锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

AlF_3包覆对Li_(1.17)Mn_(0.53)Ni_(0.2)Co_(0.1)O_2正极材料电化学性能的影响

采用控制结晶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.17Mn0.53Ni0.2Co0.1O2,并采用AlF3对其进行包覆,通过XRD、SEM、TEM和电池充放电测试研究了AlF3包覆量对材料结构和电化学性能的影响.TEM观察表明,在颗粒表面形成一层10~20nm厚的AlF3包覆层.电化学性能测试表明,AlF3包覆可有效改善材料的循环性能,提高材料的放电比容量和库仑效率.当包覆量为1%时,样品具有最优异的电化学性能,在0.05℃下的首次放电比容量由未包覆时的228mAh/g提升至274mAh/g,库仑效率高达86.7%;在0.5℃下经50次循环后容量保持率为93%.     

Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2富锂正极材料表面修饰LaF_3及其电化学性能的研究

采用溶胶凝胶方法合成Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2富锂正极材料,通过化学沉积技术在Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2颗粒表面沉积La F3颗粒.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了La F3包覆对材料电化学性能的影响.合成的材料具有α-Na Fe O2层状结构且La F3颗粒均匀包覆在颗粒表面,表面修饰La F3后的样品表现出更高的比容量和更好的倍率性能,电化学性能测试表明La F3表面修饰层有助于缓解电解液中HF对活性材料的腐蚀,降低电荷跃迁电阻(Rct),增强锂离子的扩散能力.     

锂离子电池正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的碳包覆研究

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀方法制备了锂离子电池富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2并对该材料进行表面包碳.X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)实验数据表明,该材料具有层状α-NaFeO2 结构.包碳后材料结构没有变化,表面覆盖上一层纳米级别的颗粒.电化学性能测试结果表明该材料包碳后在0.1 C (1 C＝180 mA/g),2.0 ～ 4.8 V电位范围内首次放电比容量高达259.0 mAh/g.包碳后首次放电比容量,倍率性能,循环性能均得到提高.采用电化学阻抗谱(EIS)研究包碳前后该材料的传荷阻抗,结果显示碳包覆材料的传荷阻抗明显减小,电子电导率得到提高,从而提高电化学性能.     

聚吡咯/海藻酸锰小球的性能研究

将海藻酸钠水溶液滴加到Mn Cl2水溶液中凝固成海藻酸锰小球。海藻酸锰小球吸附吡咯单体,在酸性KMn O4溶液中使吡咯单体氧化聚合成聚吡咯(PPy),得到聚吡咯/海藻酸锰复合小球(MPM)。用红外光谱仪、扫描电子显微镜和电化学工作站表征了复合小球的结构、形貌和电化学性能。结果表明:直径为200⁵00 nm的PPy微球聚集在海藻酸锰小球的表面。随着海藻酸钠在Mn Cl2水溶液的凝固时间增加,MPM的PPy含量偏低,复合小球的电容值减小。这种具有导电和生物相容性的MPM将在新型电极材料领域得到应用。     

不同表面活性剂修饰的钯-镍双金属电极的制备与性能表征

采用电沉积法分别制备以钛网(Ti)为基体材料的聚吡咯(PPy)修饰的、PPy与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、PPy与十二烷基硫酸钠(SDS)、PPy与十二烷基磺酸钠(SLS)联合修饰的钯-镍双金属(Pd-Ni)催化电极(Pd-Ni/PPy/Ti电极、Pd-Ni(CTAB)/PPy/Ti电极、Pd-Ni(SDS)/PPy/Ti电极和Pd-Ni(SLS)/PPy/Ti电极).探讨了不同表面活性剂掺杂对电极电化学催化活性的影响.循环伏安(CV)测试表明,在研究范围内,4个电极的最大氢吸附峰电流值分别为-93、-116、-70、-82mA,Pd-Ni(CTAB)/PPy/Ti电极的电催化性能最优.扫描电镜(SEM)分析了不同表面活性剂的引入对电极表面形态的影响.利用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)分析了电极表面Pd、Ni的负载量.X射线衍射(XRD)测试结果表明4电极都形成了钯镍合金.试验表明,阳离子表面活性剂CTAB的引入使电极具有很好的电催化性能,电化学脱氯潜能大.     

改性球形微晶石墨用作锂离子电池负极材料的研究

为了改善用作锂离子电池负极材料的球形微晶石墨的电化学性能,采用液相浸渍工艺在石墨颗粒表面上包覆一层树脂炭.结果表明:经包覆后,石墨颗粒表面更为光滑,其首次充放电循环效率从包覆前的81.0%提高到了92.7%,且首次可逆比容量也有所增加.     

高性能锂离子电池SiO/C复合负极材料研究

以SiO为硅源,柠檬酸为碳源,通过高能球磨和高温热解制备了一种循环性能优异的锂离子电池SiO/C复合负极材料.采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的物相和形貌进行了表征.具有孔状结构的柠檬酸热解碳对纳米SiO不仅具有良好的包覆效果,也能有效缓冲电化学嵌脱锂过程中硅颗粒释放出来的体积变化.电化学性能测试表明,SiO/C复合负极材料电极循环100次后容量仍高达803.1mA.h/g,容量保持率为89%.     

掺杂锰氧化物的聚乙烯醇基碳包覆复合材料的制备及界面改良优化机制

采用掺杂锰氧化物MnO_x的聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)基碳包覆(CF_0.79@C-MnO_x)对氟化碳(CF_0.79)进行改性.为提升锂氟化碳电池倍率性能,进一步探讨碳化温度、氧化温度和包覆层厚度对制备的CF_0.79@C-MnO_x复合材料电化学性能的影响,以此优化氟化碳包覆层获得界面改良最佳优化机制.实验结果表明:优化碳化温度,可得到导电性最好的碳层;优化氧化温度,可得到结晶性好的锰氧化物;优化PVA和Mn(NO₃)₂浓度来调控包覆层厚度,可进一步改善氟化碳的界面,促进锂离子扩散到氟化碳电极上.微观形貌表征及电化学性能分析均表明,CF_0.79@C-MnO_x-350℃氩气-400℃氧气-0.25mol/LMn(NO₃)₂-0.25mol/LPVA具有最佳的性能,在高的放电倍率下,无论在倍率性能还是电压平台,...     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的改性

采用高温固相反应法在氩气气氛下合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4、Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C,并采用X线衍射、扫描电镜和电化学方法研究材料的结构与性能.研究结果表明:改性后的Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料与Li2FeSiO4具有相同的晶体结构,锰离子掺杂和表面碳包覆有效地提高了材料的比容量和循环性能.以C/16倍率充放电,Li2FeSiO4/C的首次放电容量为112mA·h/g,Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料首次放电容量达122 mA·h/g,充放电循环30次后容量衰减仅为9％.     

LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2正极材料的合成与碳包覆

通过共沉淀-高温固相法合成LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2固溶体正极材料,并通过球磨-低温热解对LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2进行碳包覆;通过XRD,SEM和TEM对包覆前后的样品进行分析和表征.结果表明:球磨包覆前后样品具有层状固溶体结构,但包覆后颗粒粒径有所减小;包覆后LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2 0.1C的放电比容量由包覆前的219 mA·h/g增加到246 mA·h/g,5C的放电比容量由包覆前的60 mA·h/g增加到包覆后的125 mA·h/g.50次循环后容量保持率由94.7％提高至97.8％.包覆后正极材料电荷转移阻抗从原来的62 Ω减小至37 Ω.     

δ-MnO_2纳米线的制备与电化学性能

以MnSO_4、(NH_4)_2S_2O_8为反应物,(NH_4)_2SO_4为模板试剂,利用水热法制备了δ-MnO_2纳米线.分别采用XRD、SEM、N_2吸附/脱附等方法对试样的晶体结构、形貌、比表面积进行了表征.用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗和循环稳定性测试等方法测试其电化学性能.结果表明:δ-MnO_2具有纳米线状结构和较大的比表面积(82.43 m~2·g~(-1)),在6 mol·L~(-1)KOH电解液中,当扫描速率为2 m V·s~(-1)时,δ-MnO_2纳米线的比电容为127.60 F·g~(-1),高于β-MnO_2的比电容(60.89 F·g~(-1)),充放电循环2 500次后其容量和库仑效率保持稳定.在电流密度为0.4 A·g~(-1)时,组装的AC/6 mol·L~(-1)KOH/δ-MnO_2装置的功率密度为36.45 W·kg~(-1),能量密度为10.33 Wh·kg~(-1).     

钛酸锂/石墨烯复合电极材料电化学性能

以锐钛矿型TiO_2和LiOH·H_2O为主要原料,采用球磨喷雾技术辅助高温固相法合成了钛酸锂/石墨烯复合材料.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物相分析和形貌表征,通过恒流充放电和循环伏安测试对其电化学性能进行表征.结果表明:通过该方法制备得到了结晶度高、呈微球形的纯相钛酸锂粉体;掺入石墨烯后,物相结构并未发生改变,且未见其他杂质出现,而晶粒尺寸减小,晶粒形貌由规则外形变为近球形.该种结构改变导致钛酸锂材料的锂离子扩散系数由2.64μm~2/s提高至5.82μm~2/s,是电化学性能提高的内在原因.充放电测试结果表明,首次放电比容量由162mA·h/g提高到182mA·h/g,有望今后得到应用.     

石墨烯包覆SnO2空心球的制备及其锂离子电池负极性能

以K2SnO3为原料,采用简单的水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制得石墨烯包覆SnO2空心球的复合材料.采用SEM、TEM、XRD、N2吸附等温线研究了复合材料的形貌和结构;采用电化学方法研究了复合材料的锂离子电池负极性能.结果表明,复合材料为石墨烯包覆的直径约200～300nm的SnO2空心球,比表面积为140.1 m2·g-1.当放电电流密度为158m A·g-1时,充电比容量为425 mAh·g-1,库伦效率保持为92%以上,复合材料具有良好的循环性能.     

氟化锂及氮化亚铜人工固态电解质膜对锂离子电池正极三元材料的改性

在锂离子电池充放电过程中,电解液与电极材料发生反应,形成的固态电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)随着充放电次数的增加而变厚,这将降低电池的循环稳定性。所制备的人工固态电解质膜(a-SEI)可改善锂离子电池的循环稳定性,其主要成分为使用液相法制备的氟化锂(LiF)、氮化亚铜(Cu 3N)纳米颗粒。通过两种不同路径,将两种纳米颗粒先后在锂离子电池正极三元材料LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2(NCM811)电极片表面和活性材料颗粒表面涂覆生成一层a-SEI。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等材料表征和电化学分析方法,解析a-SEI对锂离子电池循环稳定性的影响。结果表明,NCM811材料表面包覆Cu 3N作为a-SEI的电化学性能最好,相比纯NCM811材料,50周循环后的容量保持率可提升26.5%。     

碳纳米管掺杂及其应用技术研究进展

作为一维纳米材料,碳纳米管(CNT)在电极材料、催化、吸附等诸多领域得到了广泛应用。为了改善CNT的电学、电化学、电催化等性能,可通过掺杂其他元素或化合物对其进行改性。本文综述了近年来CNT掺杂技术及其在燃料电池、锂离子电池、电容器和传感器中的研究进展。掺杂后的CNT常被用作燃料电池电极的催化剂或催化载体,增强了电极的电导率和稳定性;掺杂CNT结合锂盐制备的锂离子电池电极材料,可提高电极和电解质的导电性,最终改善锂离子电池的电化学性能;作为电容器的电极材料,掺杂CNT可提高离子和电子的传输效率,从而提高电容器的能量密度和功率密度;由掺杂CNT制备的复合薄膜作为传感材料,可使其表面活性位点增多,从而增强传感器对目标分析物的响应速度,改善传感器的灵敏度。     

锂铌氧化物包覆改性Li[Li_(0.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的研究

采用高离子导电率、电化学惰性的锂铌氧化物对富锂层状材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2进行包覆改性研究.Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2通过共沉淀-高温固相法合成,不同包覆量的复合材料通过一个简单的化学水解沉积的方法得到.研究了包覆材料的结构随温度变化对其主体材料结构、形貌及电化学性能的影响.XRD测试表明,包覆材料结构从LiNbO3(500℃)、LiNbO3-Li3NbO4(600~700℃)的混合相,到Li3NbO4(800℃)发生递变.包覆材料的电化学循环性能得到提升,混合相存在时尤为显著.     

冷冻干燥石墨烯包覆硫/多孔碳复合正极材料的制备与电化学性能测试

为了缓解锂硫电池在充放电过程中的活性成分流失以及过充电问题,本文采用冷冻干燥与后续热处理方法制备得到还原氧化石墨烯包覆的硫/碳复合材料(S@C/FD-rGO),并将其作为锂硫电池正极材料.电化学性能测试结果表明,还原氧化石墨烯的包覆有效抑制了多硫化物的溶解,所制备的S@C/FD-rGO复合材料的首次可逆容量为965.8mAh·g~(-1),循环100圈后可逆容量为488.3mAh·g~(-1),容量保持率为50.6%,相较于未包覆石墨烯的硫/碳复合材料,电化学性能得到显著提高.     

PPy/Pani复合型导电高分子超级电容器的研究

采用恒电流法在聚吡咯(PPy)和聚苯胺(Pani)的相应单体溶液中制备了PPy和Pani的复合型导电高分子膜电极. 根据循环伏安曲线、充放电曲线和电化学阻抗谱,研究了超级电容器的电容性能. 结果表明, 聚合顺序对复合型导电高分子膜电极的电容性能有很大影响, 以PPy为底层的复合型电极的电容性能远高于其他复合型电极或单层膜电极. 不锈钢/PPy/Pani和不锈钢/PPy/Pani/PPy电极的比电容分别高达196.08 F/g和212.53 F/g.     

基于EDOT原位包覆碳硫复合物锂硫电池的正极设计及其性能研究

锂硫电池被认为是最有前途的高能量密度储能系统,但充电过程中多聚硫化物的溶解限制了活性材料的利用率和循环稳定性,影响了锂硫电池的实际应用.通过电化学聚合电解质中所含的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体,使其在正极碳硫复合物表面原位形成聚乙烯二氧噻吩包覆层.在电池内部原位形成包覆层,可以增加电解液与活性物质的浸润性,提高Li+电导率,从而增加活性物质利用率.通过极性-极性键吸附多硫化物,抑制穿梭效应,从而提高循环稳定性.实验结果显示,添加50 mmol/L EDOT的锂硫电池的初始放电比容量为1155 mA·h/g,200次循环比容量仍高达770 mA·h/g,优于未添加EDOT的锂硫电池.