Fe_3O_4@C锂离子电池负极材料的制备及其性能

首次合成了葡萄糖铁复合物GCFe,以GCFe为前驱体,采用原位煅烧法制备了纳米Fe_3O_4@C复合材料.利用TEM、IR、XRD、XPS、Raman光谱等技术,对该复合材料的结构进行了表征.作为锂离子电池负极,Fe_3O_4@C复合材料呈现出优异的倍率性能和循环稳定性,在电流密度为2 000 mAh·g~(-1)时,放电比容量为825.4 mAh·g~(-1),经过180次循环后,无明显的容量衰减.     

废旧棉纤维构造的石墨化碳/Fe3C复合材料及其储锂性能研究

采用催化石墨化法将废旧棉纤维直接制备成棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料,并将该材料组装成锂离子电池,进行电化学性能表征.结果表明:在煅烧温度为700℃、保温时间2 h、硝酸铁浓度为1 mol/L的条件下,可以制备出棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料.通过SEM、XRD、Raman对样品进行表征,该材料由微米级的棉短纤维基石墨化碳负载纳米Fe_3C构成.在电流密度为0.1 A·g~(-1)条件下,循环100次后,比容量保持在279 mAh·g~(-1),循环寿命稳定.在2 A·g~(-1)条件下进行充放电测试,容量可达134 mAh·g~(-1).与直接碳化的棉纤维基碳材料相比,棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料表现出更优越的电池比容量和倍率性能.该工作将废旧棉织物通过铁离子直接催化石墨化作用,成功地构造棉纤维基石墨化碳/Fe_3C复合材料.制备过程无水洗和酸洗后处理步骤,大大简化工艺流程,为纺织废弃资源转化为锂离子电池材料提供新思路.     

三维SnO2/C/rGO复合纤维膜电极制备及储锂性能

三维(3D)纳米纤维复合膜电极结构设计,避免了电极片制备过程中导电剂、黏结剂的添加,增强了电解液的浸润能力,对改善锂离子电池容量及倍率性能具有重要的价值和意义.采用同步静电纺丝和静电喷雾技术,结合氩气煅烧技术,制备了3D网络结构SnO_2/C/rGO复合纤维薄膜电极.这种由一维(1D)SnO_2/C纳米线组合二维(2D)石墨片构成3D纳米复合纤维薄膜电极,一方面通过碳纤维连续包覆SnO_2颗粒,有利于缓解SnO_2充放电过程中剧烈的体积变化,增强其稳定性;另一方面通过碳纤维与二维石墨烯复合构成3D网络结构,有利于改善纤维膜电极的导电性,进而提高其倍率性能.研究表明,制备的SnO_2/C/rGO复合纤维膜电极展示了其优良的放电容量、倍率性能及循环稳定性.于电流密度为0.4、0.8、1.6、2.4和4 A·g~(-1)时,10次循环后放电容量分别达到797、659、626、534和468 mAh·g~(-1),且当电流密度回落至0.4 A·g~(-1)时放电容量可恢复到709 mAh·g~(-1);4 A·g~(-1)充放电540次电极容量仍可达457 mAh·g~(-1),库伦效率接近100%.     

失效锂离子电池正极材料的再生及电化学性能

以废旧锂离子电池正极材料钴酸锂为原料,将锂与钴元素的比例进行适当调整后,采用高温固相合成制备出LiCoO2材料,并利用XRD、SEM、循环伏安等手段对不同煅烧温度下合成LiCoO2材料的晶相结构、表面形貌及电化学性能进行测试表征.结果表明,经850℃煅烧12h后的LiCoO2材料的性能较好,首次充电容量达143mA.h/g,放电比容量达126mA.h/g,循环30周之后仍保持92%的放电比容量,再生后的LiCoO2材料表现出良好的电化学性能.     

氟掺杂钛酸锂纳米片的制备及其电化学性能

采用一步水热法合成了氟掺杂钛酸锂纳米片,通过扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对其进行表征,并研究其电化学性能.结果表明:氟的掺入对钛酸锂纳米片的结构没有影响,氟掺杂钛酸锂纳米片的倍率性能和循环稳定性优于钛酸锂纳米片;在5A·g~(-1)的电流密度下,F掺杂样品的比容量达101mA·h·g~(-1),在2A·g~(-1)的电流密度下循环1 000次后材料仍具有120mA·h·g~(-1)的比容量,容量保持率为86.2%.     

超级电容器一致性制备及性能分析

选取日本50F活性炭为电极材料,四氟硼酸四乙基氨盐/碳酸丙烯酯为电解液,从极片尺寸、极片所受压力、电极片在电解液浸泡时间研究影响超级电容器一致性制备的因素.结果表明:5组超级电容器电荷转移电阻减小,平均比容量从最初的94.6F·g~(-1)增加到110.8F·g~(-1),提高17.1%;比容量方差从2.92降到0.20,一致性明显提高;经过1 000次循环,比容量保持率均在95.0%以上,循环稳定性强.     

采用包覆和掺杂同步改性策略修复废旧LiFePO4制备高性能正极材料

随着新能源汽车的日渐普及导致动力电池的需求量和报废量呈现爆发式增长，对废旧电池正极材料进行修复再生利用具有重要的环保和经济意义。通过传统浸出方式回收正极材料中有价金属能够实现正极材料的资源化利用，但存在流程复杂、经济效益低、污染严重等问题；而仅通过补锂的方式修复得到的再生正极材料存在循环稳定性差的缺陷。本研究通过固相烧结法补充废旧LiFePO₄中损失的锂离子，并加入葡萄糖促进 Fe3+还原的同时在LiFePO₄表面形成碳包覆层。此外，在补锂过程中加入Mg2+实现修复再生和掺杂改性同步进行。结果表明，再生过程中同步掺入Mg2+可以明显提高晶体结构稳定性以及锂离子扩散系数。再生LiFePO₄正极材料表现出优异的电化学性能。在1 C倍率下，Mg-RLFP的首次放电容量为131.8 mAh?g?1，200圈和400圈容量保持率分别达到98.8%和92.2%；在0.1 C和10 C的倍率下，Mg-RLFP的放电容量分别为142.9·mAh?g?1和95.5 mAh?g?1。研究结果表明，补锂过程中采用碳包覆与镁离子掺杂同步改性的策略能够有效地修复废旧LiFePO₄正极材料。     

WSe_2负载掺氮三维石墨烯的制备及储锂性能

近年来,过渡金属硫族化合物由于具有较高的理论比容量及特殊的层状结构,被认为有希望替代石墨作为下一代锂离子电池负极材料.作为典型的过渡金属硫族化合物,硒化钨(WSe_2)具有与石墨类似的二维层状结构,层间通过较弱的范德华力结合,方便锂离子嵌入和脱嵌.然而,在实际应用中,导电性差、循环过程中体积膨胀等问题制约了其进一步的发展.为了解决以上问题,本文经水热、退火等步骤,制备了将纳米棒状WSe_2锚定在掺氮三维石墨烯上的WSe_2@N-3DG复合材料.电化学测试表明,电流密度为2 A·g~(-1)时,复合材料循环500圈后放电比容量可以达到412 m Ah·g~(-1),在0.1,0.2,0.5,1和2 A·g~(-1)的电流密度下,WSe_2@N-3DG的放电比容量分别达到811,696,576,443和391 mAh·g~(-1),表现出优异的电化学性能.     

以乙炔黑为碳源制备Li3V2(PO4)3/C复合材料

以乙炔黑为碳源,采用溶胶凝胶法分步煅烧制备Li3V2 (PO4)3/C,考察碳包覆量对材料的形貌、结构以及电化学性能的影响.结果 表明,碳包覆没有破坏Li3V2 (PO4)3的单斜结构(P21/n),2倍乙炔黑包覆样(C20-LVP)的结晶度良好,包覆层为7 nm.0.1C倍率下,2倍乙炔黑包覆样的放电比容量由空白样(C00-LVP)的103.6 mAh·g-1提升到120.3 mAh/g,循环60次后放电比容量仍有104.5mAh/g,保持率达91％.     

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％.     

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%.     

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.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及其掺杂改性

采用固相合成法制备了锂离子电池用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过同时加入Cr3 和F对材料进行了体相掺杂改性.用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电循环实验对制备的锂离子电池性能进行了测试.结果表明:未掺杂的LiMn2O4正极材料首次放电容量为115.3mAh·g-1,循环25次后容量降为96mAh·g-1;掺杂Cr3 和F的材料同样具有尖晶石型结构,随掺杂量增加,首次放电容量略有降低,但循环性能有较明显改善,充放电效率提高,其中掺杂量为0.10的样品首次放电容量为111.5 mAh·g-1,循环25次后容量保持率达91.8%.     

钴负载碳气凝胶的制备与电化学性能研究

以聚丙烯腈(PAN),N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和钴盐为前驱体,通过对有机凝胶进行高温碳化得到钴负载碳气凝胶.利用X射线衍射谱(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重分析(TGA)和充放电测试对钴负载碳气凝胶进行结构、形貌和电化学性能的表征分析.结果表明,碳化温度影响产物的形貌及性能,其中700℃碳化的钴负载碳气凝胶钴颗粒分布最均匀,同时具有最好的电化学性能.在50mA·g^(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g^(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g^(-1);在500mA·g(-1);在500mA·g^(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g^(-1),具有很好的倍率性能.     

硼酸对硬炭基负极的结构和电化学性能的影响

在预炭化硬炭前驱体酚醛环氧树脂中掺入硼酸制备含硼原子的锂离子电池硬炭基负极材料.通过X射线衍射仪分析、扫描电子显微镜等对材料的微观结构进行表征,采用氮气吸脱附法测定材料的孔特性和比表面积,利用循环伏安、交流阻抗以及恒电流充放电实验研究材料的电化学性能.结果表明:随着硼酸掺入量的增加,硬炭的层间距、比表面积、孔体积和首次不可逆比容量变小,首次库伦效率提高,硼酸掺入质量分数为10%时,硬炭可逆比容量从332.2mAh·g~(-1)增长到461.1mAh·g~(-1),对应的固体电解质中间相膜的电阻从33.86Ω减少为24.53Ω.     

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.     

锂硅电池负极材料G-Si的制备及电化学性能

硅是一种具有应用前景的负极材料。为了解决在电化学循环过程中由于硅电极体积变化较大、导电性比较差而造成负极材料比容量迅速衰减及其循环性能不稳定的问题,本研究利用溶胶-凝胶法,经过镁热反应制得具有三明治结构的负极材料石墨烯-硅-石墨烯;通过实验研究发现负极材料G-Si-1:1具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 A/g时首次放电比容量为1150 m A·h·g~(-1),循环100周时放电比容量为534.2 m A·h·g~(-1)。负极材料石墨烯纳米片负载硅纳米颗粒的合成路线较为简单,并且具有较高的放电比容量和较好的循环性能,在未来具有较好的应用前景。     

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).     

化学还原-球磨法制备Sn-Co-C负极材料

采用化学还原法得到纳米级Sn-Co粉末,再经过与硬碳粉混合球磨得到Sn-Co-C复合粉体. 复合粉体与锂片组成模拟电池,首次放电比容量为558.4 mAh/g,首次充电比容量为338.5 mAh/g;循环30次后,放电比容量保持在348.2 mAh/g,保持率为62.4%;充电比容量保持在335.4 mAh/g,保持率为99.1%. 充放电比容量较硬碳提高3倍左右.     

Nd_20_3表面包覆对LiC_oO_2电化学性能与结构的影响

采用研磨的方法以稀土氧化物Nd_rO_3对LiCoO_2进行表面修饰.扫描电镜(SEM)表明,Nd_2O_3包覆在LiC_oO_2的表面.对包覆后的LiC_oO_2:正极材料的电化学性能进行了研究,充放电循环测试表明,表面包覆2%Nd_rO_3的LiC_oO_2正极材料的电化学性能最好,以1 C倍率充放电循环(3.0～4.4 V)80周后,放电容量仍可达到141 mAh/g.X射线衍射(XRD)和循环伏安(CV)测试表明,包覆后提高了LiC_oO_2的结构稳定性.