一种新碳源包覆的LiFePO4/C正极材料的合成及性能

以富含植物蛋白的豆浆作为碳源, 以FePO₄·4H₂O和LiOH·H₂O为原料, 采用流变相方法合成了锂离子电池正极材料LiFePO₄/C. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果显示, 样品具有良好的结晶性能, 平均粒径约200 nm, 颗粒表面有均匀网络状的碳包覆. 充放电循环研究结果表明: LiFePO₄/C具有稳定的电化学循环性能, LiFePO₄/C正极材料在0.1C倍率下首次放电比容量达到156 mAh·g^-1, 首次充放电效率达到98.7%; 循环40次后, 放电比容量为149 mAh·g^-1, 电池容量保持率在95%以上, 1C倍率下首次放电比容量达到134.7 mAh·g^-1, 显示出较高的电化学容量和优良的循环稳定性.     

水溶性壳聚糖制备多孔碳/氧化镍复合材料及其电化学电容行为

将水溶性壳聚糖碳化得到多孔碳材料, 然后制备了多孔碳/NiO复合材料. 透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD)和N₂吸-脱附实验等结构表征显示, 材料具有富含介孔的孔道结构. 循环伏安(CV), 恒流充放电等电化学测试表明, 复合材料具有良好的电化学电容性能. 其中Ni/C质量比为2:20时, 复合材料在0.1 A·g^-1电流密度下比容量可达355 F·g^-1, 而且经过1500次循环比容量仍保持99%左右, 表现出良好的循环稳定性.     

石墨烯/硫复合正极材料的一步水热法制备与电化学性能

将硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）与氧化石墨烯（GO）的混合溶液,在酸性条件下经过一步水热反应制备还原氧化石墨烯/硫（RGO/S）复合正极材料. 实验探索了水热温度、反应时间、碳硫质量比例对材料的影响. 通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和恒电流充放电对材料进行分析. 结果表明在180 ℃下,碳硫质量比为3：7时,水热12 h得到的RGO/S复合材料具有优异的循环性能,首次放电比容量为931 mAh·g^-1,50次循环之后其比容量还保持在828.16 mAh·g^-1;RGO/S复合材料的充放电库仑效率在95%以上;同时RGO/S复合材料的倍率性能相比于单质硫有很大提高. 一步水热法能够使硫分子均匀分布在石墨烯片层结构中,同时加强了石墨烯表面基团对硫分子的固定作用.     

纳米MnO锂离子电池负极材料的制备与性能

以高锰酸钾和抗坏血酸合成的MnC₂O₄·2H₂O为前驱体, 通过固相烧结制备了纳米MnO材料. 分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒电流充放电技术考察了其晶相结构、颗粒形貌和电化学性能.分析结果表明, 该纳米MnO具有面心立方的岩盐结构, 结晶度良好. 其颗粒是由粒径为50-100 nm的一次颗粒结合而成的二次颗粒, 大小约为400-600 nm. 当充放电电流密度为46.3 mA·g^-1时, 纳米MnO的首次库仑效率可达68.9%, 可逆比容量为679.7 mAh·g^-1. 在141.1 mA·g^-1的电流密度下循环50圈后, 比容量由584.5mAh·g^-1降至581.5 mAh·g^-1, 容量保持率高达99.5%, 表现出优异的循环性能. 此外, 当电流密度增加到494.7 mA·g^-1 (~2C)时, 其比容量依然可达290 mAh·g^-1, 表现出较好的倍率性能和快速充放电能力. 因此, 纳米MnO具有比容量高、循环稳定、倍率性能好和安全环保等优点,是一种非常有前景的锂离子电池负极材料.     

共聚物模板辅助合成高倍率性能多孔Li2FeSiO4@C/CNTs纳米复合正极材料

通过溶胶-凝胶法制备了Li₂FeSiO₄@C/CNTs(LFS@C/CNTs)纳米复合材料,其中三嵌段共聚物P123用作结构导向剂和碳源,碳纳米管作为导电线提高材料的导电性。LFS@C/CNTs不仅具有海绵状纳米孔,能够与电解液充分接触改善锂离子的传输路径,同时由非晶碳和碳纳米管构成的三维桥联导电网络利于电子的快速传递,提高了材料大电流充放电能力和循环稳定性。复合后的LFS@C/CNTs的高倍率性能相比LFS@C明显提高, 当CNTs的掺量为4%,电压窗口为1.5~4.5 V,0.1C电流密度下放电比容量为182 mAh·g^-1。在10C经70次循环后该材料的放电比容量能保持在117 mAh·g^-1,是LFS@C放电比容量(55 mAh·g^-1)的两倍。     

共聚物模板辅助合成高倍率性能多孔Li2FeSiO4@C/CNTs纳米复合正极材料

通过溶胶-凝胶法制备了Li₂FeSiO₄@C/CNTs(LFS@C/CNTs)纳米复合材料,其中三嵌段共聚物P123用作结构导向剂和碳源,碳纳米管作为导电线提高材料的导电性。LFS@C/CNTs不仅具有海绵状纳米孔,能够与电解液充分接触改善锂离子的传输路径,同时由非晶碳和碳纳米管构成的三维桥联导电网络利于电子的快速传递,提高了材料大电流充放电能力和循环稳定性。复合后的LFS@C/CNTs的高倍率性能相比LFS@C明显提高, 当CNTs的掺量为4%,电压窗口为1.5~4.5 V,0.1C电流密度下放电比容量为182 mAh·g^-1。在10C经70次循环后该材料的放电比容量能保持在117 mAh·g^-1,是LFS@C放电比容量(55 mAh·g^-1)的两倍。     

石墨烯负载Ni2P纳米片作为锂硫电池的硫基复合正极材料

将磷化镍纳米片均匀负载到石墨烯(G)上制备出Ni₂P/G复合材料,并将其作为硫载体构筑了硫基复合材料(S/Ni₂P/G)。研究表明,磷化镍纳米片对可溶性多硫化物具有强的化学作用和较高的电催化活性,使S/Ni₂P/G硫基复合材料表现出良好的电化学性能。特别是,在高硫含量(80.3%)和低电解液用量(15μL·mg^-1)条件下,S/Ni₂P/G硫基复合材料展现出1 164.7mAh·g^-1的质量比容量和良好的循环稳定性。此外,S/Ni₂P/G复合材料具有高的振实密度(1.02 g·cm^-3),其体积比容量高达954.0mAh·cm^-3,约为S/G复合材料体积比容量的1.6倍。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

以苯胺和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用电化学方法制备了石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)对其结构、微观形貌进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试. 结果表明, 复合材料保持了石墨烯的基本形貌, 聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面, 复合材料在500 mA·g^-1的电流密度下比电容达到352 F·g^-1, 1000 mA·g^-1下比电容为315 F·g^-1, 经过1000 次的充放电循环后容量保持率达到90%, 远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容. 复合材料放电效率高, 电解质离子易于在电极中扩散和迁移.     

用于锂离子电池正极材料的分级孔碳/2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑/聚噻吩三元复合物

采用酚醛树脂为碳源, 纳米碳酸钙为二次成孔剂, 通过煅烧、刻蚀、KOH活化等工艺制备出活化分级孔碳(aHPC). 在此基础上, 以aHPC为模板, 通过溶液浸渍制得活化分级孔碳/2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(aHPC/DMcT)复合物, 然后运用氧化聚合法将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)—聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)包覆在其表面制备出aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物. 并运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等手段对所得复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征. 结果显示, KOH活化后, aHPC孔道内的官能基团含量增加了, 使得DMcT的负载量增大(52%), 且DMcT几乎全部进入到aHPC孔道内. aHPC/DMcT复合物的首次放电容量为236 mAh·g^-1, 循环20次后放电比容量仅为65mAh·g^-1. 而aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物的表面包覆一层PEDOT-PSS导电薄膜, 其首次放电容量高达281 mAh·g^-1, 20次后的放电比容量为138 mAh·g^-1,容量保持率达49.1%.     

纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

采用低温溶剂热法合成了LiFePO₄, 并通过热处理方法制备出LiFePO₄/C锂离子电池复合正极材料. 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及恒电流充放电测试等方法对样品进行结构表征和充放电性能测试. 结果表明: 采用丙三醇(甘油)为溶剂, 低温条件下(120 °C)合成的LiFePO₄具有橄榄石型晶体结构, 呈纺锤体形貌, 且具有粒径分布均匀的特点. 热处理后制备的LiFePO₄/C复合正极材料仍呈纺锤体形貌, 且表现出了优良的充放电性能. 室温下以0.1C倍率恒流充放电, LiFePO₄/C的首次放电比容量达到147.2 mAh·g^-1, 50次循环后放电比容量仍然保持在136.3 mAh·g^-1. 当倍率为0.2C、0.5C和1C时, 样品的平均放电比容量分别在130、120和108 mAh·g^-1左右.     

两步固相法合成LiFe1-xNbxPO4/C复合正极材料及其电化学性能

以LiH₂PO₄和FeC₂O₄·2H₂O为原料, 采用分步添加聚乙烯醇和葡萄糖两种碳源的方式, 通过两步固相法合成了碳包覆的LiFePO₄材料. 700℃下处理的产物结晶良好, 颗粒分布均匀, 具有良好的电化学性能, 0.1C和1C倍率下放电比容量分别为157.3 和138.3 mAh·g^-1. 在碳包覆的基础上, 选择高价Nb⁵⁺进行铁位取代获得了复合改性的LiFe_1-xNb_xPO₄/C (x=0.005, 0.01, 0.015, 0.02)材料. 优化的LiFe_0.99Nb_0.01PO₄/C 材料显示了良好的倍率充放电能力和循环稳定性, 0.1C和5C倍率下放电比容量分别为160.5 和136.0 mAh·g^-1, 5C倍率下循环50 次后比容量保持在134.8 mAh·g^-1, 容量保持率为99.1%. 循环伏安测试结果表明, Nb⁵⁺离子掺杂减少了锂离子扩散阻力, 降低了充放电过程中的动力学限制, 提高了电极的可逆性.     

石墨烯/硫复合正极材料的一步水热法制备与电化学性能

将硫代硫酸钠(Na2S2O3)与氧化石墨烯(GO)的混合溶液,在酸性条件下经过一步水热反应制备还原氧化石墨烯/硫(RGO/S)复合正极材料.实验探索了水热温度、反应时间、碳硫质量比例对材料的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和恒电流充放电对材料进行分析.结果表明在180°C下,碳硫质量比为3:7时,水热12 h得到的RGO/S复合材料具有优异的循环性能,首次放电比容量为931 mAh?g-1,50次循环之后其比容量还保持在828.16 mAh?g-1;RGO/S复合材料的充放电库仑效率在95%以上;同时RGO/S复合材料的倍率性能相比于单质硫有很大提高.一步水热法能够使硫分子均匀分布在石墨烯片层结构中,同时加强了石墨烯表面基团对硫分子的固定作用.     

NiO/CNTs derived from metal-organic frameworks as superior anode material for lithium-ion batteries

In this work, porous NiO microspheres interconnected by carbon nanotubes (NiO/CNTs) were successfully fabricated by the pyrolysis of nickel metal-organic framework precursors with CNTs and evaluated as anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). The structures, morphologies, and electrochemical performances of the samples were characterized by X-ray diffraction, N₂ adsorption-desorption, field emission scanning electron microscopy, cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge tests, and electrochemical impedance spectroscopy, respectively. The results show that the introduction of CNTs can improve the lithium-ion storage performance of NiO/CNT composites. Especially, NiO/CNTs-10 exhibits the highest reversible capacity of 812 mAh g^?1 at 100 mA g^?1 after 100 cycles. Even cycled at 2 A g^?1, it still maintains a stable capacity of 502 mAh g^?1 after 300 cycles. The excellent electrochemical performance of NiO/CNT composites should be attributed to the formation of 3D conductive network structure with porous NiO microspheres linked by CNTs, which benefits the electron transfer ability and the buffering of the volume expansion during the cycling process.     

Engineering Na−Mo−O/Graphene Oxide Composites with Enhanced Electrochemical Performance for Lithium Ion Batteries

Sodium molybdate (Na−Mo−O) wrapped by graphene oxide (GO) composites have been prepared via a simple in-situ precipitation method at room temperature. The composites are mainly constructed with one dimension (1D) ultra-long sodium molybdate nanorods, which are wrapped by the flexible GO. The introduction of GO is expected to not merely provide more active sites for lithium-ions storage, but also improve the charge transfer rate of the electrode. The testing electrochemical performances corroborated the standpoint: The Na−Mo−O/GO composites delivers specific capacities of 718 mAh g⁻¹ after 100 cycles at 100 mA g⁻¹, and 570 mAh g⁻¹ after 500 cycles at a high rate of 500 mA g⁻¹; for comparison, the bare Na−Mo−O nanorod shows a severe capacity decay, which deliver only 332 mAh g⁻¹ after 100 cycles at 100 mA g⁻¹. In view of the cost-efficient and less time-consuming in synthesis, and one-step preparation without further treatment, these Na−Mo−O nanorods/GO composites present potential and prospective anodes for LIBs.     

静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe_3O_4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料(英文)

采用静电自组装方法,分两步合成Fe(OH)3/GO前驱体(GO:氧化石墨烯),再通过水热反应和600°C高纯氮气气氛下煅烧,获得了Fe3O4/石墨烯复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱等多种分析,发现该复合材料具有三维多孔石墨烯网络结构.把合成的这种Fe3O4/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明其具有优良的电化学性能:首次放电容量为1390 mAh·g-1,50次循环后容量为819 mAh·g-1.通过对比实验表明,三维石墨烯网络结构的形成对复合材料的电化学循环稳定性起着关键作用.