Filter Paper-Derived Three-Dimensional Carbon Fibers Film Supported Fe<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> as a Superior Binder-Free Anode Material for High Performance Lithium-Ion Batteries

Highly uniform and tight adhering of Fe₃O₄ particles on carbon fiber film (Fe₃O₄/CFF) is achieved through a simple in-situ thermal oxidation method. Particularly, 3D CFF with interconnected structure can shorten transfer path and buffer the volume expansion during charge-discharge cycling. Herein, the obtained Fe₃O₄/CFF anode exhibits a stable cycling performance and excellent high rate capability. The cell delivers a reversible capacity of 1 711 mAh·g^–1 at a current density of 100 mA·g^–1 after 100 cycles. Even at a high rate density of 2 A·g^–1, the specific capacity also can maintain 1 034 mAh·g^–1 after 100 cycles. The simplified fabrication is featured with low-cost and this binder-free perspective holds great potential in mass-production of high-performance metal oxide electrochemical devices.     

水热法合成高容量的纳米级锂离子电池负极材料钴酸盐

采用水热法制备出了3种不同的纳米级钴酸盐MCo2O4（M=Mn,Zn,Cu）．产物的晶型、形貌分别通过x一射线粉末衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）进行表征．XRD结果表明,3种钴酸盐均属立方晶系,具有尖晶石结构;TEM结果表明,3种钴酸盐均为纳米级颗粒,粒径分别为11～17、16—23和22～26nm．将其作为锂离子电池负极材料进行了恒电流测试,其初始放电容量分别高达1448、1534和1509mA·h·g-1．利用循环伏安法对其反应机理做了初步的探讨．充放电结果说明水热法合成出的纳米级钴酸盐有望成为锂离子电池负极材料．     

Electrochemical Performance of SnO2/Graphite Nanocomposites as Anode Material for Lithium-Ion Batteries

SnO2/ graphite nanocomposites with different SnO2 contents were successfully prepared by a co-precipitation method.The nanocomposites, used as the anode material for lithium-ion batteries( LIBs),were characterized by X-ray diffraction( XRD),thermogravimetric analysis( TGA), and transmission electron microscopy( TEM). The SnO2 particles had the average size of about 15 nm and their distribution on graphite matrix much depended on the contents of SnO2 in the nanocomposites. The galvanostatic charge-discharge cycles were used to investigate the effects of SnO2 contents on the electrochemical performance of these composites. The results show that the initial specific capacities increase with the SnO2 contents. However,the cyclic stabilities are determined by the distribution of SnO2 particles in composites. For55% by weight SnO2/ graphite composites, the initial specific capacity is 740 m Ah g- 1and 70% of the initial specific capacity( 518 m Ah·g- 1) can still be retained after 50 charge-discharge cycles.     

一种新型硅碳复合薄膜材料作为锂离子二次电池负极材料的研究

利用气相沉积技术,制备了SixCy层和C层相间的硅碳复合薄膜材料。XRD测试和Raman光谱测试表明,该硅碳复合薄膜材料具有纳米微晶结构。电化学性能测试表明,该SixCy/C复合薄膜材料,具有较低的充放电平台(0·5V以下),对应的首次放电容量达1200mAh/g以上,经过200次循环,容量保持率高于85%。SixCy/C复合薄膜材料性能的改善,主要原因可能源于活性材料Si中的缓冲骨架以及碳的共同作用,它们的存在改善了复合材料的导电性能,也有效缓冲了在充放电过程中活性组分Si所导致的体积变化。     

一种新型硅碳复合薄膜材料作为锂离子二次电池负极材料的研究

利用气相沉积技术,制备了Si_xC_y层和C层相间的硅碳复合薄膜材料。XRD测试和Raman光谱测试表明, 该硅碳复合薄膜材料具有纳米微晶结构。电化学性能测试表明,该Si_xC_y/C复合薄膜材料,具有较低的充放电平台(0.5V以下), 对应的首次放电容量达1200mAh/g以上, 经过200次循环, 容量保持率高于85%。Si_xC_y/C复合薄膜材料性能的改善,主要原因可能源于活性材料Si中的缓冲骨架以及碳的共同作用,它们的存在改善了复合材料的导电性能,也有效缓冲了在充放电过程中活性组分Si所导致的体积变化。     

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.     

GS-SSCNTs-MnNPs复合材料的制备与锂离子电池负极性能研究

在超声环境下,采用强氧化法将多壁碳纳米管(MWCNTs)切割成长径比小于5的超短碳纳米管(SSCNTs),通过简单的湿化学法将其与MnO_x纳米颗粒(Mn_xNPs)植入还原性氧化石墨烯片层中,热处理后,形成GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等制备材料的形貌结构,采用循环伏安和恒流充放电研究其锂离子电池负极性能.结果表明:GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料在180 mA?g^-1电流密度下具有高达1 100 mA?h?g^-1的可逆容量,且表现出优异的功率和循环稳定性能,循环100圈之后,仍具有高达837 mA?h?g^-1的可逆容量(1 440 mA?g^-1).     

生物模板法制备Mn_2O_3及其用于锂/钠离子电池负极材料研究

为提高动力电池的能量密度,以树叶模板法制备了具有多孔分级结构的Mn_2O_3材料.通过X射线电子衍射技术和扫描电子显微技术分别对材料的晶体结构和表面形貌进行了研究,结果表明制备的G-Mn_2O_3材料具有丰富的孔结构和较小的一次粒径.将制备材料作为锂离子电池和钠离子电池负极材料应用,并对材料的电化学性能进行了研究,与粉末Mn_2O_3材料相比,模板法制备的Mn_2O_3材料在锂离子电池中具有优异的电化学性能.     

锂离子电池5V正极材料LiCoPO4/C的合成与性能

采用高温固相法合成锂离子电池用LiCoPO4/C复合正极材料.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的微观结构和表面形貌进行分析.电化学测试结果表明,在0.1 C倍率下,LiCoPO4/C首次放电容量达到75 mAh.g-1,50次循环容量保持92%.     

微米级锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的合成及性能

对微米级和常规固相反应方法制备的锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的结构和性能进行了比较,并采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD)及慢扫描循环伏安(SSCV)、交流阻抗(EIS)的电化学测试方法对材料进行了表征．结果表明微米级的尖晶石LiMn2O4,颗粒均匀,晶体结晶性好;在10次慢扫描循环伏安曲线中,容量衰减相对较小;从材料的交流阻抗谱中可看出,随着循环的进行,靠近循环伏安峰电位附近的电荷转移电阻变化小．     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂，并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明，700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g，容量保持率为89％。     

煅烧温度对尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的影响

采用溶胶凝胶法合成了Li4Ti5O12负极材料,讨论了合成温度对Li4Ti5O12负极材料的影响。利用X线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试对合成材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:煅烧温度为800℃时,样品为颗粒分布均匀,结晶度良好的Li4Ti5O12;1C倍率时,首次放电容量达到154.6 mA·h/g,循环50次后,容量仍保持在141.8 mA·h/g。     

由羟基磷酸铁制备的磷酸铁锂用于锂离子电池正极材料的性能研究

为了实现废物循环利用及节能减排,以磷化工副产物磷铁废渣、磷酸、过氧化氢为原料合成了羟基磷酸铁进而制备了磷酸铁锂,并采用多种测试方法对产物进行了分析.实验结果表明,当磷酸/过氧化氢配比为1.2/1时合成的羟基磷酸铁的结晶度最好,由其制备的磷酸铁锂首次放电容量可达151.6 m Ah/g,库仑效率达93%.同时,实验过程实现了零污染、低成本,为磷酸铁锂正极材料制备提供了新方向.     

Li_3Ti_4CrMO_(12)负极材料制备及其电化学性能

基于Li_4Ti_5O_(12)结构,设计双离子取代反应,制备了3种新型锂离子负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12)(M=Ni、Ca、Mg),这些取代型负极材料具有与钛酸锂相同的晶体结构.使用球磨、喷雾造粒以及固相合成工艺制备出一次粒子为200~300nm,二次颗粒为多孔球形的新型负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12),并对其电化学性能进行了测试.循环充放电试验结果表明,制备的3种材料中,镁铬钛酸锂(Li_3Ti_4CrMgO_(12))具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.2C下首次放电比容量达158.6mA·h/g.10次循环后,放电容量为148.1mA·h/g,充电容量为149.1mA·h/g,容量保持率和库伦效率均在99%以上,显示了潜在的应用价值.循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明,上述优良性能来自于Mg、Cr取代后导致的材料界面电阻的下降.     

锂离子电池正极材料LiFe(MoO_4)_2的制备及其电化学性质

采用固相法合成纯相的LiFe(MoO4)2材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和超导量子干涉仪(SQUID)对其晶体结构及其磁学性质进行研究,并采用恒流充放电测试研究该材料在3.0~1.0V内的电化学性质.电化学测试表明,LiFe(MoO4)2作为正极材料具有良好的循环性能,稳定比容量为200mA·h/g,充放电效率为98.5%.     

新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3是当今较新型的锂离子电池正极材料之一,其显著优点之一是在大容量动力锂离子电池研发方面拥有巨大的应用潜力.研究表明,Li3V2(PO4)3跟LiCoO2的放电平台和能量密度相同,但是其安全性以及热稳定性要远远优于LiCoO2,同样强于LiMn2O4和LiFePO4.较之LiFePO4,单斜晶系的Li3V2(PO4)3化合物拥有更高的Li+离子扩散系数以及更高的放电电压(3.6V、4.1V和4.6V)和能量密度(用碳包覆后为2 330 mWh/cm3).因此,对近十多年来单斜晶Li3V2(PO4)3的主要合成工艺,碳包覆及掺杂改性等方面的研究进行综述,并对单斜晶Li3V2(PO4)3正极材料的晶体结构、充放电机理、性能特点分别进行了介绍.