0/1/2维混合纳米形貌V2 O5的制备与储锂性能

以P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法结合冷冻干燥技术制备了0/1/2维混合纳米形貌的正交相V₂O₅电极活性材料.利用XRD和SEM表征了样品的结构和形貌,通过循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗谱测试研究了样品的储锂性能.结果显示,这种0/1/2维混合纳米形貌V₂O₅具有较高的储锂容量、优异的电化学循环稳定性和出色的大倍率充放电性能,在1 A/g电流密度下循环500次后放电比容量稳定在117.5 mA·h/g,容量保持率为94.4%,在5 A/g大电流密度下,其放电比容量仍保持在88.2 mA·h/g,性能明显优于未添加P123制备的2D片状V₂O₅材料.     

NiCo_2O_4@C纳米复合材料的水热合成及电化学储锂性能

采用一步水热法合成了棒状NiCo_2O_4前驱体,并通过调节水热反应过程中碳源(葡萄糖)的加入量以及后续热处理条件(气氛、温度)得到了一系列不同的NiCo_2O_4及NiCo_2O_4@C产物,并对这些产物的结构、形貌及电化学储锂性能进行了测试.结果表明,适当的葡萄糖加入量(0.5 g)配合合理的煅烧条件(400℃,氮气气氛)可以获得倍率性能和循环稳定性兼具的NiCo_2O_4@C纳米复合材料.在100 m A/g的电流密度下,该材料的首次充/放电比容量为634.1/767.2 m A·h/g,对应的库仑效率为82.7%,5周后的放电比容量为650.1 m A·h/g,容量保持率为84.74%,且在300 m A/g的高电流密度下可逆比容量仍可保持在225.9m A·h/g.     

钛酸钠纳米管-碳复合材料用作钠离子电容电池负极材料

以二氧化钛、氢氧化钠溶液和葡萄糖作为初始原料,通过水热方法合成了钛酸钠纳米管-碳复合材料。 使用XRD和TEM等方法测试了材料的结晶情况和形貌, 通过氮气吸-脱附和热重实验测试了材料的孔结构和碳含量。 采用复合材料作为负极材料,和石墨正极材料配伍,组装成不对称型电容电池,在钠基有机系电解液中其电压可高达3.5 V。 探讨了负极材料的储能机理,并考察了正负极质量比对负极储钠容量的影响。 电化学性能测试结果显示,电容电池具有较高能量密度和功率密度,其数值分别为72 Wh/Kg和1256 W/Kg,电容电池也表现出了较好的循环稳定性,在0.17 A/g电流密度下,经1000次循环后容量保持率高达100%。     

废旧锂离子电池基石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其电化学性能研究

以废旧手机锂离子电池回收的负极石墨粉制备的氧化石墨烯(GO)和苯胺单体为原料,利用GO活化H_2O_2产生的·OH为氧化剂,采用原位复合法制备了不同质量比的石墨烯/聚苯胺复合材料,通过FTIR、XRD和SEM对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等对其电化学性能进行测试。结果表明,该类石墨烯/聚苯胺复合材料具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA/g时,质量比为1∶10制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(rGO/PANI-10)的比电容达到481F/g,较石墨烯比容量(161F/g)提高了199%,较聚苯胺比容量(351F/g)提高了37%;在500mA/g电流密度下,rGO/PANI-10充放电循环1000圈后,电容保持率为77%,表现出较好的循环稳定性。     

铜包覆多孔硅基材料p-Si@Cu(x)的制备与性能

在球形SiO_2颗粒表面包覆适量的CuO,经还原得到铜包覆的多孔硅复合材料[p-Si@Cu(x)].利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和比表面积分析等手段对样品的组成、物相结构、微观形貌和孔结构进行分析,并初步研究了材料的循环性能和倍率性能.结果表明,铜包覆量x=0.05时,在100 mA/g电流密度下,样品的首次放电容量为3596.9 mA·h/g,首次充电容量为2590.7 mA·h/g,首次库仑效率为72.03%;在1C倍率下可逆容量为1004.9 mA·h/g,0.1C倍率下循环100周后的可逆容量仍为1706.5mA·h/g,容量保持率为76.1%.     

木质素纳米炭的制备及作为锂离子电池负极的性能研究

采用生物炼制工业中残渣提取的酶解木质素与乙酸锌在碱性条件下水热复合, 制备出低分子量木质素/氧化锌复合物(LWL/ZnO), 再通过碳化和酸洗后得木质素纳米炭材料(NLC). 通过对其形貌结构进行表征后发现, NLC呈粒径小于50 nm的纳米颗粒结构, 比表面积为833.25 m²/g, 介孔率高达58.07%, 其中孔径约10 nm的介孔发达. 电化学性能测试结果表明, NLC作为锂离子电池负极材料具有良好的循环性能和倍率性能, 在200 mA/g的电流密度下循环200次后仍能保持705 mA·h/g的可逆比容量.     

二次包覆法制备煤沥青基硅/碳复合物及其锂离子电池性能

本文采用市售纳米硅为硅源,以软化点低、得碳率高、价格便宜的煤沥青作为碳源,通过两步包覆法制备了煤沥青基硅/碳(Si/C/C)复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。 结果表明,所得复合物的粒径在300~350 nm间,Si纳米粒子被C包覆并相互连结成C-Si-C网络结构,其中Si含量为27%的硅/碳复合物(Si/C/C-27%)作为锂电池电极材料表现了良好的储锂性能。 在0.1 A/g的小电流密度下,Si/C/C-27%的放电比容量为1281 mA·h/g;在3 A/g的大电流密度下,其放电比容量仍能保持在582 mA·h/g,表现了良好的倍率性能。Si/C/C-27%在2 A/g的电流密度下经过100次的循环后其比容量保持率为76.61%,表现了良好的循环稳定性。 相比于煤沥青基碳的一次包覆所得的硅/碳复合材料(Si/C),Si/C/C有效提高了Si纳米粒子的导电性并抑制了其在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀。 本文提出的二次包覆的新方法为制备具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料提供了新的研究思路。     

CP@NiAl-LDH复合材料的制备及其超级电容器性能

通过采用简易温和的水热条件制备导电聚合物@镍铝层状双金属氢氧化物复合材料(CP@NiAl-LDH),构建电子/离子的高速传输纳米通道,利用SEM和XRD对复合材料结构形貌进行表征。电化学性能测试结果表明,导电聚合物为复合材料提供一定的赝电容,促进电荷的快速转移,使CP@NiAl-LDH的电容性能得以显著提升。PPy@LDH具有最好的电容性能,在1 A·g~(-1)的电流密度下,其比容量高达3 010.3 F·g~(-1),当电流密度升高到20 A·g~(-1)时,其比电容保持率为73.1%,表现出优异的倍率性能;同时,在10 A·g~(-1)的电流密度下10 000次充放电循环后仍具有88.8%的比容量保持率,具有优异的循环稳定性。这主要归功于NiAl-LDH与导电聚合物之间的协同增强效应。     

应用于水相有机液流电池的双电子紫精化合物

由3-氯-1,2-丙二醇与4,4'-联吡啶通过简单的一步反应得到具有双电子特性的1,1'-双(2,3-二羟丙基)-(4,4'-联吡啶)二氯化物(DHPV²⁺Cl^2-), 其理论比容量为142.56 mA·h/g. 电化学测试结果表明, 该材料有利于提升电池容量, 且还原电位低至-0.807 V(vs. Ag/AgCl). 以NaCl为支持电解质、 DHPV²⁺Cl^2-为负极活性物质、 氮氧自由基哌啶醇(4-OH-TEMPO)为正极活性物质的全电池电压高达1.562 V, 且可在10~100 mA/cm²的电流密度下稳定运行. 采用25 mA/cm²的电流密度充放电, 活性物质的有效利用率为70.90%. 循环100次后的放电容量保持率为98.09%, 每次循环的容量平均保持率为99.93%, 表现出较好的循环性能.     

碳包覆氟化亚铁纳米复合材料的制备及电化学性能

通过高温热分解法制备了碳包覆氟化亚铁纳米复合材料(FeF₂/C), 并对其结构、 形貌及电化学性能进行了研究. 结果表明, 该方法对FeF₂实现了碳包覆, 且形成部分碳化铁(Fe₃C). 电化学性能测试结果表明, 该材料在0.1C倍率下循环100周后的放电比容量达到246.7 mA·h/g, 相比于第2周的容量保持率高达93.6%, 具有良好的循环稳定性.     

镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀法成功制备了片状镍钴氢氧化物,并探究了不同镍钴物质的量比对样品形貌及电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及比表面积孔径分析仪(BET)对样品的结构、形貌进行了表征,并利用循环伏安法、恒电流充放电法等对其电化学性能进行了分析。结果表明,n(Ni)∶n(Co)=4∶1的样品直接用作电极材料时,具有最好的电化学性能:在0.5 A/g的电流密度下拥有1852 F/g的高比容量;电流密度增大20倍时,仍拥有1330 F/g的高比容量。以镍钴氢氧化物为正极,活性炭为负极组装的非对称式超级电容器在346 W/kg的功率密度下,能量密度达52 Wh/kg,在循环10000圈之后电容保持率为92%。优异的电化学性能表明,片状镍钴氢氧化物是很有应用潜力的电极材料之一。     

二氧化锡/碳气凝胶的制备与电化学性能研究

应用真空浸渍法制备二氧化锡/碳气凝胶的复合材料. XRD、BET、SEM及TEM等测试结果显示,二氧化锡纳米颗粒（5~10 nm）均匀地填充在碳气凝胶的孔道内部. 在100 mA/g的电流密度下经过100周次充放电测试,该材料的容量保持率为首次循环的61.9%.     

阴离子嵌入型炭正极材料的制备及电容性能

通过循环伏安、 恒流充放电和扫描电子显微镜等方法, 对在1500和2800℃下进行热处理的针状焦炭(NC)的微观结构及作为正极材料的储能特性进行研究, 考察了石墨化程度对材料储能性能的影响. 2种热处理NC在有机电解液中, 当电流密度为50 mA/g时, 放电比容量分别为70.1和90.6 mA·h/g; 当电流密度为5 A/g时, 2种NC的放电比容量为55 mA·h/g左右; 而商用活性炭当电流密度为50 mA/g时, 比容量只有35.9 mA·h/g. 2个NC在1 A/g的电流密度下循环1000次的保持率分别为95.7%和89.2%.     

三维多孔MnOx@In2O3立方盒子的构筑及储锌性能

锰基氧化物作为锌离子电池正极具有高比容量和低成本等优点, 但在电化学循环过程中不可逆相变、 锰的溶解和电极/电解质界面不稳定导致其在小电流密度、 深度放电条件下的循环性能差. 针对以上问题, 合成了三维(3D)多孔MnO_x立方盒子, 并在其表面包覆In₂O₃层, 获得3D多孔MnO_x@In₂O₃立方盒子. 结果显示, MnO_x@In₂O₃立方盒子具有大量孔径约10 nm左右的孔, 有利于H⁺和Zn²⁺的快速传输; In₂O₃包覆层均匀包覆于3D多孔MnO_x立方盒子的孔壁上, 有利于抑制MnO_x在电化学循环过程中的不可逆相变和锰的溶解, 稳定电极/电解质界面. 电化学测试结果表明, 该3D多孔MnO_x@In₂O₃电极在0.3 A/g的小电流密度、 深度放电条件下能稳定循环400次以上, 容量保持260 mA·h/g; 在1. 8 A/g电流密度下可稳定循环4000次以上, 容量保持81 mA·h/g; 即使在高电流密度6.0 A/g下仍保持73.4 mA·h/g的高可逆容量. 恒电流间隙滴定(GITT)和循环伏安测试结果表明, 3D多孔MnO_x@In₂O₃电极比3D多孔MnO_x具有更高的离子扩散速率, 有利于提升其高倍率容量. 电化学阻抗谱结果表明, 3D多孔MnO_x@In₂O₃电极具有比3D多孔MnO_x更稳定的电极/电解质界面, 有利于提升其循环寿命. 2000次循环后的扫描电子显微镜(SEM)结果表明, MnO_x@In₂O₃电极表面仍分布少量In₂O₃, 以确保电极/电解质界面和循环的稳定性.     

B/N共掺杂多孔碳片的制备及其储钾性能

以甘氨酸为碳源和氮源、硼酸为模板和硼源，采用一步碳化法制备了二维B/N共掺杂多孔碳片(BNCSs)。通过水洗即可除去硼酸模板，合成方法绿色环保。BNCSs上短的孔道缩短了钾离子的传输距离，丰富的微孔提供了大量的储钾活性位点。此外，BNCSs中较高的B/N掺杂量提升了碳基质的缺陷度，扩大了碳层间距，有利于钾离子的吸附、嵌入和脱嵌。钾离子半电池性能的测试结果表明，BNCS₈₀₀电极展现出高的比容(在0.05 A/g电流密度下为310 m A·h/g)、优异的倍率性能(在2 A/g电流密度下为100 m A·h/g)和良好的循环稳定性(在1 A/g下循环1000次后容量保持率为75.9%)。     

MoO_3纳米带/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以水杨酸为模板剂和还原剂,采用水热法制备得到了一种MoO3纳米带/RGO复合材料。利用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱、恒流充放电、交流阻抗等手段对样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征。测试结果表明,MoO3纳米带/RGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在50 m A·g-1的电流密度下可逆比容量为1 000 m Ah·g-1,循环50次后比容量还保持在950 m Ah·g-1,相比于MoO3纳米带其容量保持能力和循环性能得到了显著改善。     

聚苯胺纳米刺/掺氮空心碳球复合材料的制备及电容性能

以掺氮空心碳球（N-HCS）为骨架,通过化学氧化聚合法制备了聚苯胺纳米刺/掺氮空心碳球复合材料（PANI/N-HCS）,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱仪等对样品的形貌、结构等进行了表征. 采用循环伏安、计时电位和交流阻抗等方法在1 mol/L H₂SO₄水溶液中考察了材料的电化学性能. 结果表明,PANI/N-HCS具有良好的电化学性能,在0.5 A/g电流密度下,PANI/N-HCS的比电容达346 F/g;当电流密度为20 A/g时,PANI/N-HCS比电容值为228 F/g,电容保持率为66%;在5 A/g电流密度下,经1000次充放电循环后,电容保持率为76%.     

尖晶石型锰酸锂正极材料LiNi0.01Co0.03Mn1.96O4的 合成及电化学性能

采用固相燃烧法制备了具有多面体形貌的Ni-Co共掺杂尖晶石型LiNi_0.01Co_0.03Mn_1.96O₄(LNCMO)正极材料. 研究结果表明, LNCMO具有优异的倍率性能和长循环稳定性, 在25 ℃, 1C或5C倍率条件下, 初始放电比容量分别为110.6和102.3 mA·h/g, 循环1000次后容量保持率为75.7%和78.3%; 在10C和20C高倍率下, 循环1000次后, 容量保持率分别为78.8%和54.2%; 即使在高温(55 ℃)和1C倍率下, 循环1000次后容量保持率仍为76.6%. LNCMO具有较大的Li ⁺扩散系数(4.77×10 ^-11 cm ²/s)和较低的表观活化能(23.37 kJ/mol).     

氟掺杂富锂锰基层状正极材料 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的合成及其性能

本研究以硫酸锰、硫酸钻、硫酸镍、碳酸钠和氟化铵为原料，通过共沉淀法结合高温煅烧法合成氟掺杂富锂锰基正极材料 Li_1.2 Mn_0.54 Ni_0.13 Co_0.13O_1.92 F_0.08 。通过扫描电子显微镜(SEM)对样品形貌进行观察，利用x-射线衍射(XRD)技术表征晶体结构，利用x-射线能谱仪(EDS)对样品元素分布进行测试，对材料进行恒电流充放电并研究其电化学性能。结果表明:氟掺杂后的富锂锰基正极材料微观形貌没有发生明显变化并保持层状结构;氟原位掺杂的样品在电流密度为1C时循环65 圈后，放电比容量为179 mAh/g，容量保持率为91.89%，高于未掺杂的样品87.5% ,有效改善了材料的循环性能。     

锂钠合金的原位电化学制备及“锂+钠”共储特性

锂钠合金相较于单一锂或者单一钠具有更优异的性能,以钠金属为正极、锂金属为负极,以LiPF₆、NaClO₄以及锂钠混合离子电解液作为电解液,组装成纽扣电池,在梯度电流密度下进行充放电,成功实现了锂钠合金的原位电化学制备。得益于锂、钠双电化学活性离子的协同效应,不同钠含量的锂钠合金为负极的锂钠混合离子电容器均呈现良好的电化学性能。尤其是低钠量的锂钠合金负极,添加NaClO₄电解液时,活化的柠檬酸钾衍生碳（SCDC-活化）正极在1 A/g电流密度下循环300圈时仍能保持238 mA·h/g的比容量和99%的容量保持率。高钠量的锂钠合金负极,添加锂钠混合离子电解液时,SCDC-活化呈现了319 mA·h/g的比容量,并在循环1040圈时仍能保持93 mA·h/g的高比容量和98%的容量保持率。