纳米碳管作为锂离子电池负极材料的研究

将两种纳米碳管材料作为锂离子电池负极材料,对其嵌锂行为进行了初步研究。两种材料的首次不可逆容量都很大,这被认为是与电解质在电极材料表面的电化学还原生成的SEI膜有关。对于两种纳米碳管而言,nmcl的不可逆容量远远大于nmc2的不可逆容量,其主要原因是由于nmc1比nmc2的比表面积大。     

锂离子电池多孔硅／碳复合负极材料研究

以硅粉、镁粉和葡萄糖为原料,采用高温固相烧结工艺及水热法制备了循环性能优异的锂离子电池多孔硅／碳复合负极材料．利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对样品物相和微观形貌进行表征,研究了无定形碳包覆量对产物电化学性能的影响．无定形碳的存在,不仅对多孔硅粉的三维孔隙结构起到了支撑作用,也可有效改善复合材料的导电性能并有效缓冲电化学嵌／脱锂过程中多孔硅颗粒所产生的体积效应．电化学性能测试表明,10次循环后,多孔硅／碳复合负极材料平均每周次容量衰减为0．41%,100次循环后其可逆容量仍可维持在608．7mA·h／g．     

锂离子电池纳米碳负极材料的结构与嵌锂行为

采用了一种工业副产品的纳米碳粉作为锂离子电池的负极材料,对纳米碳粉进行了提纯,测定了纳米碳粉的纯度,并对提纯后的纳米碳粉进行了电化学嵌锂性能的研究·充放电实验结果表明,该碳材料首次放电比容量为358 3mA·h/g,首次循环可逆容量为336 4mA·h/g,循环9次后可逆容量保持率为76 1%·TEM观察纳米碳粉的形貌,表明纳米碳粉为球形,直径在30nm左右;XRD测定纳米碳粉的结构,纳米碳粉的d002值介于石墨和软碳材料的d002值之间,为0 3481nm·     

纳米硅@碳高性能锂离子电池负极材料

采用化学气相沉积法,通过在纳米硅表面原位制备碳层而获得具有坚固核壳结构的nano-Si@C锂离子电池负极材料,该材料能有效克服硅负极在充放电过程中出现的体积变化大和电导率低的问题.实验结果表明,nano-Si@C具有优良的电化学性能,首次库伦效率为87.0％,循环100次仍能保持高比容量(1133 mA·h·g-1)和高容量保持率.循环前后的透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)结果证明,紧密坚固的核壳结构使nano-Si@C在充放电过程中保持较好的结构稳定性,有利于电极的循环稳定.     

纳米硅@碳高性能锂离子电池负极材料

采用化学气相沉积法,通过在纳米硅表面原位制备碳层而获得具有坚固核壳结构的nano-Si@C锂离子电池负极材料,该材料能有效克服硅负极在充放电过程中出现的体积变化大和电导率低的问题.实验结果表明,nano-Si@C具有优良的电化学性能,首次库伦效率为87.0％,循环100次仍能保持高比容量(1133 mA·h·g-1)和高容量保持率.循环前后的透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)结果证明,紧密坚固的核壳结构使nano-Si@C在充放电过程中保持较好的结构稳定性,有利于电极的循环稳定.     

蔬菜藤蔓衍生制备高性能锂离子电池硬碳负极材料

以葫芦科丝瓜藤蔓为前驱体,通过高温热解碳化制备具有多级孔结构的硬碳材料;采用扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和氮气吸附-脱附等方法,对制备的硬碳材料进行形貌和结构分析;采用循环伏安和恒流充放电等测试方法,对制备的硬碳材料的储锂电化学性能进行分析.结果表明:丝瓜藤蔓衍生的硬碳材料富含微孔、介孔多级孔结构,在一定...     

锂离子电池负极热解碳材料的研究

用正交试验设计和极差、方差分析的方法,研究了热解酚醛树脂碳材料,该材料第１周放电容量为３６０ｍＡｈ／ｇ,充电容量为１４５ｍＡｈ／ｇ,充放效率为４０．３％￣８０．４％,嵌入深度为０．９７,符合锂离子二次电池负极材料的应用要求。并在最优条件下对几种聚合物或有机混合物进行了热解,获得的碳材料具有较优的充放电性能,其中沥青和掺杂磷的沥青的热解碳材料具有优良的嵌锂充放电性能,非常适宜用作实际的锂离子二次电池     

CuO作为锂离子电池负极材料的研究进展

负极材料是影响锂离子电池性能的主要因素,CuO材料由于其理论比容量高(670mAh/g)、化学和热稳定性好、易合成、资源储量丰富及环境友好等优点备受人们的关注.主要对CuO材料作为锂离子电池负极材料的储锂机理、制备方法和对材料进行改性提高其电化学性能的方法进行综述,展望了CuO电极材料的研究趋势和发展前景.     

纳米CoOOH颗粒的合成及其作为锂离子电池负极材料的研究

以CoSO4·6H2O和NaOH为原料,采用共沉淀法,在一定温度下反应一段时间得到深棕色产物.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),热分析(TG-DTA),恒流充放电测试等方法对所产物结构,形貌,大小等进行分析表征及电化学性能测试.实验结果表明,产物为分散均匀的200nm CoOOH颗粒,且该材料作为锂离子电池负极材料,首圈放电容量达到2 100mAh·g-1,循环20圈后,放电容量保持800mAh·g-1.此方法合成的纳米尺寸的CoOOH作为锂离子电池负极材料具有较好的电化学性能.     

锂离子电池纳米负极材料的研究和开发

综述了纳米材料在负极材料方面的最新研究和开发进展,主要包括纳米金属及纳米合金、纳米氧化物、碳纳米管、具有纳米孔结构的无定形炭材料和天然石墨．由于纳米材料的特有性能,它们的可逆容量均高于目前商品化的负极材料．纳米合金负极材料的实业化存在问题,特别是循环稳定性．碳纳米管则由于制备和纯化,成本过高,规模化生产不容易实施,同时理论方面也有待于进一步的研究,以期提高其电化学性能．具有纳米孔的无定形炭材料的制备温度低,而且容量也比较高,但是对于产业化而言,循环性能和电压滞后现象有待于改进．具有纳米孔的天然石墨负极材料不仅容量高、制备比较简单、成本低,而且具有良好的循环性能,可望达到产业化的要求．     

Preparation and Characterization of Carbon Coated Silicon Nanoparticle as Anode Material for Li-ion Batteries

Silicon has been regarded as one of the most promising anode materials for Li-ion batteries. Its theoretical capacity （4 000 mAh/g） is much higher than that of the commercialized graphite （372 mAh/g）. However, the cycle performance of silicon is poor due to the severe volume expansion and shrinkage during Li^＋ insertion/extraction which results in pulverization of Si particles, eventually losing its Li^＋ storage ability. To solve this problem, nanosized Si particles were utilized and achieved a partial improvement by reducing the absolute volume change. Nevertheless, a new problem was encountered with nanosized material that small Si particles were aggregated to be larger one during Li^＋ insertion/extraction, and then pulverized again. In this work, we have succeeded to improve the cycle performance of nanosized Si particles by synthesis of carbon coated silicon nanopartiele.     

金属有机骨架衍生纳米多孔碳和钛酸锂构筑高性能锂离子混合电容器

锂离子混合电容器兼具锂离子电池的高能量密度特性和超级电容器的高功率密度特性,是一种极具应用前景的新型储能器件.首先通过高温热解金属有机骨架 (metal organic framework,MOF) 前驱体的方法制备了 MOF 衍生的纳米多孔碳材料 (碳化后的沸石咪唑酯骨架结构-8(carbonizedzeolitic imidazolate framework-8, cZIF-8)),该材料具有高比表面积、较优异的孔隙率、良好的热稳定性和高导电性能.以电容型 cZIF-8 电极为正极,电池型钛酸锂 (Li₄Ti₅O₁₂, LTO) 电极为负极,构筑一种新型的 cZIF-8//LTO 锂离子混合电容器.组装的设备最高能量密度达到 44 W·h·kg^-1,最高功率密度为 5 387 W·h·kg^-1,其能量密度明显高于 cZIF-8//cZIF-8 超级电容器 (16.6 W·h·kg^-1. 更为重要的是,cZIF-8//LTO 锂离子混合电容器具有较优异的循环性能, 在 2 A·g^-1 的高电流密度下循环 10000 次后容量保留率高达 85.4%.这种基于 MOFs 材料的锂离子混合电容器能使电化学储能器件在不降低功率性能的情况下有效提升能量密度.     

无粘结剂V2O5纳米线/CNT电极的制备及电化学性能

把羧化的碳纳米管与水热法合成的V2O5纳米线混合超声处理后,直接真空抽滤得到无粘结剂V2O5纳米线/CNT纸.对加入不同含量的碳纳米管的样品,综合考虑比容量和循环性能,其中m（V2O5）∶m（CNT）=1∶1样品的电化学性能最好.当电流密度为30 mA·g-1时,首次放电比容量能达到290.6 mAh·g-1,接近于V2O5的理论比容量,10次循环以后为265.4mAh·g-1,容量保持率为91.32％.当电流密度为600 mA·g-1,首次放电比容量71.2 mAh·g-1,第10次循环为62.5 mA·g-1,容量保持率可达87.8％.     

锂离子电池负极中一步球磨硅碳材料的应用

近年来,硅基类材料的高理论比容量使其在能源存储尤其锂离子电池电极材料的应用受到了广泛的关注。通过简单的高能球磨法制备了硅碳（Si/C）复合材料,同时对比了采用不同硅碳比例进行球磨后的复合材料的形貌及性能情况。球磨 Si/C 复合材料在作为锂离子电池负极时展现了较好的电化学性能,与碳的复合有效抑制了合金硅材料在充放电过程中由于体积膨胀导致的容量快速衰减,同时,碳硅的混合比例对其电化学性能也起到了较大的影响。通过简单一步球磨方法和调控硅碳比例制备高循环稳定性和高容量的改进方式为硅基类材料在锂离子电池中的实际应用拓展了更大的空间。     

构建3D多孔Cu1.81S/氮掺杂碳框架用于超快和长循环寿命钠离子存储

可充电钠离子电池(SIBs)是最重要的电化学储能装置之一,在大规模储能应用中具有广阔的发展前景。然而较大的Na+半径,会导致动力学反应迟缓、离子嵌入/脱出时体积变化引起的容量快速衰减等问题,使得钠离子电池表现出较差的可逆性、循环稳定性和倍率性能,严重限制了它的实际应用。本文以金属硫化物为研究对象,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为碳源,硝酸铜和硫脲为发泡剂,采用溶胶-凝胶和退火工艺,在三维多孔氮掺杂碳基体中嵌入Cu_1.81S纳米颗粒。旨在开发一种合成方法简单易行且具有优异电化学性能的金属硫化物作为钠离子电池的负极材料。通过系统的研究了硫化铜的含量对其结构和性能的影响,结果表明:当铜盐添加量为0.8 g时,此时组装的半电池展现出优异的倍率性能(在20.0 A·g?1电流密度下,具有250.6 mAh·g?1的比容量)和出色的循环稳定性(在10.0 A·g?1下6000次循环保持70%的容量) ,电极材料的电化学性能达到最佳。此外,在全电池测试中也具有较好的倍率性能和循环性能。这些优异的性能与其微观结构有关: 纳米复合材料的多孔结构,它可以缓解Cu_1.81S纳米颗粒在放电/充电过程中的体积膨胀和团聚,促进电子转移和离子扩散,提高电极材料的电导率和结构稳定性。由此可知,构建合理的纳米结构能够改善钠负极材料面临的动力学反应迟缓、体积膨胀等问题,也为高倍率和超稳定转换型材料作为快速充电和长寿命SIBs负极的应用提供了可能。     

纳米LiMn2O4的溶胶-凝胶合成及表征

LiMn2O4是一种优良的锂离子电池正极材料。本文利用溶胶一凝胶法制备了LiMn2O4纳米粉体，使用XRD、TEM和IR进行表征。结果表明纳米样品的平均粒度为32nm。     

两步法修饰多壁碳纳米管

近年来由于碳纳米管具有优异的性能,对碳纳米管的修饰成为众多科学家研究的热点.通过简单的两步法将牛血清白蛋白单分子薄膜修饰在多壁碳纳米管表面.首先在多壁碳纳米管表面液相沉积一层二氧化硅,然后在二氧化硅表面再修饰蛋白质分子,经过交联形成一层蛋白质薄膜.用FTIR和XPS表征样品的成分,并用高分辨透射电镜观察修饰后样品的微观结构.这种方法不但简单还可用来在碳纳米管表面接枝别的生物大分子,二氧化硅性质稳定而且容易去除,所以这种简单的两步法对拓展碳纳米管在生物材料和生物医学等方面的应用具有一定的价值.     

强耦合非晶态Sb

Qiong Jiang  Wen-qi Zhang  Jia-chang Zhao  Pin-hua Rao  Jian-feng Mao 《矿物冶金与材料学报》2021,28(7):1194-1203

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。