碳锡复合材料在锂离子电池负极中的应用

碳材料是目前广泛采用的负极材料,但是低电化学容量一直制约着锂离子电池的发展。锡基材料由于高电化学容量,是一种有巨大发展潜力的锂离子电池负极材料,但仍存在充放电过程中循环寿命差、材料体积变化大、易粉化等问题。因此,需要寻找一种可以结合两种材料优势的方法。简要介绍了碳基、锡基材料的发展现状及存在的问题,并简述了碳锡复合材料的研发方向及前景。     

采用浸渍-还原法在炭纤维表面制备纳米镍催化剂颗粒

为了在炭纤维表面原位生长纳米炭纤维/纳米碳管,研究它对炭/炭复合材料微观界面结构和导热性能的影响,以硝酸镍为催化剂前驱体,H2为还原气体,N2为载气,采用浸渍-还原技术在炭纤维表面制备纳米Ni催化剂颗粒。用扫描电镜观察Ni颗粒形貌和粒径,分析讨论还原温度和时间对纳米Ni颗粒的影响及纳米颗粒的形成原因。研究结果表明:随着还原温度升高,Ni颗粒逐渐变大;随着还原时间增加,催化剂前驱体涂层先分裂,再逐渐形成纳米Ni颗粒,而后又因烧结变大;H2和N2气在Ni颗粒形成过程中还起到刻蚀涂层、吸附弱化颗粒间粘结力的作用;合成纳米Ni颗粒的最佳工艺条件是:还原温度为400～450℃,还原时间为30～60min。     

GS-SSCNTs-MnNPs复合材料的制备与锂离子电池负极性能研究

在超声环境下,采用强氧化法将多壁碳纳米管(MWCNTs)切割成长径比小于5的超短碳纳米管(SSCNTs),通过简单的湿化学法将其与MnO_x纳米颗粒(Mn_xNPs)植入还原性氧化石墨烯片层中,热处理后,形成GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等制备材料的形貌结构,采用循环伏安和恒流充放电研究其锂离子电池负极性能.结果表明:GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料在180 mA?g^-1电流密度下具有高达1 100 mA?h?g^-1的可逆容量,且表现出优异的功率和循环稳定性能,循环100圈之后,仍具有高达837 mA?h?g^-1的可逆容量(1 440 mA?g^-1).     

高镍正极-锂碳负极锂离子电池制备与性能研究

为提升锂离子电池能量密度、循环寿命、快充能力和安全性等方面性能,本文研究纳米级硅碳复合负极材料合成技术,以提高硅碳材料在电池充放电过程中的首次库伦效率、改善材料的循环稳定性、增强材料导电性,并解决硅碳材料易出现的体积膨胀技术难题.通过优化配方,得到与之匹配的高比容量镍钴铝正极材料和高电导电解液,获得具备长寿命(＞2 000次循环)的超高能量密度锂离子电池(能量密度＞350 Wh/kg),将硅碳负极材料的比容量提高至600 mAh/g以上;采用纳米技术和单分子层超薄修饰技术研发的纳米镍钴铝复合正极材料的比容量达到200 mAh/g以上;研究出匹配硅碳复合负极材料的宽温电解液配方,以保持离子的电导率和高稳定性,有效提高电池的电化学性能.对锂离子电池的结构设计、工艺控制以及极片制备技术进行进一步优化,以提升其能量密度、循环寿命和安全性,使其能够规模化地应用于动力及储能市场.     

硫-纳米碳复合柔性正极材料的制备及其在锂硫电池中的应用

便携式电子设备的逐渐普及促使储能器件朝着柔性化、高储能方向发展。锂硫电池因拥有高比容量、能量密度高、低成本、环境友好等优势,被认为是极具潜力的下一代商用化二次电池,然而,其实用化仍受中间产物多硫化物的"穿梭效应"、正极活性物质硫的体积膨胀和低导电性等因素的限制,具有高导电性的碳纳米材料常被用于与硫复合来解决以上问题。本文针对采用碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯作为基体,重点介绍了硫与以上碳纳米材料的复合和相应的硫-纳米碳复合柔性正极材料的设计制备,探讨了提高正极硫含量和利用率的策略,分析了正极材料结构性质与电池电化学性能之间联系,最后对硫-纳米碳复合柔性正极材料的发展前景和面临的挑战进行了展望。     

利用脉冲激光沉积技术制备镍纳米颗粒及其生长过程中的应变场模拟

利用脉冲激光沉积技术和快速退火成功地制备了镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用高分辨率透射电子显微镜观察到镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用有限元算法系统地模拟了Ni纳米颗粒生长过程中的应变场分布.研究发现:在Ni纳米颗粒的生长过程中,纳米颗粒受到母体A12O3材料的非均匀的偏应变的作用,而且随着Ni纳米颗粒的长大,纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀偏应变也逐渐增加.这种非均匀偏应变对于纳米颗粒的晶格结构和形貌有较大的影响,可以通过调节Ni纳米颗粒生长过程中的应变场来实现对Ni纳米颗粒界面态的调控,从而进一步优化Ni纳米颗粒的物理性能.     

锂离子电池纳米碳负极材料的结构与嵌锂行为

采用了一种工业副产品的纳米碳粉作为锂离子电池的负极材料,对纳米碳粉进行了提纯,测定了纳米碳粉的纯度,并对提纯后的纳米碳粉进行了电化学嵌锂性能的研究·充放电实验结果表明,该碳材料首次放电比容量为358 3mA·h/g,首次循环可逆容量为336 4mA·h/g,循环9次后可逆容量保持率为76 1%·TEM观察纳米碳粉的形貌,表明纳米碳粉为球形,直径在30nm左右;XRD测定纳米碳粉的结构,纳米碳粉的d002值介于石墨和软碳材料的d002值之间,为0 3481nm·     

负载纳米铁颗粒的碳纳米球的制备及磁性能研究

采用喷雾催化热解法制备出负载纳米铁颗粒的碳纳米球,研究了氢气流量对其微观结构、晶体结构和磁性能的影响。当氢气流量为3.0L/min时,所制备的碳纳米球具有洋葱状结构,外表面不光滑,其石墨层间距为0.342nm,球体中散布着直径为几个纳米到30nm的纳米铁颗粒;当氢气流量提高到5.4L/min后,所制备的碳纳米球具有光滑的表面,其石墨层间距增大到0.360nm;随着氢气流量的增大,碳纳米球的矫顽力逐渐增大,饱和磁场强度和剩余磁场强度则逐渐降低。     

基于二硫化钼-碳纳米颗粒复合物的电化学传感器

采用L-半胱氨酸辅助溶液相方法合成二硫化钼-碳纳米颗粒复合物,并利用扫描电子电镜对复合物的形貌进行表征.基于二硫化钼-碳纳米颗粒复合物修饰玻碳电极构建电化学传感器,用于扑热息痛的灵敏检测,利用循环伏安法和微分脉冲伏安法考察了电化学传感器的电化学行为.结果表明,扑热息痛的线性检测范围为0.1~100μmol/L,检出限为0.01μmol/L.而且,该方法成功地用于实际药品中扑热息痛的检测.该传感器具有选择性高、抗干扰能力强、重现性和稳定性好的优点.     

碳包覆 Fe3 O4纳米颗粒的制备

以葡萄糖为碳源,以聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）为表面活性剂,在碱性条件下用水合肼还原氯化铁,采用两步水热法制备Fe3 O4/C磁性纳米粒子,并采用X-射线衍射仪（ XRD）、扫描电子显微镜（ SEM）、透射电子显微镜（ TEM）对产物进行表征。结果表明：产物为碳包覆纳米四氧化三铁核壳结构,其直径为300～600 nm,晶化程度较高。     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

乙醇在碳载纳米Pt及纳米Pt-WO_3电极上的催化氧化

将纳米Pt/玻碳和纳米Pt -WO3 /玻碳电极应用于乙醇的电催化氧化 ,发现所制备的催化剂电极具有较高的电催化活性。探讨了乙醇在这些电催化电极上的循环伏安曲线中各个峰产生的原因     

二氧化铈纳米棒修饰玻碳电极的制备及其对芦丁的检测

本文合成了CeO2纳米棒, 并对其进行XRD和TEM表征,将制备的CeO 2纳米棒修饰到玻碳电极上,并采用电化学方法对修饰电极进行了考察,同时研究了芦丁在该修饰电极上的电化学行为,实验表明,该修饰电极对芦丁有较好的电催化作用.用示差脉冲伏安法(DPV)对芦丁进行了测定,研究发现在1.0×10 -6 -5.0×10 -4 mol/L之间芦丁在该修饰电极上的i pa 与其浓度有良好的线性关系,其线性回归方程为i p(μA)=0.2263+0.3307c(μmol/L),相关系数r=0.9949.检测限为1.0×10 -7 mol/L.     

碳纳米管/氮化碳纳米片导热聚合物的制备和性能

以静电自组装的方式将改性的碳纳米管(CNTs)和石墨相氮化碳(g-C3 N4)制备成杂化填料CNT@CNNns,并填充到环氧树脂(EP)中以制备导热复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、Zeta电位仪、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和热导率仪(Hot Disk)等对样品进行了表...     

Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振增强CsPbBr3纳米片光电探测器性能研究

采用热注入法,通过添加短链配体辛酸和辛胺制备金属卤化物钙钛矿CsPbBr_3纳米片,引入AgBr作为Ag前驱体,通过光照还原合成Ag@CsPbBr_3复合纳米片,组装Au/CsPbBr_3/Au和Au/Ag@CsPbBr_3/Au光电导型探测器.研究发现,探测器对520 nm可见光具有良好的探测性能,在Ag纳米颗粒局域表面等离子体共振效应的作用下,探测器响应度由198.6μA/W增至240.3μA/W,增幅达21%.该探测器在520 nm波段光电响应良好,在未来的可见光通信中具有重要的应用前景.     

纳米SnO2锂二次电池负极材料的性能研究

采用溶胶-凝胶法合成前驱物Sn（OH）4胶体,在不同温度下加热分解,得到一系列纳米SnO2试样.通过恒流充放电和循环伏安（CV）实验,表征了不同结构和颗粒度的纳米SnO2锂二次电池负极材料的电化学性能.结果表明,纳米SnO2试样的电化学性能对热处理温度很敏感,800℃热分解试样的电化学性能较好.