锂钛复合氧化物锂离子电池负极材料的研究

采用 3种化学方法合成锂钛复合氧化物 .应用X -射线衍射分析对其结构进行表征以及电化学性能测试 ,结果表明 :由Li2 CO3、TiO2 高温合成的锂钛复合氧化物为尖晶石结构的Li4Ti5 O12 .Li4Ti5 O12 电极在 1 .5V左右有一放电平台 ,充放电可逆性良好 ,即充电电压平台与此接近 ,且电极的比容量较大 ,循环性能良好 .以 0 .30mA·cm- 2 充放电时 ,首次放电容量可达 30 0mAh·g- 1,可逆比容量为 1 0 0mAh·g- 1,经多次充放电循环后 ,其结构仍保持稳定性 .试验电池测试表明 ,Li4Ti5 O12 可选作Li4Ti5 O12 /LiCoO2 锂离子电池的负极材料 .     

纳米碳管的电化学贮锂性能

用透射电镜、高分辩透射电镜、X射线衍射和拉曼光谱表征了用催化热解法制备的纳米碳管的结构,研究了纳米碳管的电化学嵌脱锂性能.以纳米级铁粉为催化剂热解乙炔气得到的纳米碳管石墨化程度较低,结构中存在褶皱的石墨层、乱层石墨和微孔等缺陷,具有较高的贮锂容量,初始容量为640mAh/g,但循环稳定性较差.而以纳米级氧化铁粉为催化剂热解乙烯得到的纳米碳管结构比较规则,循环稳定性较好,但贮锂容量较低,初始容量为282 mAh/g.讨论了纳米碳管的结构对其温度特性和不同电流密度下的充放电容量的影响.     

锂离子二次电池锡的氧化物负极材料的研究

现有的商品化锂离子二次电池均采用石墨化碳质为负极材料。该类负极材料的制备需要高温（＞２０００℃），而且理论容量有限（＜３７２ｍＡｈ／ｇ），不到金属锂的十分之一。因此人们开展了低温碳材料的研究［１］，可是低温碳材料存在着电压滞后现象，第一次的充放电效率...     

锂离子电池锡基复合氧化物负极材料的研究

采用共沉淀法制备了SnSbO2.5和SnGeO3两种锡基复合氧化物粉末.XRD分析表明,这两种锡基复合氧化物的共同特点是在27°～28°处有波峰,属无定型结构.将其分别作为锂离子电池负极材料的活性物质,利用恒电流电池测试仪研究它们的电化学性能.实验表明,这两种锡基复合氧化物都有较高的电化学容量,SnSbO2.5的可逆容量为1200mA·h/g,SnGeO3的可逆容量为750mA·h/g.这两种锡基复合氧化物的电化学容量远高于碳材料(石墨的理论容量为372mA·h/g),因此,这两种锡基复合氧化物可以作为锂离子电池负极材料的候选材料.     

锡基非晶态材料的化学合成及其嵌锂性能的初步研究

锂离子电池是近年来化学电源领域研究与发展的热点．为了进一步提高电池的能量密度，开发高容量嵌锂材料是锂离子电池技术发展的关健．目前，广泛应用的嵌锂负极多采用石墨结构碳素材料，其充放电容量已接近ＬｉＣ６的理论比容量３７２ｍＡ·ｈ／ｇ．与此同时，采用其它类...     

锂离子电池锂锰氧化物高压嵌锂材料的结构和电化学性能研究

利 用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｉ Ｃ Ｐ、 Ｔ Ｇ Ａ 、 Ｄ Ｔ Ａ 及 恒 流 充 放 电 等 方 法 研 究 分 析 了 一 种 特 殊 天 然 结 构 Ｍｎ Ｏ２（ Ｎ Ｍ Ｄ） 材料的结 构、组成 以及电 化学嵌锂 特性． Ｘ Ｒ Ｄ 分析 表明,该样 品材料 是由钠水 锰矿以及水羟 锰矿复 合结构组 成的 Ｍｎ Ｏ２ 纳米 纤 维． 充放 电 循环 结果 显 示,其 前 期循 环容 量 可高 达 １５０ｍ Ａｈ／ ｇ 左 右,但性 能尚不够 稳定． 本文采 用一种 水热法高 压嵌锂处 理,可将 Ｎ Ｍ Ｄ 样品 转变为 具有３ ×３ 大隧道结 构的钡 镁锰矿（ Ｔｏｄｏｒｏｋｉｔｅ） 型锂 锰氧 化 物,既 增 强了 Ｌｉ ＋ 嵌 入 隧道 或 层间 结 构 的循环稳定 性． 并 显著提 高锂锰氧 化物电 极材料性 能的 稳定 性,以 充放 电电 流密 度 为０ ．８ ｍ Ａ／ｃ ｍ ２ ,经过１８０ 次 循环后 其比容量 仍具有 １１０ ｍ Ａｈ／ ｇ ． 该类 大隧道结 构锂锰 氧化物可 作为一 种３ Ｖ 的锂离子电极 材料．     

锡基复合氧化物的高能球磨法制备及其电化学性能

随着锂离子电池的发展,人们越来越多地要求可充锂离子电池电极材料具有更高的容量.许多研究小组正致力于寻找和开发能够取代现有碳材料(理论最大比容量为372 mAh·g-1)的新型负极材料[1].锡氧化物基材料由于其高的储锂容量和低的锂离子脱嵌平台电压倍受人们关注,有望作为新一代锂离子电池负极材料[2～5].通过在线X-射线研究,Courtney等[4,5]提出了这类材料作为锂离子电池负极材料的两步反应机理:在首次放电过程中,锡氧化物被不可逆地还原成金属锡,同时生成氧化锂;随后,金属锡与锂发生可逆的合金化与去合金化反应,用反应式表示如下:     

锂离子电池负极材料非晶态MgSnO3的合成和性能研究

锂离子电池金属氧化物负极材料越来越受到人们的重视.锡基氧化物贮锂材料具有能量密度较高、清洁无污染、原料来源广泛、价格便宜等优点,是金属氧化物类负极材料中极具发展潜力的一种负极材料.因此,近年来人们对这类材料开展了广泛的研究[1～6].     

锂离子电池负极材料铜锌锡硫纳米颗粒的制备及其电化学性能

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了球形的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌;利用电池测试系统对以铜锌锡硫纳米颗粒为锂离子电池负极材料组装的锂离子电池的电化学性能进行了测试.结果表明:所得到的产物为具有锌黄锡矿结构的纯相铜锌锡硫,颗粒直径在300～500nm.铜锌锡硫纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料具有较好的稳定性,有望在锂离子电池研究和应用中得到推广.     

锂离子电池锡氧化物基负极材料的湿化学合成与电化学性质

采用新兴的湿化学方法合成了锡氧化物基粉末材料。用X-射线衍射、扫描电镜和电化学方法对材料的微观结构、形貌和电化学性能进行了详细的研究。结果表明，经400 ℃热处理4 h的锡氧化物基材料的颗粒大小均匀，平均粒径约为200 nm。这种材料的可逆充电容量超过570 mAh·g^-1，30次循环后平均每次循环的容量衰减只有0.15%。良好的电化学性能表明锡氧化物基材料有望作为新一代锂离子电池的负极材料。     

Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能

金属氧化物可通过电化学转换反应与锂离子及钠离子发生多电子可逆结构转换,是一类极具应用前景的高容量锂离子和钠离子电池负极材料。实验以氧化石墨烯和铁盐为前驱体,采用简单的溶剂法,成功将Fe₂O₃纳米单晶粒子均匀负载于石墨烯的导电片层上,获得Fe₂O₃/rGO(还原氧化石墨烯)纳米复合材料。复合电极在锂离子和钠离子电池中都表现出优异的充放电性能和循环稳定性。实验结果表明石墨烯的包覆不仅能降低Fe₂O₃发生转换反应的电荷传递阻抗,而且能够稳定电极在循环过程中带来的结构转变,极大改善电极大电流充放能力和循环稳定性。本研究为发展高容量的锂离子和钠离子电池负极材料提供了可行的途径。     

Synthesis and properties of nanosized tin-zinc composite oxides as lithium storage materials

After preparing the precursor by a liquid precipitation method, a series of tin-zinc composite oxides with different components and structures were synthesized as the anode materials for lithium ion batteries when the precursor was pyrolyzed at different temperatures. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and electrochemical measurements. The reversible capacity of amorphous ZnSnO₃ is 844 mA · h/g in the first cycle and the charge capacity is 695 mA · h/g in the tenth cycle. The reversible capacity of ZnO · SnO₂ is 845 mA · h/g in the first cycle and the charge capacity is 508 mA · h/g in the tenth cycle. The reversible capacity of SnO₂ · Zn₂SnO₄ is 758 mA · h/g in the first cycle and the charge capacity is 455 mA · h/g in the tenth cycle. Results show that amorphous ZnSnO₃ exhibits the best electrochemical property among all of the tin-zinc composite oxides. With the formation of crystallites in the samples, the electrochemical property of the tin-zinc composite oxides decreases. Translated from Chem J Chin Univ, 2006, 27(12): 2252–2255 [译自: 高等学校化学学报]     

硅/石墨复合物用作锂离子电池负极材料

以石墨和纳米硅粉为原料, 利用机械球磨的方法制备了硅/石墨复合物, 用作锂离子电池负极材料. 采用XRD, SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试. 通过球磨不同质量比的硅和石墨, 并对相应的复合物进行充放电测试, 寻找到了硅和石墨的最佳比例, 其值为1∶9. 实验结果表明, 所得材料既具备高于纯纳米硅的循环性能, 又具有比石墨高的可逆容量.     

SnO2/ 石墨复合材料作为锂离子电池负极材料研究

Nano-scale SnO₂ powders were prepared by hydrolyzation. Graphite was poured into the SnCl₄ solution during hydrolyzation. After drying and calcining at 360 ℃, the negative electrode composite material of nanosized SnO₂ and graphite was obtained. The composite materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The average crystallite size was in the range of 15～20 nm. Electrochemical lithium insertion/extraction was studied preliminarily on the obtained composite. The discharge capacity of nanosized SnO₂ / graphite composite was found to have a high electrochemical reversible capacity for Li-ion insertion and extraction, which possessed the advantages of both higher discharge capacity of SnO₂ and lower discharge potential of graphite. In addition, the cycle capability was also improved due to the inhibiting effect of the composite against pulverization and agglomeration to a certain extent during Li-ion insertion and extraction.     

锂离子电池纳米材料研究

报道了作者最近在锂离子电池纳米材料方面的研究工作 .包括纳米负极材料 (如Sb ,SnSb ,CuSn及Si) ,纳米正极材料 (如CuS)合成 ,电化学性质 ,以及纳米材料的晶体结构与形貌在充放电过程中的变化等研究 .此外还报道了具有纳米尺度阴离子的锂盐在聚合物电解质中的增塑作用以及纳米硅Raman光谱和光致发光谱受电化学锂掺杂的影响 .最后对纳米材料的本征性质与其电化学性质的关系进行了讨论 ,并对其在锂离子电池中的应用及在基础研究方面的意义给予了评述 .     

锰氧化物负载碳氮三维网络结构复合材料的制备及锂电性能

通过硝酸锰和乙醇的水热反应在三聚氰胺泡棉（MF）上生成三氧化二锰颗粒,氮气下高温处理后形成锰氧化物负载碳氮三维网络结构的复合物。碳氮网络结构提高了充放电过程中材料结构的稳定性及导电性,且烧结过程中产生的孔道结构有利于锂离子传输,使得该复合材料作为负极在锂离子电池中表现出优异的充放电性能和循环稳定性。材料的比容量和循环稳定性大大提高,经500℃处理后的MnO/CNnws-500材料在160次循环后仍然保留590 mAh·g^-1的比容量,达到氧化亚锰理论容量755 mAh·g^-1的78%。     

锂离子电池正极材料LiV3-xMnxO8的水热合成与性能

采用水热法制备了Mn掺杂改性的锂二次电池钒基层状正极材料LiV3-xMnxO8(x=0.00, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10). 用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征, 并以50 mA·g-1的电流对材料进行恒流充放电测试. 研究了Mn掺杂对材料晶体结构和电化学性能的影响. 结果表明, Mn掺杂能够明显改善材料的电化学性能. 在掺杂改性的LiV3-xMnxO8材料中, LiV2.94Mn0.06O8的初始容量最高, 达到295 mAh·g-1. 当掺杂量控制在0.01≤x≤0.08范围内时, LiV3-xMnxO8材料均具有较好的循环性能和充放电可逆性, 经20次循环后放电比容量都保持在120 mAh·g-1以上, 40次循环后都保持在100 mAh·g-1以上, 且材料的充放电效率始终维持在93%以上.     

担载纳米硅的锂-碳复合微球作为锂二次电池负极

金属锂由于其极高的理论比容量(3860mAh·g~(-1),2061mAh·cm~(-3))和低的还原电势(相对于标准氢电极(SHE)为-3.04 V)等特点,成为了高能量密度锂电池负极材料的极佳选择之一。从上个世纪七十年代开始,科研工作者便开始了金属锂负极的研究,然而,由于金属锂与电解液反应严重,镀锂过程体积膨胀大,且在循环中易生成枝晶,以金属锂为负极的电池循环稳定性差,而且容易短路从而带来安全隐患。因此金属锂做为锂电池负极的商业化推广最终没有成功。在本工作中,我们在前期设计的锂-碳纳米管复合微球(Li-CNT)中引入了纳米硅颗粒制备了硅颗粒担载的锂-碳复合球(LiCNT-Si)。实验发现,纳米硅颗粒的加入不仅提高了锂-碳复合微球的载锂量(10%(质量百分含量)的硅添加量使得比容量从2000 mAh·g~(-1)提高到2600 mAh·g~(-1)),降低了锂的沉积/溶解过电势,有利于引导锂离子回到复合微球内部沉积,大大提高了材料的循环稳定性。同时,担载了纳米硅颗粒的锂-碳复合球也继承了锂-碳复合微球循环过程中体积膨胀小,不长枝晶的优点。而且添加的纳米硅颗粒还填充了Li-CNT微球中的孔隙,减少了电解液渗入复合微球内部腐蚀里面的金属锂,进一步提高了材料的库仑效率。以添加10%硅的锂碳复合材料作为负极,与商用磷酸铁锂正极组成全电池,在常规酯类电解液中1C (0.7 mA·cm~(-2))条件下能稳定循环900圈以上,库仑效率为96.7%,大大高于同样条件下测得的Li-CNT复合材料(90.1%)和金属锂片(79.3%)的库仑效率。因此,这种通过简单的熔融浸渍法即可制备的,具有高的比容量和长的循环稳定性的锂硅-碳复合材料具有较大的潜能成为高能量密度电池的负极材料,尤其适用于锂硫、锂氧这种正极不含锂源的电池体系。     

锂离子电池纳米正极材料

综述了锂离子电池纳米正极材料的研究进展,阐述了这种材料用于锂离子电池的优势和存在的问题,把纳米正极材料分为过渡金属嵌锂化合物、金属氧化物和金属硫化物和其它纳米正极材料。归纳了不同纳米正极材料的主要制备方法,探讨了材料的制备方法与其结构、形貌和电化学性能之间的关系,展望了纳米正极材料用于锂离子电池的未来前景。     

钙钛矿型复合氧化物材料

从钙钛矿复合氧化物独特的电子结构及晶体结构出发，分析归纳了其作为功能材料的理论规律，综述了它在导体透氧膜、气敏传感器、固体燃料电池、磁制冷和氧化还原催化剂等领域的研究新成果和应用进展，提出进一步研究的策略方案。