用于高性能锂-硫电池的氮化硼纳米片/碳纤维改性隔膜

通过静电纺丝、热亚胺化和碳化过程,将氮化硼纳米片(BNNSs)负载在碳纤维(CFs)表面,组成用于修饰商业聚丙烯(PP)隔膜的氮化硼纳米片/碳复合纤维(BNNSs/CFs)复合材料。BNNSs和CFs的协同作用为电池提供了额外的导电路径,并将可溶性多硫化锂固定在正极区域。结果表明,采用10BNNSs/CFs-PP隔膜的电池在0.05C下的初始放电容量高达1 295.7 mAh·g^-1,当电流密度增加到1C时,以10BNNSs/CFs-PP为隔膜的电池也具有良好的长期循环稳定性,在400次循环后最终容量高达568.1mAh·g^-1,每次循环容量衰减0.073%。     

用于高性能锂-硫电池的氮化硼纳米片/碳纤维改性隔膜

通过静电纺丝、热亚胺化和碳化过程,将氮化硼纳米片(BNNSs)负载在碳纤维(CFs)表面,组成用于修饰商业聚丙烯(PP)隔膜的氮化硼纳米片/碳复合纤维(BNNSs/CFs)复合材料。BNNSs和CFs的协同作用为电池提供了额外的导电路径,并将可溶性多硫化锂固定在正极区域。结果表明,采用10BNNSs/CFs-PP隔膜的电池在0.05C下的初始放电容量高达1 295.7 mAh·g^-1,当电流密度增加到1C时,以10BNNSs/CFs-PP为隔膜的电池也具有良好的长期循环稳定性,在400次循环后最终容量高达568.1mAh·g^-1,每次循环容量衰减0.073%。     

纳米CoSe修饰氮掺杂多孔碳的可控制备及其锂硫电池多硫化物的催化转化效应

锂硫电池中较差的循环稳定性和倍率性能是实现锂硫电池商业化的技术障碍,其主要原因之一是多硫化物在硫电极内的电化学转化动力学较为缓慢。为此,我们以ZIF-9为前驱体,采用先碳化,再酸化刻蚀,最后硒化的方法合成了含少量催化剂的CoSe修饰氮掺杂多孔碳(CoSe/NC)电极材料,以期提高硫电极内多硫化物的电化学转化动力学性能,并通过流动液相三电极体系对该材料进行电化学动力学表征。结果显示,相较于对比材料,CoSe/NC能够加快多硫化物的氧化还原反应速率,在 0.2mA·cm^-2电流密度下,多硫化物氧化还原反应在CoSe/NC电极上有最小的反应过电位;同时,在0.1 V过电位下,各氧化还原反应也有最大的响应电流。因此,将 CoSe/NC作为硫宿主材料组装电池展现了优异的电化学性能：在 1C(1C=1 675 mA·g^-1)下初始放电比容量为1 068 mAh·g^-1,经过500次循环后,可逆容量仍保持在693 mAh·g^-1。另外,在3C的高电流密度下,放电比容量可高达819 mAh·g^-1。     

以氨基化的聚苯乙烯微球为模板制备电致变色性能优良的单层有序多孔PBTB薄膜

以氯化钨和氧化石墨烯(GO)为原料,乙醇为溶剂,一步合成了WO₃纳米棒/石墨烯纳米复合材料(WO₃/RGO). 将WO₃/RGO纳米复合材料用于锂离子电池负极,并通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)技术综合考察了该材料的储锂性能. 结果显示,在0.1C (1C=638 mA·g^-1)倍率下,复合物的首次放电比容量达到761.4 mAh·g^-1,100次循环后可逆容量仍保持在635 mAh·g^-1,保持率为83.4%. 即使在5C倍率下容量仍高达460 mAh·g^-1. 由此说明,WO₃/RGO纳米复合物具有优异的循环稳定性及倍率性能,可望用于高性能锂离子电池.     

镧掺杂锡酸钡/多壁碳纳米管改性隔膜的制备及其在锂硫电池中的应用

通过将共沉淀法制备的钙钛矿型氧化物镧掺杂锡酸钡(LBSO)与多壁碳纳米管(MCNT)混合均匀,制成浆料,并利用刮涂法将其涂布在商业隔膜Celgard 2500(PP)表面构筑阻挡层,获得改性隔膜(LBSO/MCNT/PP)。基于该改性隔膜的锂硫电池在0.1C下具有高达1 433 mAh·g^-1的初始放电比容量,1C时300次循环后每圈容量衰减率为0.114%;当电流密度提高到3C时,仍具有764 mAh·g^-1的放电比容量,表现出优良的倍率性能和循环稳定性,这主要是由于该阻挡层能够有效抑制多硫化物的穿梭。     

钽离子掺杂对LiFePO4 / C物理和电化学性能的影响

采用PAM(聚丙烯酰胺)模板-溶胶凝胶法在惰性气氛下合成钽掺杂的LiFePO₄/C复合正极材料，考察了钽对目标化合物的物理和电化学性能的影响。研究结果表明，0.33C的电流下充放电时，掺杂前后第2个循环的放电容量分别为138.6 mAh·g^-1和155.5 mAh·g^-1，循环20次后容量为141 mAh·g^-1和156 mAh·g^-1。电化学交流阻抗表明，掺杂后的材料阻抗R_ct从180 Ω减小到120 Ω。振实密度比掺杂前提高0.312 g·cm^-3。     

锂离子电池用Sn/C复合材料的碳热还原法制备

采用碳热还原法制备了Sn/C复合材料,通过XRD、SEM、恒流充放电循环、慢速扫描循环伏安(CV)等方法对材料以及其电化学嵌脱锂性能做了研究。结果表明：Sn球均匀分散在絮状碳材料中,加热时间越长,Sn球粒径越大。加热8 h得到材料的首次嵌锂比容量可达1 014 mAh·g^-1,循环15周以后的嵌锂比容量为406 mAh·g^-1。     

松针状NiCo2O4@碳布复合材料在锂硫电池中的应用

以碳布（CC）作为柔性基底,采用水热法在其表面原位生长松针状网络结构NiCo₂O₄,制得NiCo₂O₄@CC复合材料,并应用于锂硫电池。NiCo₂O₄在碳纤维表面竖直生长形成三维纳米针簇网络,为硫的存储提供更多的空间,有效缓解硫电极的体积膨胀。通过吸附实验,证明了NiCo₂O₄@CC能有效吸附多硫化物,从而抑制多硫化物的穿梭效应。与CC/S相比（933 mAh·g^-1）,NiCo₂O₄@CC/S复合材料用于锂硫电池具有更优异的电池性能,在0.1C下初始放电比容量高达1 467 mAh·g^-1,在0.2C下初始放电比容量为1 098 mAh·g^-1,经200次循环后,放电比容量仍然保持在879 mAh·g^-1,平均每圈衰减率为0.09%,表现出良好的循环性能。     

异质双碳源对LiMn0.8Fe0.2PO4复合材料电化学性能的影响

采用水基流变相辅助的固相法,以异质碳蔗糖和石墨为碳源,合成了LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料,研究了不同石墨加入方式对所制复合材料电化学性能的影响,并对所制备的LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料进行了X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征。结果表明,不同石墨包覆工艺对材料结构和电化学性能具有显著影响。前驱体煅烧后再加入石墨获得的样品纯度高,形貌呈均一的椭圆形,在0.1C下的放电比容量为149 mAh·g^-1,达到其理论比容量的87%;在5C下最大的放电比容量为133 mAh·g^-1;在2C倍率下经过300次循环后比容量维持在127 mAh·g^-1,衰减率仅为1.9%,表现出了优良的循环稳定性。     

Sn-SnSb/石墨复合材料的制备及电化学性能

以柠檬酸钠为配位剂、NaBH4为还原剂，将Sn(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)盐在水溶液中共还原制得Sn-SnSb合金。X射线衍射和扫描电镜的测试结果表明：所得合金为多相合金，颗粒大小约200 nm。将该合金粉和石墨按质量比4∶1经机械球磨形成Sn-SnSb/石墨复合材料，将其作为锂离子电池阳极材料进行电化学性能测试，结果表明，该复合材料可逆容量超过600 mAh·g^-1，具有良好的循环性能，15次循环内的稳定比容量为461 mAh·g^-1，而纯Sn-SnSb合金粉15次循环后充电比容量为337 mAh·g^-1。     

CuCo/BNNSs纳米催化剂对固态储氢材料氨硼烷水解的催化性能

采用共还原法将CuCo双金属负载到通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助离子插层法制备的少层氮化硼纳米片(BNNSs)上,获得了平均粒径为2.7 nm且高度分散的铜钴/氮化硼纳米片(CuCo/BNNSs)纳米催化剂。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电镜(HRTEM)对载体及催化剂的结构及形貌进行表征,并研究了CuCo/BNNSs的催化性能。研究发现,由于Cu、Co、BNNSs和OH-之间高效的四重效应协同使得Cu0.5Co0.5/BNNSs纳米催化剂在室温、pH=14条件下对氨硼烷(AB,NH3BH3)水解释氢具有极高的催化活性。转化频率(TOF)值达到104.52 molH2·molmetal^-1·min^-1,且CuCo/BNNSs纳米催化剂具有良好的稳定性,6次循环利用后仍保持较高催化活性。     

不同碳源对多孔球形LiFePO4/C复合材料的影响

采用喷雾干燥-碳热还原法(SDCTM),分别研究了无机和有机碳源对锂离子正极材料LiFePO4/C形貌、结构及其充放电性能的影响。结果表明:以无机碳源炭黑制备的LiFePO4/C呈不规则球形,一次颗粒粒径在800nm左右,比表面积为2m2·g-1,0.1C放电比容量为107.3mAh·g-1。而以有机碳源制备的LiFePO4/C,其形貌较为规则,呈多孔球形结构,具有较高的比表面积和放电比容量。其中,以柠檬酸为碳源制备的多孔球形LiFePO4/C复合材料,其孔径均在50nm左右,比表面积可达32m2·g-1;在室温下,0.1C和10C首次放电比容量分别为158.8和87.2mAh·g-1,具有优异的循环性能和高倍率充放电性能。     

Fabrication of Porous Nitrogen‐Doped Carbon Materials as Anodes for High‐Performance Lithium Ion Batteries

The hierarchical porous nitrogen‐doped carbon materials (HNCs) were prepared by using nitrogen containing gelatin as the carbon source and nano‐silica obtained by a simple flame synthesis approach as the template. All of the as‐obtained HNCs show much higher Li storage capacity as compared with commercial graphite. Specifically, HNC‐700 with biggest micropore volume and highest nitrogen content exhibited optimal reversible capacities of 1084 mAh·g^??1 at the current density of 37.2 mA·g^?1 (0.1 C) and 309 mAh·g^?1 even at 3.72 A·g^?1 (10 C). This result suggests that HNCs should be a promising candidate for anode materials in high‐rate lithium ion batteries (LIBs).     

Hydrothermal exfoliated molybdenum disulfide nanosheets as anode material for lithium ion batteries

Ultrathin MoS2nanosheets were prepared in high yield using a facile and effective hydrothermal intercalation and exfoliation route. The products were characterized in detail using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and Raman spectroscopy. The results show that the high yield of MoS2nanosheets with good quality was successfully achieved and the dimensions of the immense nanosheets reached 1 μm–2 μm. As anode material for Li-ion batteries, the as-prepared MoS2nanosheets electrodes exhibited a good initial capacity of 1190 mAh g-1and excellent cyclic stability at constant current density of 50 mA g-1. After 50 cycles, it still delivered reversibly sustained high capacities of 750 mAh g-1.     

Biomass Inspired Nitrogen Doped Porous Carbon Anode with High Performance for Lithium Ion Batteries

Ginkgo leave, a naturally abundant resource, has been successfully employed as the raw material to prepare nitrogen doped porous carbon (NDPC) materials. The preparation of the porous carbon does not involve assistance of any activation or template technique. The as‐obtained NDPC shows favorable features for electrochemical energy storage, which can not only provide multiple sites for the storage and insertion of Li ions, but also facilitate rapid mass transport of electrons and Li ions. As a result, the NDPC when evaluated as an anode material for lithium ion batteries delivers high reversible capacity (505 mAh·g^?1 at 0.1 C), excellent rate capability (190 mAh·g^?1 at 10 C). These favorable properties suggest that the NDPC can be a promising anode material for lithium ion batteries (LIBs).     

中空碳双面修饰的隔膜在高性能锂硫电池中的应用

为减少多硫化锂(LIPs) “穿梭效应” 及锂枝晶对锂硫电池的影响,采用刮涂法制备中空碳材料修饰隔膜。接触角测试表明修饰隔膜对 LIPs具有更强的吸引力, 其对 LIPs “穿梭” 的有效抑制也可以通过渗透性实验进一步得到印证。在隔膜的正极对称电池测试中, 电流响应显示中空碳材料的催化使 LIPs快速转化为Li₂S。通过隔膜的负极对称电池测试发现修饰隔膜呈现出更稳定的电压-时间曲线。为证明隔膜修饰对锂硫电池性能改进的效果, 分别采用聚丙烯(PP)隔膜、单面改性和双面改性的 PP隔膜组装成纽扣电池并进行电化学测试, 其中电极材料的硫负载量为 1.8~2.0 mg·cm^-2。GITT(恒电流间歇滴定法)测试和锂离子扩散系数计算表明, 改性隔膜的离子传输更快且阻抗较小。通过分析第 1、5、10、50及 100次的充放电循环阻抗谱图发现, 中空碳材料的多通道能够为锂离子的传输提供更多的通道, 因此能够使锂离子具有更加稳定的扩散行为。在电流密度为 0.2 C时, 由双面改性隔膜组装的锂硫电池在首次充放电时有 1 035 mAh·g^-1的可逆比容量, 700圈后仍有 500 mAh·g^-1的高比容量,并在高硫负载时表现出 500 mAh·g^-1的可逆比容量。双面修饰隔膜赋予了锂硫电池优异的电化学性能, 这是由于中空碳材料的修饰加速了 LIPs的转化和吸附, 有效缓解了 LIPs的穿梭效应, 且对锂枝晶有很好的抑制作用, 提高了锂硫电池的安全性。