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.     

水系锂离子电池负极材料LiTi_2(PO_4)_3/C的合成与电化学性能

采用Pechini法合成了纳米LiTi2(PO4)3,以聚乙烯醇(PVA)为碳源,探讨了不同碳源分散方式下制备的碳包覆LiTi2(PO4)3电极电化学性能的影响因素.结果表明,纳米LiTi2(PO4)3的电化学性能主要取决于本身晶相的纯度和结晶度,其次为LiTi2(PO4)3颗粒表面碳包覆层的均匀程度.采用旋转蒸发的碳源分散方式制得的纳米LiTi2(PO4)3晶相纯度高,结晶度好,LiTi2(PO4)3颗粒表面碳包覆层均匀,电化学性能最优.4C倍率下首次放电容量达到123mA·h/g,充放电循环200次容量保持率在85%以上.     

锂离子电池硅-锰复合材料的电化学性能

The Si-Mn composites were synthesized by ball-milling mixtures of four different atomic ratios of Si/Mn. The phases of composites were analyzed with X-ray diffraction. Their charge-discharge performance as negative electrodes in Li-ion batteries were tested and the formation of SEI film was studied by differential capacity plots. The results show that materials prepared by ball-milling technology are composites consisting of Si and Mn. The insertion of lithium ions leads to the formation of amorphous Li-Si alloy. The initial reversible capacity and efficiency of Si-Mn composites are increased and the cycle life is enhanced obviously，especially after their heat treatment. The composite of Si∶Mn=4∶6 exhibits a reversible capacity of 546.0 mAh·g^-1 and a charge-discharge efficiency of 70%. The reversible capacity maintains at 374.2 mAh·g^-1 after 40 cycles.     

锂离子电池TiO2纳米管负极材料

锂离子电池负极材料二氧化钛(TiO₂)由于其零应变、环境友好和高安全性近年来得到了广泛的研究,但其较低的电子电导和离子迁移率以及较低的比容量(335 mAh·g^-1)限制了其应用前景.本文梳理了一种纳米结构TiO₂纳米管(TNTs)的研究历程以及最近研究进展,综述了TNTs常见的几种制备方法,即水热法、阳极氧化法和模板法及其形成机理,归纳了各种制备方法的优缺点,讨论了制备过程中各项参量对制得TNTs的影响.阐述了其晶体结构与形貌对电化学性能的影响,指出晶格取向一致、管壁厚度小,纳米管开口且同向排列的TNTs具有更好的电化学性能.同时探讨了针对该材料电导性差、比容量低而进行的包括结构设计、掺杂、复合等一系列改进措施,指出与高电导率及高比容量材料复合是一种方便有效的改进措施.最后总结了各种改性方法取得的进展及存在的不足,展望了TNTs的研究趋势和发展前景.     

新型硫代乙酸酯的合成及其电化学性能

以对苄氧基苯酚为原料,设计并合成了两个新型的硫代乙酸酯———S-{2-[4-(苄氧基)苯氧基]乙基}硫代乙酸酯(3)和S-【2-{2-[4-(苄氧基)苯氧基]乙氧基}乙基】硫代乙酸酯(4),其结构经1H NMR和13C NMR表征。通过循环伏安法和扫描电镜研究了3和4在金电极表面形成的自组装分子膜(3'和4')的电化学性质和其对金属离子的选择性识别性能。结果表明:4'更加致密;3'和4'对Ag+具有显著的识别作用。     

锂离子电池负极材料Cu2O的制备及电化学性能

采用多元醇法,以丙三醇、氢氧化钠、硫酸铜为原料,在油浴中共热制备Cu2O．通过X射线衍射分析（XRD）和电化学测试对材料进行了表征．结果表明,丙三醇能够将Cu^2＋还原为Cu^＋．并且,采用该方法制备出的Cu2O材料作为锂电池负极材料,具备较好的循环性能．     

碳包覆碳酸钴锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

以葡萄糖作为碳源,通过简单的水热反应获得菱形碳包覆碳酸钴(CoCO₃/C)复合材料,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.晶型和表面形貌通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行表征,用热重-差热分析法(TG-DTA)来测试CoCO₃/C材料中碳的含量,用拉曼光谱分析无定型碳的存在. Barrett-Joyner-Halenda (BJH)则用来分析材料的孔径分布情况.实验表明,碳包覆不仅在CoCO₃颗粒表面包覆了一层无定性碳,使得CoCO₃材料在充放电过程中保持结构的稳定性,也形成了一些大约30 nm左右的介孔,这种孔的存在有助于电解液中离子的传输,从而提高材料的电化学性能.电极材料在0.90C(1.00C = 450 mAh•g^-1)倍率下进行循环测试, 500次后的容量仍保持在539 mAh•g^-1,显示出了较好的循环性能.当增加到3.00C倍率时CoCO₃/C容量为130 mAh•g^-1,再恢复到0.15C倍率时容量依然能够达到770 mAh•g^-1,表现出了CoCO₃/C具有良好的稳定性.     

锂离子电池负极复合材料Al-Co_3O_4的合成及其电化学性能(英文)

采用流变相反应与热处理相结合的方法合成了锂离子电池用Al-Co3O4负极复合材料;利用充放电循环试验测定了复合材料的电化学性能;利用X射线衍射仪、扫描电镜及粒度分布仪分析了复合材料的微结构,考察了Co3O4含量、热处理温度及循环电压范围对复合材料电化学性能的影响;同时探讨了Co3O4纳米微粒在复合材料充放电过程中的作用机理.结果表明,在Al-Co3O4复合材料中,铝基体表面被Co3O4纳米颗粒所包覆;不同组成的复合材料电极的充放电循环性能均优于纯铝电极.     

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

晶态Li12Si7锂离子电池负极材料的电化学性能研究

通过加热摩尔比为12:7的LiH/Si球磨混合物,避免了Li与Si之间巨大的熔点差异,成功制备了晶态Li₁₂Si₇合金,研究了其电化学性能和储锂机制. 发现Li₁₂Si₇在0.02 ~ 0.6 V的嵌脱锂过程中,只发生晶胞体积的变化,而不产生相变,呈现出明显的固溶储锂机制. 该固溶储锂机制的存在,有效抑制了Si基负极材料嵌脱锂过程中由于相变导致的体积效应,使得晶态Li₁₂Si₇在0.02 ~ 0.6 V电压范围内具有显著改善的电化学性能,其首次库伦效率高达100%,30次循环后的可逆容量保持率约为74%,分别优于相同条件下原始Si电极的55%和37%.     

功率型锂离子电池负极材料TiO2/石墨烯的制备及其电化学性能研究

采用无表面活性剂回流法制备了蜂窝状TiO2/石墨烯(GNs)复合材料.扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明,TiO2颗粒约5～10 nm,均匀地分散在石墨烯的表面.锂电池测试显示,1C充电容量稳定在240.1 mAh.g-1;30C充电容量为169.5 mAh.g-1;当电流调回1C时,其充电容量仍可完全恢复(241.7 mAh.g-1);10C 300周期循环电极容量保持率为89.8%.     

Synthesis and Electrochemical Performance of Electrostatic Self-Assembled Nano-Silicon@N-Doped Reduced Graphene Oxide/Carbon Nanofibers Composite as Anode Material for Lithium-Ion Batteries

Silicon-carbon nanocomposite materials are widely adopted in the anode of lithium-ion batteries (LIB). However, the lithium ion (Li⁺) transportation is hampered due to the significant accumulation of silicon nanoparticles (Si) and the change in their volume, which leads to decreased battery performance. In an attempt to optimize the electrode structure, we report on a self-assembly synthesis of silicon nanoparticles@nitrogen-doped reduced graphene oxide/carbon nanofiber (Si@N-doped rGO/CNF) composites as potential high-performance anodes for LIB through electrostatic attraction. A large number of vacancies or defects on the graphite plane are generated by N atoms, thus providing transmission channels for Li⁺ and improving the conductivity of the electrode. CNF can maintain the stability of the electrode structure and prevent Si from falling off the electrode. The three-dimensional composite structure of Si, N-doped rGO, and CNF can effectively buffer the volume changes of Si, form a stable solid electrolyte interface (SEI), and shorten the transmission distance of Li⁺ and the electrons, while also providing high conductivity and mechanical stability to the electrode. The Si@N-doped rGO/CNF electrode outperforms the Si@N-doped rGO and Si/rGO/CNF electrodes in cycle performance and rate capability, with a reversible specific capacity reaching 1276.8 mAh/g after 100 cycles and a Coulomb efficiency of 99%.     

Sol-gel Synthesis and Electrochemical Performance of Li4-xMgxTi5-xZrxO12 Anode Material for Lithium-ion Batteries

The anode materials Li_4?xMg_xTi_5?xZr_xO₁₂ (x=0, 0.05, 0.1) were successfully synthesized by sol‐gel method using Ti(OC₄H₉)₄, CH₃COOLi·2H₂O, MgCl₂·6H₂O and Zr(NO₃)₃·6H₂O as raw materials. The crystalline structure, morphology and electrochemical properties of the as‐prepared materials were characterized by XRD, SEM, cyclic voltammograms (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and charge‐discharge cycling tests. The results show that the lattice parameters of the Mg‐Zr doped samples are slightly larger than that of the pure Li₄Ti₅O₁₂, and Mg‐Zr doping does not change the basic Li₄Ti₅O₁₂ structure. The rate capability of Li_4?xMg_xTi_5?xZr_xO₁₂ (x=0.05, 0.1) electrodes is significantly improved due to the expansile Li⁺ diffusion channel and reduced charge transfer resistance. In this study, Li_3.95Mg_0.05Ti_4.95Zr_0.05O₁₂ represented a relatively good rate capability and cycling stability, after 400 cycles at 10 C, the discharge capacity retained as 134.74 mAh·g^?1 with capacity retention close to 100%. The excellent rate capability and good cycling performance make Li_3.95Mg_0.05Ti_4.95Zr_0.05O₁₂ a promising anode material in lithium‐ion batteries.     

锂离子电池锡薄膜负极制备及电化学性能研究

应用真空蒸发法在泡沫铜基底上制备锡薄膜负极.XRD、SEM分析表征薄膜的物相结构及其微观形貌,并测试了材料的电化学性能.结果表明,泡沫铜基底的三维结构增强了活性物质与基底的结合力.在同一基底温度下,锡颗粒随蒸发时间延长逐渐增大,电池电化学性能降低;而在同一时间内,升高基底温度,颗粒无明显变化,电池循环寿命有了很大提高.样品A″电池(基底温度:200℃,蒸发时间:0.5 h)经100次充放电循环后比容量仍达407.3 mAh·g-1.     

电解液调控策略提升水系锌离子电池正极材料电化学性能

水系锌离子电池(ZIBs)因安全性高、成本低、环境友好,以及负极锌高的理论容量(820 mAh·g^-1)和低的氧化还原电位(-0.76 V vs.SHE)等优点而受到研究者们的广泛关注,有望应用于大规模储能领域,但循环寿命仍是限制其规模化应用的瓶颈之一。通过电解液优化调控策略,可有效抑制正极材料的溶解、结构坍塌和界面副反应等问题,从而提高水系ZIBs的电化学性能。本文综述了电解液调控策略提升水系ZIBs正极材料电化学性能的研究进展,讨论了该策略所解决的具体问题和局限性,并对电解液体系的发展方向进行了展望。     

锂离子电池正极材料LiMn_(2-2x)Sm_xSr_xO_4的合成及电化学性能

采用高温固相反应合成了一系列的LiMn2-2xSmxSrxO4正极材料(0≤x≤0.1);采用X射线衍射仪分析了合成产物的晶体结构;利用充放电试验测定了产物的电化学性能,利用电化学阻抗谱分析了产物的电化学循环机理.结果表明,所合成的LiMn2-2xSmxSrxO4(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)样品均保持尖晶石相,属于Fd3m空间群.LiMn1.9Sm0.05Sr0.05O4的电化学性能最佳,首次放电容量为96.8 mAh/g,在3.0~4.4 V区间内50次循环后容量保持率超过96%.与此同时,LiMn2O4和LiMn1.90Sm0.05Sr0.05O4的电极阻抗变化不同,进而影响其电化学性能.     

二维配位聚合物衍生的氮掺杂碳/氧化锌纳米复合材料作为高性能的锂离子电池负极材料

通过一步煅烧二维锌基配位聚合物[Zn(tfbdc)(4,4′-bpy)(H_2O)_2](H_2tfbdc=四氟对苯二甲酸;4,4′-bpy=4,4′-联吡啶),制备了氮掺杂碳/氧化锌复合纳米粒子(ZnO-N-C)。作为锂离子电池的负极材料,ZnO-N-C电极具有高的可逆容量,优异的循环稳定性和较好的倍率性能。在50 mA·g~(-1)的电流密度下,50次循环后ZnO-N-C电极仍有611 mAh·g~(-1)的可逆容量。     

二氧化锡/碳气凝胶的制备与电化学性能研究

应用真空浸渍法制备二氧化锡/碳气凝胶的复合材料. XRD、BET、SEM及TEM等测试结果显示,二氧化锡纳米颗粒（5~10 nm）均匀地填充在碳气凝胶的孔道内部. 在100 mA/g的电流密度下经过100周次充放电测试,该材料的容量保持率为首次循环的61.9%.     

锡钴合金电沉积层的结构与锂离子嵌脱行为

应用电沉积方法制备Sn-Co合金镀层.X-射线衍射和扫描电子显微镜分析表明,该Sn-Co合金镀层为六方固溶体结构,含Co量为20%的Sn-Co合金,其沉积层呈现(110)择优取向.表面微孔随沉积层Co含量的增加而增多.以Sn-Co合金镀层作锂离子电极材料,电化学性能测试表明,其首次充电曲线表现出锡钴合金、锡及锡氧化物与锂合金化的多个反应综合特征,随后的充电曲线趋于稳定,呈现L i-Sn-Co合金化反应特征;具有择优取向和多孔结构的Sn-Co合金电极材料的充放电性能较好,首次库仑效率为63.9%,经过20次充放电循环后,其充电容量为461mAg/h,库仑效率为99%.