MoO3的水热法制备、表征及储锂性能

以钼酸钠和水杨酸钠为原料,通过水热法合成了MoO3.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料的结构和形貌进行表征,采用电化学工作站和充放电仪对电池的电化学性能进行测试.研究结果表明:在180 ℃下水热反应12 h制备得到六方相MoO3(h-MoO3)纳米块相较于在180 ℃下水热反应24 h制备得到正交相MoO3(α-MoO3)纳米片的电化学性能更佳.当h-MoO3 作为锂离子电池负极电极材料时,其首次放电比容量为2068.1 mAh/g.在电流密度为50 mA/g下循环50次后,其放电比容量仍然高达946.4 mAh/g,这归因于h-MoO3较小的电化学转移阻抗.     

NiO/TiO2-B—维纳米复合材料的制备及在锂离子电池中的应用研究

通过水热法及均匀沉淀法制备了NiO/TiO2-B—维复合纳米材料.利用XRD、SEM等表征了纳米带的结构与形貌,采用恒电流充放电、CV等手段,对制备的复合纳米材料电极进行了电化学性能测试.结果表明,采用水热法及均匀沉淀法可以较为便捷的制备出NiO/TiO2-B纳米带,而且负载NiO后纳米带电化学性能得到了明显的提升,在0.1C倍率条件下首次放电容量可以达到304 mAh/g,高于纯TiO2-B纳米带的234 mAh/g;在1C的倍率下复合材料的首次放电容量可以达到233 mAh/g,容量提升了33.9;;在200次循环后容量仍能保持129 mAh/g.     

温度及搅拌速度对纳米氢氧化镍性能的影响

采用化学沉淀法制备出片状和棒状混合的纳米β-Ni(OH)2.将纳米粉体以8;比例掺入到球镍中制成复合电极,研究了反应温度和搅拌速度对纳米粉体结构、形貌及其复合电极电化学性能的影响.结果表明:反应温度升高,纳米颗粒粒径增大;搅拌速度提高,粒径减小;复合电极的放电比容量随反应温度和搅拌速度提高先增大后减小,当反应温度为50 ℃、搅拌速度为500 r/min时,相应的复合电极放电比容量最大,达到了263.3 mAh/g,比纯球镍电极放电比容量(239.4 mAh/g)提高了约10;.研究还显示,复合电极的放电比容量与其粉体的压实密度有直接关系,其放电比容量和放电平台均高于纯球镍电极.     

碳包覆Zn2SnO4锂电池负极材料的制备及电化学性能研究

利用Zn2SnO4纳米颗粒和葡萄糖为反应物,通过简单的水热法制备了碳包覆的Zn2SnO4纳米颗粒.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和拉曼光谱对样品的结构、形貌和性质进行了表征.XRD和SEM结果表明制备了立方尖晶石型Zn2SnO4纳米颗粒.TEM、TG和Raman结果表明制备了碳包覆的Zn2SnO4.电化学性能测试结果表明在200 mA/g的较大电流密度下,碳包覆Zn2SnO4纳米颗粒首次充放电容量分别为1429.2 mAh/g和737.7 mAh/g,库伦效率为51.6;.经过50次循环后放电容量保持374.8mAh/g,表现出良好的循环性能,优于纯Zn2SnO4纳米颗粒.碳材料的引入抑制电极材料体积膨胀同时提高了其导电性能.     

二氧化钒/泡沫镍—体化电极材料的制备及其电化学特性研究

采用五氧化二钒,草酸和泡沫镍作为原料,经一步水热反应法,成功制备出二氧化钒/泡沫镍一体化电极.X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)用来表征二氧化钒/泡沫镍电极材料的物相和形貌.结果显示,当草酸浓度为0.1 mol·L-1时,制备的二氧化钒具有纳米片状结构,其厚度为80 ～ 140 nm.电化学结果显示,二氧化钒/泡沫镍一体化电极材料,其比电容高达3.99 F·cm-2(在电流密度为1 mA·cm-2),这是由于生长在泡沫镍上片状二氧化钒具有高的比表面积.经过2000次的循环后,二氧化钒/泡沫镍电极的比电容仅损失9.95;,显示很好的循环稳定性.     

二氧化钒/泡沫镍一体化电极材料的制备及其电化学特性研究

采用五氧化二钒,草酸和泡沫镍作为原料,经一步水热反应法,成功制备出二氧化钒/泡沫镍一体化电极。X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)用来表征二氧化钒/泡沫镍电极材料的物相和形貌。结果显示,当草酸浓度为0.1 mol·L~(-1)时,制备的二氧化钒具有纳米片状结构,其厚度为80~140 nm。电化学结果显示,二氧化钒/泡沫镍一体化电极材料,其比电容高达3.99 F·cm~(-2)(在电流密度为1 m A·cm~(-2)),这是由于生长在泡沫镍上片状二氧化钒具有高的比表面积。经过2000次的循环后,二氧化钒/泡沫镍电极的比电容仅损失9.95%,显示很好的循环稳定性。     

金属有机框架苯丙氨酸铜衍生的氧化铜负极的电化学储锂性能

以金属有机框架化合物(MOF)苯丙氨酸铜(Cu(L-Phe)2)为前体,采用一步煅烧法制备了氧化铜CuO,并对样品的微观形貌、微观结构及电化学储锂性能进行研究.结果 表明,苯丙氨酸铜衍生物为直径300 nm单斜晶系的氧化铜纳米颗粒;在100 mAh/g电流密度充/放电循环200圈后,CuO纳米颗粒负极的可逆放电比容量高达505.3 mAh/g,同时表现出良好的循环稳定性和倍率性能.     

SnO2/氮掺杂石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

采用温和的水热法在氧化石墨烯(GO)片层上原位生长纳米SnO2颗粒, 通过氨水调节体系pH值并对石墨烯进行掺氮,成功制备出了SnO2/氮掺杂石墨烯(N-rGO)和SnO2/石墨烯(rGO)纳米复合材料,并对它的电池和电催化性能进行研究.XRD和SEM等分析结果表明,SnO2颗粒均匀地分布在N-rGO和rGO表面,粒径分别为50 nm和100 nm左右.进一步的TEM结果表明,SnO2颗粒是由更细小的粒径为5~7 nm SnO2颗粒所组成的二次团聚体.半电池性能测试结果表明:在100 mA/g电流密度下,SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的可逆容量分别为901 mAh/g、756 mAh/g,比同等条件下纯的纳米SnO2高6.0和4.9倍;在2 A/g的高电流密度放电情况下, SnO2/N-rGO和SnO2/rGO的放电比容量分别可以达到619 mAh/g和511 mAh/g,表现出优异的倍率性能.电催化性能测试表明:SnO2/N-rGO的催化活性要高于SnO2/rGO,催化氧还原反应(ORR)主要按照四电子转移过程进行,为非铂催化剂的研究提供了一个新的思路.     

Co3O4/C纳米纤维锂离子电池负极材料性能研究

采用优化的静电纺丝方法结合控制热解法制备出一维Co3O4/C纳米纤维,前驱纳米纤维均匀光滑,其纤维直径大约为200 nm左右,经退火处理后Co3O4颗粒镶嵌于碳纤维中.通过X射线衍射(XRD)表征,发现该Co3 O4结晶完整且无杂质.室温下用蓝电电池测试系统(CT2001A)测试其倍率性能和循环性能,首次放电比容量高达1314.5 mAh·g-1.分别以0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C、10 C、15 C和0.1 C的倍率进行充放电测试,其对应比容量分别为633 mAh·g-1、535 mAh·g-1、398 mAh·g-1、252 mAh·g-1、157 mAh·g-1、86 mAh·g-1、49 mAh·g-1和643 mAh·g-1,表现出良好的倍率性能.在倍率为0.5 C下测试其循环性能,50次循环后充电比容量为494 mAh·g-1,容量保持率为88.2;;200次循环后比容量仍能达到300 mAh·g-1,显示出优异的循环性能.这一优异的电化学性能归因于一维CNF网状结构的抗应力缓冲作用.     

银掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其锂电性能

采用银镜反应对阳极氧化法制备的三维有序TiO2纳米管阵列进行Ag掺杂,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能量色散光谱仪(EDX)研究了复合Ag/TiO2纳米管阵列的微观结构及形貌;并进一步利用恒流充/放电、循环伏安(CV)及交流阻抗(AC)等方法测试其电化学性能.结果表明:复合Ag/TiO2纳米管的首次放电比容量为168 mAh/g,高于纯TiO2纳米管的118 mAh/g,且具有更好的稳定性能及倍率性能;性能改善的原因不仅得益于导电率的提高,而且得益于Ag作为负极材料时具有储锂活性.     

Electrochemical properties of Ti-based Quasicrystal and ZrV2 Laves phase alloy composite materials as negative electrode for Ni–MH secondly batteries

The Ti_1.4V_0.6Ni alloy ribbon is prepared by arc melting and subsequent melt-spinning technique. The ZrV₂ alloy is prepared by arc melting and annealing at 1250 k for 80 h. The structure and electrochemical properties of the Ti_1.4V_0.6Ni and their ball-milled composites with annealed ZrV₂ are investigated. Phase structure investigations of the composites show that alloys mainly consist of the icosahedral quasicrystal (I-phase), C14 Laves phase with a hexagonal structure, C15 Laves phase with cubic structure, V-based solid solution phase with BCC structure and face centered cubic (FCC) phase with Ti₂Ni-type structure. The negative electrode made by composite alloys has a maximum discharge capacity of 360.3 mAh/g at a current density of 30 mA/g and a high rate discharge ability of 82.7% at 240 mA/g. The cyclic stability of the negative electrode made of Ti_1.4V_0.6Ni and annealed ZrV₂ composite is higher than that of Ti_1.4V_0.6Ni. The mechanism for the capacity loss of the alloy electrodes during charge and discharge cycling has been studied in this paper.     

快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

LiZr2(PO4)3包覆对高镍三元正极材料结构及电化学性能的影响

高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题,本论文首先合成NCM811三元正极材料,再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr₂(PO₄)₃(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面,形成LZPO@NCM811三元正极改性材料,并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定,材料的电化学性能最好:在0.1 C倍率下,首圈放电容量为210.16 mAh/g,远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g);在循环200圈后,材料的容量保持率为79.4%,优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。     

SnO2/石墨分级纳米异质结构的合成及其电化学性能研究

以石墨为基底,五水合四氯化锡为锡源,氢氧化钠为沉淀剂,采用一步水热法合成了SnO₂/石墨分级纳米异质结构。利用FESEM、XRD、EDS、Raman等对SnO₂/石墨分级纳米异质结构进行了形貌、结构和成分表征。研究发现,结晶良好的SnO₂纳米线首先组装成SnO₂纳米棒,纳米棒进一步组装成直径约450 nm的花状结构,并均匀生长在石墨片上,呈现分级结构。用循环伏安法、恒流充放电循环法测试了分级纳米异质结构的电化学性能,结果表明:在50 mA/g的充放电电流密度下首次放电比容量和充电比容量分别为1 567.2 mAh/g、825.9 mAh/g,同时多次循环的循环伏安曲线几乎一致,表明SnO₂/石墨分级纳米异质结构具有较高的储电容量和改善的循环稳定性。     

CoO/NiO/CoNi复合材料的制备及其储锂性能的研究

将Al72 Ni13.4 Co14.6十次准晶作为前驱体合金,通过去合金化法制备了CoO/NiO/CoNi微纳复合材料作为锂离子电池负极材料。采用X射线衍射( XRD)、扫描电镜( SEM)等材料结构分析方法对产物进行表征。通过恒电流充放电技术研究该电极材料的电化学性能,结果表明,在200 mA·g-1电流密度下,首次充放电容量为417 mAh·g-1和617 mAh·g-1,库伦效率为67.6;,经过500圈循环后放电容量仍保持为585 mAh·g-1,表现出良好的循环性能。     

电沉积制备金属锡薄膜负极材料及其电化学性能研究

通过电沉积法,控制电流密度在铜箔上得到不同形貌的金属锡薄膜,采用扫描电子显微镜、X射线衍射、恒流充放电测试、循环伏安、交流阻抗法对其进行物理和电化学性能表征。结果表明:当电流密度为2 mA/cm²,所得金属锡薄膜表面最为致密,结晶度最高;将其作为负极材料组装成CR2025扣式电池,首次放电比容量为752 mAh/g,库伦效率为81.65%;30个循环后,放电比容量仍然维持在350 mAh/g。此外,该金属锡薄膜电极具有较高的电子导电性和锂离子扩散能力,其电荷转移电阻和锂离子扩散系数分别为113.3 Ω和8.968×10^-17 cm²/s。     

锂离子电池CoO多孔纳米片阵列/碳布柔性负极材料

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注,开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料,将其在高纯氩气气氛下煅烧,得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应,而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积,有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明,该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm^-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm^-2,首次循环库伦效率87.8%,在700 mA·cm^-2的电流密度下,经过100次的充放电循环后,材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm^-2。在1 000 mA·cm^-2的电流密度下,仍然有1 353.8 mAh·cm²的容量。该方法简便易行且原料成本低廉,可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。     

Amorphous tin–iron oxide thin films with 3D reticular porous morphology for lithium‐ion batteries

Porous reticular tin–iron oxide composite have been prepared by electrostatic spray deposition method for lithium‐ion batteries. The structure of depsitied electrodes are investigated by X‐ray Diffraction (XRD), which shows that the film is amorphous. Electrochemical characterization by galvanostatic charge‐discharge tests demonstrate that the conversion reactions in these electrodes enable initial discharge capacities of about 1551 mAh/g for tin–iron oxide thin film electrode, and the reversible capacity stayed in the range of 769–601 mAh/g during the successive 30 cycles. The high porosity of the 3D reticular structure can provide more reaction sites on the electrode surface and accommodate volume variation of Sn particles during Li alloying–dealloying. Such a composite film are expected to be applied as attractive anodes for lithium‐ion batteries.