镁热还原气相法白炭黑制备纳米硅及其电化学性能

以气相法白炭黑(FS)为Si前驱体,通过镁热还原工艺和对获得的NPs-Si进行SiOx和C复合包覆,制备出NPs-Si@SiOx@C纳米复合结构,将其用作锂电池负极进行电化学性能测试。研究结果表明:镁热还原过程分两步进行,即SiO_2与Mg先生成Mg2Si中间相,Mg2Si继续与SiO_2反应生成Si的反应路径;根据此规律镁热还原气相法白炭黑的Si转化率达87.9%。电化学性能测试中NPs-Si@SiOx@C负极在2.0 A·g-1的电流密度下有1 300 mAh·g-1的容量平台,1 000次循环后的放电比容量为964.2mAh·g-1,容量保持率达75%。     

ZnO包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的表面结构和电化学性能

在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料表面包覆ZnO,通过X射线衍射(XRD)和光电子能谱(XPS)分析包覆层对正极材料表面状态的改变,并考察了改性后材料的放电容量、首次不可逆容量等电化学性能变化.结果表明:ZnO主要存在于材料表面并影响着材料表面组成和电化学性质,材料表面镍和锰的含量随着包覆量的增加而增大;400oC热处理可使过渡金属与锌在材料表面形成复合氧化物,过渡金属的结合能增大;包覆2%(by mass,下同)的ZnO可有效抑制55 oC下充放电时3.6 V附近的不可逆反应,提高了材料的首次库仑效率;包覆2%ZnO的电池材料在55oC/0.5C的放电比容量和循环寿命最佳.     

有序介孔硅包碳复合结构的制备及其储锂行为

以P123嵌段模板法合成SiO2-有序介孔(SiO2-OMPs)短棒状结构,以此为前驱体通过镁热还原和酚醛树脂碳包覆处理,成功制备出有序介孔硅/碳复合结构(Si/C-OMPs),用于锂离子电池负极材料测试。从扫描电镜图(SEM)和透射电图(TEM)观察发现,SiO2-OMPs形态可以通过HCl溶液浓度有效调控,在高浓度下获得高堆积密度的粒状有序介孔结构,并在镁热还原和碳包覆处理后这种有序介孔结构均得到完美保持。X射线衍射(XRD)数据的分析表明,镁热还原反应包括两步串连反应:Mg和SiO2先反应形成Mg2Si中间相,而后该相再还原剩余SiO2并获得终产物Si。第二步反应属于缓慢的固/固扩散过程,抑制了整个还原反应的完成,导致Si产率低且存在杂质相。电化学测试表明,由于其坚固的结构和畅通的介孔系统,有序介孔Si/C复合结构具有优异的循环稳定性和倍率性能。     

无序介孔硅复合纳米结构的制备与慢活化行为

通过对SiO_2纳米粒子进行镁热还原及后处理,制备了多级无序Si介孔复合纳米结构MP-Si@SiO_x@C,此结构展现出容量非衰减缓升的电化学慢活化行为,可抵消循环容量常规衰减趋势,赋予负极优良的循环稳定性.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附-脱附测试和孔径分布模拟分析发现,Si介孔组织包含微-窄介孔(1~5 nm)、中介孔(5~20 nm)以及大介孔-宏孔(20~100 nm)三级孔道,分别源于原初级粒子内部孔道、粒子团聚堆垛与粒内酸蚀、团聚体再堆垛;此合成装配方法有效提升了Si材料的堆积密度,电池电极能获得较高的体积比容量和储能密度.     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂（引发剂）,通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂(引发剂),通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

介孔氧化锡的制备及其在锂离子电池中的应用

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模板剂, SnCl4·5H2O为无机离子源在水溶液中合成了有序介孔氧化锡材料. 通过XRD、N2-吸附脱附、TEM测试手段对合成产物进行表征, 并且测试了该材料作为锂离子电池阳极的可逆容量和循环能力. 结果表明, 合成过程中氨水的加入量对制备有序结构材料至关重要, 适量的OH-离子能将Sn(ClxBry)2-单元诱导组装到表面活性剂液晶模板上; 介孔材料用于锂离子电池阳极时循环容量保持能力良好; 首次不可逆容量高于SnO2理论损失量, 原因是介孔材料将锂离子滞留在孔中.     

ZnO包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的表面结构和电化学性能

在LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料表面包覆ZnO,通过X射线衍射（XRD）和光电子能谱（XPS）分析包覆层对正极材料表面状态的改变,并考察了改性后材料的放电容量、首次不可逆容量等电化学性能变化. 结果表明：ZnO主要存在于材料表面并影响着材料表面组成和电化学性质,材料表面镍和锰的含量随着包覆量的增加而增大;400 ^oC热处理可使过渡金属与锌在材料表面形成复合氧化物,过渡金属的结合能增大;包覆2%（by mass,下同）的ZnO可有效抑制55 ^oC下充放电时3.6 V附近的不可逆反应,提高了材料的首次库仑效率;包覆2% ZnO的电池材料在55 ^oC/0.5C的放电比容量和循环寿命最佳.     

镁热还原法制备有序介孔Si/C锂离子电池负极材料及其电化学性能

以SBA-15为前驱体,在660 ℃下通过镁热还原反应得到介孔硅材料,并对其进行碳包覆处理,成功地制备了有序介孔Si/C（OMP-Si/C）复合材料。该OMP-Si/C材料保留了SBA-15模板的有序蜂窝孔道,并且形成具有高堆积密度的莲藕链束结构。文中还提出了一个SBA-15镁热还原液态环境反应模型,探讨了660 ℃下硅的高度有序介孔与莲藕链束结构的形成机理。利用X射线衍射（XRD）仪、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸脱附法及拉曼光谱对样品物相和微观形貌进行了表征。这种高度有序介孔Si/C复合材料具有优异的电化学性能,展现出其在第二代锂电池负极材料领域中的潜在应用价值。