磷化酚醛树脂热解炭材料的电化学性能

采用化学法和物理法制备含P酚醛树脂热解炭材料,比较了不同的制备方法、不同的热解温度及不同的P含量对材料结构和性能的影响.结果表明:热解温度为600℃时化学法制备的掺杂20%磷酸的炭材料表现出良好的充放电性能.首次充放电比容量分别为1 200 mA.h.g1和628 mA.h.g1,循环10次时可逆比容量为420 mA.h.g1,比同样条件下未掺P炭材料可逆比容量提高13%.     

掺杂ZnCl2对酚醛树脂热解炭材料结构与性能的影响

采用比表面吸附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)等手段,对掺杂ZnCl2的酚醛树脂热裂解炭材料进行了表征.结果表明该材料的微粒及孔径均为纳米级,平均微粒径在40～60nm,平均孔径为3.86nm.用该材料做电极,经过30次充放电循环,可逆容量为360mA·h·g-1.     

热处理温度对沥青基硼氮共掺杂多孔炭结构与电化学性能的影响

以煤液化沥青质为碳源、硝酸为氮源、硼酸为硼源和造孔剂制备硼氮共掺杂多孔炭,研究了热处理温度对其孔结构和表面性质的影响,测试了产品作为超级电容器电极材料的性能.用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附、元素分析、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学工作站等对材料的结构、组成及电化学性能进行了表征.结果表明:随着热处理温度的升高,产品的石墨化程度逐渐升高;比表面积、总孔容呈先增加后减小的趋势;氮含量随着热处理温度的升高逐渐降低,而硼含量则随着热处理温度的升高逐渐增加;材料的比电容随着热处理温度的升高先逐渐增加后减小.其中900°C热处理的样品比表面积达到1103 m2·g-1,总孔容为0.921 cm3·g-1,氮含量为5.256%(w),硼含量为1.703%(w),在6 mol·L-1KOH电解液中当电流密度为100 mA·g-1时质量比电容为349 F·g-1;而经过1000°C热处理的样品表现出最好的倍率特性,电流密度从100 mA·g-1增加到10A·g-1时比电容保持率为75%.     

氮掺杂碳磷锂离子电池复合负极材料的制备及电化学性能

以商业化的活性碳作为碳基体, 三聚氰胺作为氮源, 采用沉积法合成了N掺杂的碳磷复合材料. 材料的物性表征和电化学测试结果表明, 磷纳米球形颗粒均匀分散在氮掺杂的活性碳上, 有效增加了与电解液的接触面积, 同时P—C键的存在能稳定材料的结构, 当三聚氰胺的添加量为10%(质量分数)时, 氮掺杂的碳磷复合材料在室温及0.1C倍率首次充电比容量为2282.2 mA·h·g ^-1, 循环100次后充电比容量保持率为92.5%, 在5C倍率下首次充电比容量达到624.6 mA·h·g ^-1. 该复合材料在-10 ℃, 0.1C倍率下充电比容量为1128.2 mA·h·g ^-1, 在55 ℃, 0.1C倍率下首次充电比容量达到2060.5 mA·h·g ^-1, 表现出较好的电化学性能.     

水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料

以球形TiO2和LiOH溶液为反应物,通过水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12,并使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和激光粒度分布(PSD)对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:通过该法得到的产品颗粒大小均匀,粒度分布狭窄,结构与标准Li4Ti5O12谱图一致.实验选定温度下所得的Li4Ti5O12均表现出良好的电化学性能.其中,800°C热处理所得样品的电化学性能最好,室温下,以35mA·g-1的电流密度进行充放电,其可逆容量达到162mAh·g-1,同时这种材料也表现出良好的倍率性能,即使在720mA·g-1的电流密度条件下进行充放电,其可逆容量仍可达到124mAh·g-1.     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

负载Cr_2O_3的H_2Ti_2O_5·H_2O纳米管的制备及其作为锂离子电池正极材料的电化学性能

限制纳米电极材料倍率性能的一个重要因素是,在大电流下充放电时,纳米结构可能坍塌,造成容量迅速衰减.通过异价离子的掺杂或第二相的负载有可能弥补纳米材料的这一缺陷.本文以含有Cr2O3的锐钛矿TiO2为原料,通过超声化学-水热法,制备了负载Cr2O3的H2Ti2O5·H2O纳米管.采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对制得的H2Ti2O5·H2O/Cr2O3纳米管的晶体结构和微观形貌进行了表征和分析.恒流充放电测试显示,H2Ti2O5·H2O/Cr2O3(5%(w,质量分数))纳米管作为锂离子电池阳极材料具有优异的循环稳定性及倍率性能.在150mA·g-1的电流密度下,H2Ti2O5·H2O/Cr2O3纳米管的首次放电容量达到288mAh·g-1;120次循环后,充放电容量仍保持在145mAh·g-1.在1500mA·g-1的电流密度下,首次放电容量为178mAh·g-1;600次循环后,充放电容量保持在80mAh·g-1以上;继续在150mA·g-1电流密度下充放电30个循环,充放电容量达到155mAh·g-1,显示出充放电容量的可回复性.循环伏安测试结果表明,H2Ti2O5·H2O/Cr2O3纳米管的充放电过程由法拉第赝电容反应控制.该一维纳米结构在锂离子电池和非对称电容器领域显示出良好的应用前景.     

多孔炭模板法制备Li4Ti5O12及其嵌锂行为

采用水合氧化钛溶胶为原料, 多孔炭为模板剂, 设计制备了一种新型准纳米晶锂钛复合氧化物, 并用SEM、XRD、恒流充放电及交流阻抗测试表征了材料的形貌、结构和电化学性能. 结果表明, 该氧化物晶粒尺寸约200 nm, 为典型的尖晶石Li4Ti5O12结构. 在0.5C(1C=0.2 mA·cm-2)电流条件下的首次嵌脱锂效率为99.8%, 嵌脱锂电位平坦, 可逆容量为117 mAh·g-1; 当电流从0.5C增至5C时, 其可逆嵌锂容量仍在100 mAh·g-1以上, 容量保持率大于86%, 倍率充放电性能优异. 交流阻抗测试结果表明, 模板剂多孔炭的应用使合成的尖晶石Li4Ti5O12具有更佳的导电性能, 且多孔特征明显.     

交联剂的引入对碳负极材料性能的影响

研究了引入的交联剂二乙烯基苯对作为锂离子二次电池负极材料的聚合物裂解碳性能的影响.结果表明交联剂引入到聚丙烯腈中后,在热处理过程中有利于该聚合物的碳化,导致层间距d002减少及石墨微晶尺寸增加;交联剂的固定作用使碳材料的有序性得到了提高;同时微孔数目也得到了增加.这些因素的影响导致了聚合物裂解碳的可逆储锂容量随交联剂的量的增加而提高.对于别的加聚物如聚4乙烯吡啶而言,同样也使所得到的聚合物裂解碳的可逆储锂容量得到了提高.最大可逆容量可达600mAh·g-1.     

新型微晶炭的结构与电化学电容特性

以炭化的石油焦为原料, 采用KOH活化法制备了新型微晶炭; 采用N2吸附法、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其孔结构、微晶结构和微结构进行表征, 并研究了微晶炭电极在1 mol·L-1 Et4NBF4/PC有机电解液中的电容特性. 结果表明, 微晶炭含有大量的较为完整的类石墨晶, 微晶的平均层间距d002为0.377 nm; 具有比活性炭低的比表面积(130.7 m2·g-1)和更明显的晶体特性. 微晶炭依靠电解质离子嵌入类石墨晶层间存储能量, 具有高达110.6 F·g-1的放电比电容和27.5 Wh·kg-1的比能量, 并具有大于1.2 kW·kg-1的比功率和良好的循环性能, 是一种具有实用化潜力的新型炭电极材料.     

沉积法合成生物质碳磷锂离子负极材料及其高低温电化学性能

使用玉米杆芯作为碳源, 通过沉积法原位合成生物质碳磷复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)等对复合材料的形貌和结构进行表征, 通过恒电流充放电、 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等对复合材料的电化学性能进行了测试. 结果表明, 当碳/磷质量比为4.5∶5.5时, 复合材料具有最佳的电化学性能: 扣除非活性材料的贡献, 室温下首次充电容量为1215.5 mA·h/g, 循环100次后可以保持847.7 mA·h/g 的比容量. 该复合材料随着温度的升高充电比容量逐渐增加: -20 ℃时, 0.1C倍率下的充电比容量为425.6 mA·h/g; 55 ℃时, 首次充电比容量高达1812.3 mA·h/g. 说明适量纳米磷均匀分布在无定形碳导电基体的孔结构中, 可以使制备出的复合材料现出良好的电化学性能.     

层状钒青铜纳米片的制备及其锂离子电池阳极材料性能

室温下, 在水溶液中将铵根离子和水分子插入到商用V₂O₅纳米颗粒的层间, 制得了层状的钒青 铜[(NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O]纳米片. 该纳米片的尺寸为2~10 μm, 厚度为50~250 nm. 与商用V₂O₅纳米颗粒相比, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片用作锂离子电池(LIBs)的阳极材料时, 其性能得到较大提升, 包括大的可逆放电容量 (0.1 A/g时为1148 mA·h/g)、 出色的循环性能(循环70圈后在0.1 A/g时具有1002 mA·h/g的高容量)和高倍率性能(在0.1 A/g时具有1070 mA·h/g的可逆性能). 研究结果表明, (NH₄)₂V₆O₁₆·H₂O纳米片可以作为锂离子电池优良的阳极材料, 也有望应用于其它(如钠离子电池和锌离子电池等)可再充电电池.     

原位氮掺杂碳包覆CoxP复合物的制备及其锂电性能

以类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67为钴源、碳源和氮源前驱体,红磷作为磷源,在800 ℃煅烧直接制备氮掺杂碳包覆的Co₂P@N-C和CoP@N-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,所得复合物的组分可以通过调控ZIF-67和红磷的比例而改变。 所得复合物的结构为正十二面体,尺寸约250~400 nm,具有良好的导电性。 用作锂离子电池电极材料时,在电流密度为0.05 A/g下,Co₂P@N-C和CoP@N-C复合物首次放电容量分别达到942和1170.6 mA·h/g。 在1 A/g的电流密度下,经过500次循环容量依然可以保持在306.6和180.3 mA·h/g。 论文提供了一种绿色环保制备锂电池用磷化钴/碳复合物的简易方法。     

Synthesis and electrochemical performance of sulfur–carbon composite cathode for lithium–sulfur batteries

In this paper, porous carbon was synthesized by an activation method, with phenolic resin as carbon source and nanometer calcium carbonate as activating agent. Sulfur–porous carbon composite material was prepared by thermally treating a mixture of sublimed sulfur and porous carbon. Morphology and electrochemical performance of the carbon and sulfur–carbon composite cathode were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectra (EIS), and galvanostatic charge–discharge test. The composite containing 39 wt.% sulfur obtained an initial discharge capacity of about 1,130 mA?h g^?1 under the current density of 80 mA?g^?1 and presented a long electrochemical stability up to 100 cycles.     

碳纳米管的电化学贮氢性能研究

研究了碳纳米管电极的电化学性能 ,其电化学储氢量达到 2 0 0mAh·g 1且具有高的电化学活性和良好的循环寿命 .采用循环伏安法研究了氢在碳纳米管电极上吸附 /氧化机理 .     

含氮多孔纳米碳纤维的制备及对锂硫电池容量的提高

采用静电纺丝技术获得聚丙烯腈(PAN)纳米纤维, 选用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为造孔剂, 在氮气气氛下1000 ℃高温碳化制备富介孔结构的含氮纳米碳纤维(MT-C). 研究结果表明, 当m(PVP)/m(PAN)为2∶1时, MT-C-0.4比表面积为190.8 m ²/g, 并且在0.05C倍率下首次放电比容量高达1269.4 mA·h/g, 在0.5C倍率下循环300周后比容量仍保持为658.3 mA·h/g, 每周容量衰减率为0.14%. 硫电极负载量为1 mg/cm ²时, MT-C表现出最佳的电化学性能.     

杯[4]醌/N掺杂的无定形碳纳米纤维复合材料储锂性能

生物质甲壳素来源丰富、廉价易得、N含量高且具有纤维结构,经高温碳化即可获得导电性良好的多孔碳材料。 杯[4]醌(Calix[4]quinone,C4Q)的理论比容量高达447 mA·h/g,但它在传统电解液中的高溶解性和导电性差限制了其在锂电池中的实际应用。 为了解决上述问题,本文以甲壳素为原料,经高温处理制得了N掺杂的无定形碳纳米纤维材料(NACF),并利用其多孔结构吸附C4Q,制备出C4Q/NACF(质量比为1:1)复合材料。 该复合材料在0.1 C电流密度下,首圈放电比容量为426 mA·h/g,循环100圈后比容量为213 mA·h/g,甚至在1 C电流密度下,C4Q/NACF复合材料仍有188 mA·h/g的放电比容量。 实验结果表明,利用NACF碳材料固载C4Q的方法可以提高C4Q锂离子电池的循环稳定性和导电性。     

孔道有序排列高容量S@C复合电极材料的制备及电化学性能

用氨水对木材进行预处理, 去除其中的木质素, 再经过高温碳化和活化处理, 得到孔道有序排列的多级孔径三维碳材料, 于150 ℃下熔融吸附硫, 得到高容量 S@C复合电极材料. 扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 拉曼光谱及表面吸附实验等测试结果表明, 该碳材料呈现各向异性多级孔径的三维结构, 孔道与树干生长方向平行有序排列; 经过KOH活化后的碳材料孔道内壁上出现较多微孔, 从而具有较大的孔容和比表面积. 以S@C复合材料作正极组装了锂/硫电池, 电化学性能测试结果表明, 电池首次放电比容量达1595 mA·h/g, 接近于硫电极材料的理论比容量1670 mA·h/g.