电池正极材料,以Fe3O4纳米棒为负极材料组装成了一种NiCo/Fe电池储能器件.该储能器件表现出了优异的可充放电性能,在1.2 kW/kg功率密度下(1 A/g),其最高容量可达207.7 Wh/kg(173 mAh/g),在24 kW/kg(20 A/g)的高速率充放电速率下,其容量仍能保持70.8 Wh/kg(59 mAh/g).此外,得益于正负电极材料均为阵列结构并与基底结合牢固,该储能器件表现出优良的循环性能,即在电流密度为5 A/g下经过2 000次循环后容量仍保持近80%.     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯(MnO/rGO)复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰(p-MnO)更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的掺杂

为了降低磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)材料成本并提高材料中活性元素V的利用率,该文采用溶胶凝胶/碳热还原法合成了球形锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3及其掺杂不同金属离子(Al3+、Cr3+、Y3+、Ti4+)的衍生物。电化学测试结果表明,经摩尔分数x为5%的金属离子掺杂修饰后的Li3V2(PO4)3材料的首次充放电容量及循环性能均优于经x=10%的金属离子掺杂的材料。其中Al3+和Ti4+的掺杂更加有效,在3.0~4.8 V、0.5 mA下、摩尔分数为5%的Al3+和Ti4+掺杂后的Li3V2(PO4)3样品中首次充电容量分别为178 mAh.g-1和174.9mAh.g-1。80次循环后放电容量均保持在123 mAh.g-1左右。     

简单合成四氧化三锰多面体与氮掺杂蜂窝碳的复合材料作为高性能锂离子电池负极材料

由于四氧化三锰基氧化物负极材料体积变化大、导电性差,且其循环寿命短,倍率性能差,阻碍了它们的发展。在这项研究中,我们使用一种智能且简单的合成方法成功地制备了四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料。四氧化三锰纳米多面体生长在氮掺杂蜂窝碳上,这明显减轻了充放电过程中的体积变化,而且也改善了电化学反应动力学。更重要的是,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料中的Mn–O–C键有利于电化学可逆性。四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料的这些特征是其优异电化学性能的原因。当用于锂离子电池时,在1 A·g?1下进行350次循环后,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳负极表现出598 mAh·g?1的高可逆容量。即使在2 A·g?1下,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳负极仍能提供472 mAh·g?1的高容量。这项工作为合成和开发锰基氧化物储能材料提供了新的前景。     

包覆和掺杂对锂离子电池石墨负极材料的影响

从石墨改性的本质出发,综述了锂离子电池石墨负极材料的改性方法:表面包覆法和掺杂其它元素等。通过改性处理,可有效降低石墨的比表面积,从而大幅度提高石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率,改善电池的循环性能。     

镁、锑掺杂对LiCoO2材料电化学性能的影响

采用SEM、XRD、恒流充放电等方法研究了镁、锑元素掺杂对LiCoO2材料电化学性能的影响。结果表明,镁、锑掺杂在不改变材料晶体结构的情况下,对材料的电化学性能有显著改善作用。两种元素共同掺杂的情况下对LiCoO2材料循环性能以及倍率性能的提升最为明显。     

钛基材料用于锂硫电池正极改性研究进展

锂硫电池因其高比容量、高能量密度和低成本等特点已被视为超越锂离子电池的下一代可充电电池。由于反应产物可溶性多硫化物的穿梭效应和循环中硫电极的体积膨胀导致电池的循环寿命较差。为了解决锂硫电池中存在的问题,研究人员开发了多种纳米结构的金属材料。总结了利用钛元素和钛基化合物（包括钛基氧化物、钛基硫化物和钛基氮化物）与硫的反应形成牢固化学键,通过金属基复合材料的结构设计来提升锂硫电池的综合性能。     

CuO掺杂纳米SnO2锂离子电池负极材料的合成与电化学性能

以SnCl₄·5H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用化学共沉淀法制备了CuO掺杂的纳米SnO₂粉末.运用X射线衍射、扫描电镜等手段对合成粉末进行了表征.将合成粉末作为锂离子电池负极材料,研究了其充放电容量、循环性能和交流阻抗等电化学性能.结果表明：采用化学共沉淀法可以得到平均粒度为87 nm的CuO掺杂的纳米SnO₂粉末;在SnO2中掺入CuO,并没有改变SnO₂的结构,但能够有效抑制SnO₂粒子的长大;CuO掺杂的纳米SnO₂粉末的可逆容量可以达到752 mA·g^-1,经60次循环后,CuO掺杂的纳米SnO₂粉末的容量保持率分别为93.6%,优于纳米SnO₂ (92.0%),掺杂CuO改善了纳米SnO₂的循环性能.     

镍掺杂SnO2纳米微球锂离子电池负极材料的制备及其性能

利用简单的一步水热法制备高性能的镍掺杂SnO₂ 纳米微球锂离子电池负极材料. 利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、高分辨率透射电镜(high resolution transmission electron microscope, HRTEM)、拉曼分析仪、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪以及电化学性能测试仪器(如蓝电测试系统、电化学工作站)分别研究了镍掺杂对SnO₂ 微观形貌、组成、结晶行为及电化学性能的影响, 并得到了最佳反应时间. 实验结果表明：与纯SnO₂相比, 镍掺杂SnO₂ 纳米微球表现出了更好的倍率性能和优异的循环性能. 特别地, 反应时间为12 h 的5 % 镍掺杂SnO₂ 在100 mA/g 电流密度下的首次放电比容量为1 970.3 mA·h/g,远高于SnO₂ 的理论容量782 mA·h/g. 这是因为镍掺杂可适应庞大的体积膨胀, 避免了纳米粒子的团聚, 因此其电化学性能得到了显著改善.     

Al掺杂4H-SiC第一性原理计算及二次离子质谱分析

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用CASTEP软件建立了4H-SiC重掺杂模型,对通过激光辐照固态Al膜制备的p型重掺杂4H-SiC薄膜的晶体结构和电子结构进行了计算分析,研究获得不同浓度Al掺杂4H-SiC的能带结构和态密度.结果表明,随着Al原子掺杂浓度的增大,辐照样品禁带宽度随之减小,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.结合二次离子质谱测试分析,得到Al掺杂浓度随辐照层深度的变化规律,Al掺杂浓度在30 nm范围内较为均匀,约为1×10^20cm^-3.证明KrF准分子激光可以实现4H-SiC之Al原子重掺杂,随着深度的增加,激光能量密度逐渐降低,4H-SiC内Al原子掺杂浓度相应降低.验证了激光辐照Al膜掺杂所制备4H-SiC样品的p型半导体特征,得到了Al掺杂浓度随激光辐照深度的变化规律.     

离子掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能的影响

采用一步高温固相合成法制备橄榄石型锂离子电池正极材料LixFe（1-y）MoyPO4／C,着重研究了不同锂铁比和铁位钼元素掺杂对材料的充放电性能的影响．结果表明：当Li：Fe=1．03：1时,磷酸铁锂的放电比容量和充放电循环性能最佳,首次放电比容量最高为100．8mAh／g;在富锂基础上,Mo掺杂的浓度为Li1.033Mo0.01Fe0.97PO4／C时,材料表现出的电化学性能最好,所能达到的最大比容量为144．8mAh／g．     

镁离子掺杂对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

为了提高正极材料LiFePO4的电化学性能,采用两步固相法合成LiFe1-xMgxPO4/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)复合正极材料,并对所得样品进行XRD、SEM、以及充放电循环性能测试.测试结果表明:掺杂少量的Mg2+并没有影响材料的结构,所得样品都为单一的橄榄石型;充放电结果表明掺杂Mg2+为0.02的样品即LiFe0.98Mg<,002>PO4/C电化学性能最佳,在0.2C倍率下首次放电比容量为149.32 mAh/g,经过50个循环,仍然有138.37 mAh/g,衰减仅率为7.33%.     

碱性锌系列二次电池中无汞多孔锌电极

研究添加少量Bi_2O_3、乙炔黑(AB)对多孔锌电极在碱性溶液中的阳极行为,电结晶形态及自放电速率的影响,得出采用复合添加剂对改善锌电极的性能具有显著的效果,在电流密度为100～400mA/cm~2下,放电性能优于含HgO锌电极,且适于在强电流密度放电,同时,用微电极技术研究,发现添加Bi_2O_3可提高成核速率,改变沉积形态,实验表明,添加Bi_2O_3可减少电极的变形,提高循环寿命;能有效地减缓电极的钝化,防止单电池的反极现象并可抑制因添加AB而引起析氢速率加快的作用。因此,对二次电池特别储备电池具有明显优点和实用价值。     

锂硫聚合物二次电池关键材料研究进展

报告了在复合型纳米硫正极材料、纳米储锂合金负极材料和用原位合成工艺掺入纳米二氧化硅的凝 胶型聚合物电解质的研制方面所取得的进展;所研制的复合型纳米硫正极材料与凝胶电解质及锂金属负极配合 制成扣式实验电池进行测试,容量已达到７００mAh桙g,发现该材料放电电压是现有锂钴氧材料放电电压的一半, 双电池串联可以与现有锂钴氧材料电池互换;采用微乳液新工艺合成的Cu－Sn纳米合金材料,以石墨与金属锡 复合的材料,以及以金属氧化物作为原料,采用乳液法制备碳微球镶嵌金属锡的球形复合材料等高容量负极材 料取得了较大的进展