纳米锡锌复合氧化物贮锂材料的合成和性质

用液相沉淀-热解法合成了一系列结构和组成不同的锂离子电池纳米锡锌复合氧化物贮锂材料, 通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征. 测试结果表明, 非晶态ZnSnO3负极材料的初始可逆贮锂容量为844 mA·h/g, ZnO·SnO2负极材料的初始可逆贮锂容量为845 mA·h/g, SnO2·Zn2SnO4复合物负极材料初始可逆贮锂容量为758 mA·h/g, 循环10周后, 三者的充电容量分别为695, 508和455 mA·h/g, 表明非晶态结构的锡锌复合氧化物具有较好的电化学性质, 随着样品中晶体的形成, 该类型负极材料的贮锂性能下降.     

竹节状纳米碳纤维的制备及嵌锂性能研究

以泡沫镍为催化剂,在600和700℃下,以CVD法热解乙炔气体制备大量的纳米碳纤维.随着制备温度增加,纳米碳纤维直径变小,竹节状含量减少, d002值减小,微晶片层平面Lc和La值增大,碳材料的可逆容量则下降.分别用透射电镜、 X射线衍射和拉曼光谱观察和测定了纳米碳纤维的形貌、微结构,发现在不同条件下生长的纳米碳纤维有不同的形貌和结构.对纳米碳纤维的电化学嵌锂性能的研究表明,纳米碳纤维的结构对其电化学嵌锂容量和充放电循环寿命起重要影响,制备温度越低,纳米碳纤维的石墨化程度越差,可逆嵌锂容量相应要高一些.     

铝锂混合掺杂尖晶石相Li_(1+x)Al_yMn_(2-y)O_4材料结构性能的研究

采用一种简单的合成工艺 ,将铝和锂混合掺入到主尖晶石相锰酸锂中 ,研究不同掺杂铝量对材料的初始容量及循环稳定性能的影响 .结果表明同时掺杂铝锂的材料要比单独掺杂铝或锂的循环稳定性好 .利用扫描电镜、粉末X_射线衍射仪、红外光谱仪对材料形貌及结构进行研究 ,结果表明所合成的掺杂铝锂材料颗粒细小、分布均匀 ,具有较好的结晶性能 ,较高的初始容量和良好的循环稳定性 ,其初始容量达 119mAh/g ,循环 2 0 0次后容量仍然保持在 10 6mAh/g     

石油沥青基纳米碳球的制备及其电化学性能研究

以石油沥青为碳源, 在空气中将其加热到450 ℃制备出纳米碳球(CNBs), 经1500 ℃氮气气氛中加热纳米碳球3 h后得到高温处理的纳米碳球(H-CNBs). 采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱和红外光谱对所制备的产物进行了结构表征. 结果表明: 制得的CNBs的粒径在50～80 nm之间, 石墨化程度不高, H-CNBs粒径没有改变但石墨化程度有所提高, 推测了CNBs的形成机理. 用恒流充放电测试分别对CNBs和H-CNBs的电化学性能进行了研究, 在电流密度为1 C时, 其首次放电比容量和经过100圈之后的放电比容量分别为1260 mAh/g和500 mAh/g, 413 mAh/g和200 mAh/g之上, 同时这两种纳米碳球的首次充放电的库伦效率较低, 分别经过10圈和30圈后可以稳定在98%左右. CNBs在经历0.1 C, 1 C, 5 C, 10 C循环回到0.1 C时, 容量几乎完全恢复.     

锂离子电池铜锡锑合金负极材料研究

以化学还原法制备了锂离子电池纳米铜锡锑三元合金负极材料Cu6Sn5Sb5,通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征,用非原位XRD测试方法研究了材料的贮锂机理.所制备的材料颗粒粒径大小分布在15～30nm之间.在充放电电压为1.5～OV范围内,初始可逆充电容量为595mAh/g,经过30次循环后,充电容量保持79...     

锂离子电池Sn-SBA15负极材料的复合电镀制备及其性能

应用复合电镀法制备Sn-SBA15电极.充放电测试得其初始放电(嵌锂)容量,达到1075mAh/g.充电(脱锂)容量为630mAh/g,经过50周循环后充放电容量均保持在400 mAh/g以上.XRD分析表明,Sn-SBA15电极具有四方晶型锡结构;而SEM观察到电极表面的蜂窝状结构.交流阻抗谱结果显示,Sn-SBA15电极表面有SEI膜的生成.     

纳米碳与石墨碳复合材料的电化学性能

在天然石墨(NG)中掺杂不同比例的碳纳米管(CNT)得到纳米碳与石墨碳的复合材料.电化学测试结果表明,在NG中掺杂质量分数为10%的CNT所得复合材料的电化学性能最好.经过20次充放电循环,该复合材料的放电容量比同样条件下的石墨提高15.9%.纳米碳管的中空式结构和不易塌陷的特点使复合材料的充放电容量和循环稳定性明显提高.     

包覆型Si/C复合材料的制备及其性能研究

分别采用球磨法和高温热解法制备了Si/C复合材料,XRD、SEM、电化学阻抗谱、循环伏安法和恒流充放电测试表征该Si/C复合材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,相比于球磨法,高温热解HDPE制备的Si/C复合材料颗粒形貌规则,碳的包覆较为均匀,导电性较好,阻抗较小.该复合材料首次嵌锂容量为4495 mAh/g,首次库仑效率65.3% ,从第2周开始库仑电效率都保持在97% 左右,经过100次充放电循环后仍能达到438 mAh/g的可逆容量,具有较好的电化学循环稳定性.     

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.     

碳包覆硅/石墨复合材料的制备及其电化学性能

本文以工业硅粉(600目)为原料,通过高能球磨和热解包碳方法制备了碳包覆纳米硅,在此基础上采用简单的机械球磨方法制备了碳包覆/石墨复合材料,并系统研究了碳包覆量及硅/石墨比例对碳包覆硅/石墨复合材料电化学性能的影响.与商业纳米硅粉/石墨复合材料相比,工业硅粉/石墨复合材料的循环性能及倍率性能均得到改善.通过高能球磨和热处理法得到的碳包覆材料为无定形碳和晶态硅材料的复合,所获碳包覆硅材料一次颗粒的粒径在100～200 nm左右.碳包覆量对材料的电化学性能有着重要影响,Si/C-2-1复合材料表现出高的可逆比容量、良好的倍率性能和循环稳定性,在0.1C倍率下,可逆比容量高达492.6 mA h·g~(-1),循环100周后容量保持率达85.8%,1C电流密度下放电比容量达369.7 mAh·g~(-1),为0.1C的73.9%.提高碳包覆硅/石墨复合材料中硅含量的比例可以提升其比容量,当硅含量达到20%时,Si/C-2-3复合材料在0.1C倍率下可逆比容量达到600.4 mAh·g~(-1),但材料循环性能有所下降,说明石墨在稳定硅/碳复合材料循环性能方面发挥着非常重要的作用.     

热处理对富氮碳纳米纤维结构及储锂性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为原料,经静电纺丝、稳定化和碳化,制备了碳纳米纤维(CNFs)。系统地研究了氮的种类及含量对锂离子电池(LIBs)中Li+的储存性能和负极容量的影响。碳化过程中纤维从无定形碳向石墨化碳结构转变,含氮官能团减少,结构的变化对Li+在CNFs电极中的存储位置有很大的影响。结果表明,Li+不仅可以存储在石墨化碳层之间,还可以存储在氮功能化引起的缺陷部位,后者主要是由于碳材料的氮掺杂而使LIBs的电化学性能改善。碳化温度为600℃时,可以产生足够高的氮含量,从而提高电极的容量。在电流密度为0.1 A·g^-1时,循环200次之后比容量高达560 mAh·g^-1,即使在1 A·g^-1的高电流密度下,循环1000次比电容量仍然保持在200 mAh·g^-1。     

Hydrothermal synthesis of carbon nanotube/cobalt oxide core-shell one-dimensional nanocomposite and application as an anode material for lithium-ion batteries

Carbon nanotube/cobalt oxide core-shell one-dimensional nanostructures were prepared via a hydrothermal synthesis method, in which nanosize cobalt oxide crystals were homogeneously coated on the surface of carbon nanotubes. The morphologies and crystal structures of the as-prepared core-shell nanocomposites were analysed by X-ray diffraction, field emission gun scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. When applied as anodes in lithium-ion cells, carbon nanotube/cobalt oxide core-shell nanostructures exhibited an initial lithium storage capacity of 1250 mAh/g and a stable capacity of 530 mAh/g over 100 cycles. The good electrochemical performance could be attributed to the nanocrystalline cobalt oxide and the unique core-shell one-dimensional nanostructures.     

High lithiophilic nitrogen-doped carbon nanotube arrays prepared by in-situ catalyze for lithium metal anode

Lithium metal has a very outstanding theoretical capacity(3860 mAh/g) and is one of the most superior anode materials for high energy density batteries.However,the uncontrollable dendrite growth and the fo rmation of "dead lithium" are the important hidden dangers of short cycle life and low safety.However,the uncontrollable dendrite growth and the fo rmation of dead lithium leads to short cycle life and hidden dange r,which hinder its practical application.Controlling the nucleation and growth process of lithium is an effective strategy to inhibit lithium dendrite.Herein,a simple in situ self-catalytic method is used to construct nitrogen doped carbon nanotube arrays on stainless steel mesh(N-CNT@SS) as a lithium composite anode.The N-doped CNTs provide a great number of N-functional groups,which enhance the lithiophilic of anode and provide a large number of uniform nucleation sites,hence it has excellent structural stability for cycles.The arrays provide neat lithium-ion transport channels to uniform lithiumion flux and inhibits dendrite generation,revealed by the COMSOL multi-physics concentration field simulation.The N-CNT@SS composite anode sustain stable at 98.9% over 300 cycles at 1 mA/cm2.NCNT@SS as the anode is coupled LiFePO_4(LFP) as the cathode construct a full battery,demonstrating excellent cycling stability with a capacity of 152.33 mAh/g and capacity retaining ratio of 95.4% after 100 cycles at 0.5 C.     

常压回流掺钴钙锰矿锂离子电池正极材料

常压回流法制备掺杂钴离子的钙锰矿,X-射线衍射(XRD)、热重(TG)、化学分析等测试表明:钙锰矿均为单一相,组成为MgxCoyMnOz·nH2O,其中0.18≤x≤0.22、0≤y≤0.24、2.10≤z≤2.53、0.35≤n≤0.73.以掺钴钙锰矿作锂离子二次电池正极材料,组成为Tod-Co10%(10%Co的Mg0.18Co0.12MnO2.19·0.45H2O)电极放电性能最佳,其首次放电比容量为219mAh/g,100次循环充放电仍有102mAh/g.对比之下,未掺钴的Tod-Co0%电极(钙锰矿)首次放电比容量为211mAh/g,30次循环后为37mAh/g.     

Superior Electrochemical Performance of Sulfur/Graphene Nanocomposite Material for High‐Capacity Lithium–Sulfur Batteries

Sulfur/graphene nanocomposite material has been prepared by incorporating sulfur into the graphene frameworks through a melting process. Field‐emission scanning electron microscope analysis shows a homogeneous distribution of sulfur in the graphene nanosheet matrix. The sulfur/graphene nanocomposite exhibits a super‐high lithium‐storage capacity of 1580 mAh g^?1 and a satisfactory cycling performance in lithium–sulfur cells. The enhancement of the reversible capacity and cycle life could be attributed to the flexible graphene nanosheet matrix, which acts as a conducting medium and a physical buffer to cushion the volume change of sulfur during the lithiation and delithiation process. Graphene‐based nanocomposites can significantly improve the electrochemical performance of lithium–sulfur batteries.     

Investigation of PZT-5H and PZT-8 type piezoelectric effect on cycling stability on Si-MWCNT containing anode materials

Silicon (Si) containing materials cannot be used in commercial lithium ion batteries due to the mechanical stress problem triggered by volume expansion during cycling. The high-volume change causes mechanical instability of Si anode materials during charging/discharging, resulting fast capacity fading. It is thought that piezoelectric materials can be a solution for the volume expansion problem because of their ability to generate electric field when pressure is applied on them. For this purpose, PZT-8 and PZT-5H type piezoelectric materials were mixed with silicon and multiwalled carbon nanotube (MWCNT) to obtain anode composites and tested electrochemically versus lithium metal. The piezoelectiric effect on the electrochemical activity of these anodes is investigated by preparing the anode composite without any piezoelectric material additive (Sample #3). At the end of the 50 charge/discharge cycles, the capacities reached 420 mAh/g, 300 mAh/g and 100 mAh/g for PZT-8-added, PZT-5H-added and no-PZT samples, respectively. These results showed that PZT addition improves capacity performance of Si-MWCNT anodes. Additionally, the obtained anode composites were characterized with X-ray diffraction and scanning electron microscopy.     

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...     

一种新碳源包覆的LiFePO4/C正极材料的合成及性能

以富含植物蛋白的豆浆作为碳源, 以FePO₄·4H₂O和LiOH·H₂O为原料, 采用流变相方法合成了锂离子电池正极材料LiFePO₄/C. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果显示, 样品具有良好的结晶性能, 平均粒径约200 nm, 颗粒表面有均匀网络状的碳包覆. 充放电循环研究结果表明: LiFePO₄/C具有稳定的电化学循环性能, LiFePO₄/C正极材料在0.1C倍率下首次放电比容量达到156 mAh·g^-1, 首次充放电效率达到98.7%; 循环40次后, 放电比容量为149 mAh·g^-1, 电池容量保持率在95%以上, 1C倍率下首次放电比容量达到134.7 mAh·g^-1, 显示出较高的电化学容量和优良的循环稳定性.     

Zr4+离子掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的影响

应用固相反应法于惰性气氛下合成掺Zr的L iFePO4正极材料.考察Zr4+掺杂浓度对于目标化合物结构及其电化学性能的影响.XRD,交流阻抗和恒流充放电测试等实验表明,少量的Zr4+掺杂并未影响目标材料产物的结构,反而有利于降低L iFePO4电荷转移反应的阻抗,从而有利于克服该电极过程中的动力学限制.该正极材料表现出优良的倍率放电性能,在0.1C倍率下,L i0.99Zr0.01FePO4的首次放电比容量达135.6mAh.g-1.30次循环后,容量衰减仅3.8%.     

巴基管嵌锂电极性能的研究

用化学气相沉积法制备的巴基管作为锂离子电池的负极活性物质可以达到７００ｍＡｈ／ｇ的容量，远超过了石墨嵌锂化合物理论容量。ＣＶＤ巴基管电极经２０次充放电循环后，放电容量保持率为６５．３％，尽管ＣＶＤ巴基管电极初次充放电效率低，但经表面镀铜修饰后，初次充放电效率可提高到５５．９％。