锂离子电池用硅/碳复合负极材料

以聚氯乙烯（PVC）、纳米硅粉和小粒径的人造石墨为前驱物,利用高温热解 反应,使纳米的硅和石墨微粒高度均匀地分散在PVC热解产生的碳中,形成一种新 型硅碳复合嵌锂材料,电化学测试表明：该复合材料首次充放电效率约为84%。可 逆比窝容量500mAh·g~（-1）左右,30次循环后容量维持在90%以上。另外,该复 合材料充放电平台经目前锂离子电池广泛采用的中间相碳微球（CMS）高0.15V左右 ,这有助于提高电池的充电倍率性能和操作安全性。     

利用XPS 氩离子刻蚀表征锂离子电池Si/C负极材料中含硅的活性物质

以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/ BSE 、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了具体分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已被氧化为惰性物质SiO2;而使用XPS氩离子刻蚀方法发现负极材料中Si存在5种化学态,包括活性物质单质Si、Si2O、SiO、Si2O3,及惰性物质SiO2;定量结果表明,复合材料的硅活性物质高于96.56%,且主要结构是低价态硅氧化物,而非单质Si。XPS氩离子刻蚀的分析方法为锂离子电池负极材料中硅活性物质的研究提供了新思路。     

基于不同前驱体制备的硬碳负极材料的储锂性能

以聚丙烯腈、石油沥青和花生壳为前驱体,在1200℃下碳化制备三种不同的硬碳材料.通过扫描电子显微、X射线衍射、氮气吸附/脱附测试和拉曼光谱等方法探究不同前驱体所制备的硬碳材料的表面形貌和物相结构.通过恒流充放电测试考察了这三种硬碳负极材料的电化学性能.结果表明,花生壳基硬碳的初始放电比容量最高,但首圈库仑效率最低,石油...     

高容量材料Si@CPZS在锂离子电池中的储锂性能研究

本文通过简单的溶胶-凝胶法以聚环三磷腈-4,4'-磺酰基二苯酚聚合物（PZS）为碳源通过在硅纳米颗粒表面包覆碳层,成功构筑了核壳结构的Si@C复合材料. 通过对不同厚度碳层包覆的Si@C_PZS的储锂性能进行研究,发现当硅表面PZS衍生碳厚度为10 nm时具有最佳的储锂性能,且经过长达290圈的循环后容量仍然保持在940 mAh·g ^-1,并且利用X射线衍射图谱、热重、比表面孔径测定仪及透射电镜等分析手段对样品进行了结构和组分分析. 本文进一步将Si@C_PZS复合材料作为石墨的添加剂,结果表明30%的Si@C_PZS复合材料可将石墨负极的容量提升至700 mAh·g ^-1.     

中空分级结构Fe3O4@C/rGO复合材料的合成及其储锂性能

以氧化石墨烯(GO)为基底,Fe(NO_3)_3·9H_2O、异丙醇、甘油为原料,通过溶剂热法和后续热处理过程2步合成了Fe_3O_4@C/rGO复合材料,实现了碳包覆的Fe_3O_4纳米粒子自组装形成的分级结构空心球在氧化石墨烯片上的原位生长。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和恒流充放电等手段分析了材料的物理化学性能与储锂性能。结果表明,该复合材料在5.0 A·g~(-1)的电流密度下,仍有437.7 mAh·g~(-1)的可逆容量,在1.0 A·g~(-1)下循环200圈后还有587.3 mAh·g~(-1)的放电比容量。这主要归因于还原态氧化石墨烯(rGO)对碳包覆Fe_3O_4分级空心球整体结构稳定性和导电性的提高。     

Facile Fabrication of Hollow Nanoporous Carbon Architectures by Controlling MOF Crystalline Inhomogeneity for Ultra-Stable Na-Ion Storage

Hollow nanoporous carbon architectures (HNCs) present significant utilitarian value for a wide variety of applications. Facile and efficient preparation of HNCs has long been pursued but still remains challenging. Herein, we for the first time demonstrate that single-component metal–organic frameworks (MOFs) crystals, rather than the widely reported hybrid ones which necessitate tedious operations for preparation, could enable the facile and versatile syntheses of functional HNCs. By controlling the growth kinetics, the MOFs crystals (STU-1) are readily engineered into different shapes with designated styles of crystalline inhomogeneity. A subsequent one-step pyrolysis of these MOFs with intraparticle difference can induce a simultaneous self-hollowing and carbonization process, thereby producing various functional HNCs including yolk-shell polyhedrons, hollow microspheres, mesoporous architectures, and superstructures. Superior to the existing methods, this synthetic strategy relies only on the complex nature of single-component MOFs crystals without involving tedious operations like coating, etching, or ligand exchange, making it convenient, efficient, and easy to scale up. An ultra-stable Na-ion battery anode is demonstrated by the HNCs with extraordinary cyclability (93 % capacity retention over 8000 cycles), highlighting a high level of functionality of the HNCs.     

Formation of CoS2 Nanobubble Hollow Prisms for Highly Reversible Lithium Storage

Metal–organic frameworks (MOFs) have been intensively used as the templates/precursors to synthesize complex hollow structures for various energy‐related applications. Herein we report a facile two‐step diffusion‐controlled strategy to generate novel MOFs derived hierarchical hollow prisms composed of Nanosized CoS₂ bubble‐like subunits. Uniform zeolitic imidazolate framework‐67 (ZIF‐67) hollow prisms assembled by interconnected nanopolyhedra are first synthesized via a transformation process. Afterwards, these ZIF‐67 building blocks are converted into CoS₂ bubble‐like hollow particles to form the complex hollow prisms through a sulfidation reaction with an additional annealing treatment. When evaluated as an electrode material for lithium‐ion batteries, the as‐obtained CoS₂ nanobubble hollow prisms show remarkable electrochemical performance with good rate capability and long cycle life.     

纳米锡/硬碳复合材料作为嵌锂负极的研究

利用金属铁和钴纳米颗粒的催化活化作用,制备了多孔硬碳球.应用聚焦离子束切割技术,观察到扩孔后的硬碳球中充满彼此连通的发达中孔.在此多孔硬碳球中填入纳米锡(Sn)颗粒,对复合材料的电化学性能进行了测试.     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO₂,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO₂表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO₂并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g^-1电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g^-1,容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

超声浸渍包覆石墨的嵌脱锂性能

锂离子电池;碳阳极;包覆;电化学性能;超声浸渍包覆石墨的嵌脱锂性能     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯(TEOS)为SiO_2源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO_2,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO_2表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO_2并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g~(-1),容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

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。     

Carbon‐Coated Hierarchical SnO2 Hollow Spheres for Lithium Ion Batteries

Hierarchical SnO₂ hollow spheres self‐assembled from nanosheets were prepared with and without carbon coating. The combination of nanosized architecture, hollow structure, and a conductive carbon layer endows the SnO₂‐based anode with improved specific capacity and cycling stability, making it more promising for use in lithium ion batteries.     

碳纳米管和石墨在电化学嵌锂过程中的协同效应

锂电子电池;负极材料;碳纳米管和石墨在电化学嵌锂过程中的协同效应     

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。     

General Synthesis of Multi‐Shelled Mixed Metal Oxide Hollow Spheres with Superior Lithium Storage Properties

Complex hollow structures of transition metal oxides, especially mixed metal oxides, could be promising for different applications such as lithium ion batteries. However, it remains a great challenge to fabricate well‐defined hollow spheres with multiple shells for mixed transition metal oxides. Herein, we have developed a new “penetration–solidification–annealing” strategy which can realize the synthesis of various mixed metal oxide multi‐shelled hollow spheres. Importantly, it is found that multi‐shelled hollow spheres possess impressive lithium storage properties with both high specific capacity and excellent cycling stability. Specifically, the carbon‐coated CoMn₂O₄ triple‐shelled hollow spheres exhibit a specific capacity of 726.7 mA h g^?1 and a nearly 100 % capacity retention after 200 cycles. The present general strategy could represent a milestone in design and synthesis of mixed metal oxide complex hollow spheres and their promising uses in different areas.     

介孔碳-二氧化钛纳米复合材料的制备及其电化学应用

通过多巴胺的原位聚合,将聚多巴胺(PDA)均匀包裹在钛纳米管(TNTs)表面,再在氮气保护下经过高温灼烧,制备得到介孔碳-二氧化钛(MC-TiO_2)纳米复合材料,进一步采用氢氟酸(HF)对该复合材料进行处理可调控其中二氧化钛的含量。将HF处理前后的复合材料分别制成锂离子电池的负电极。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附测试、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等多种测试手段对复合材料进行了表征。研究结果表明:由这两种电极构成的锂电池均有较好的充-放电效率和循环稳定性;未经HF处理的复合材料(MC-TiO_2)作负极的电池的电容量较低(约130 mA·h/g),而经HF处理的复合材料(MC-TiO_2)_a作负电极的电池的电容量有显著提升,首次放电容量达到1 100 mA·h/g,之后的59次循环中放电容量稳定在360mA·h/g。     

黄麻基碳纤维/MnO/C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

利用黄麻碳化后的纤维和吡咯单体作为还原剂,高锰酸钾作为氧化剂,通过原位氧化还原反应法合成了碳纤维/MnO/C一维复合物。扫描电子显微镜(SEM)结果显示,MnO/C纳米颗粒分布在碳纤维的外壁上,MnO被包裹在由聚吡咯碳化而来的碳中,MnO/C纳米颗粒大小为50~150 nm。将制备的产物作为锂离子电池负极材料进行充放电测试,结果表明当电流密度为100mA·g~(-1)时,循环50次后仍具有410 mAh·g~(-1)的比容量,同时也展现了良好的倍率性能。