花状铜锌锡硫纳米颗粒的溶剂热法制备和结构表征

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花状的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌及光学性能,并初步探讨了铜锌锡硫的生长机理.结果表明,所得到的铜锌锡硫纳米颗粒具有锌黄锡矿结构,直径在500～2 000nm范围内可调,其中花状的铜锌锡硫纳米颗粒由大量厚度约25nm的纳米片构成.所制备的铜锌锡硫纳米颗粒对可见光具有明显的吸收;利用外延法推算得到其禁带宽度约为1.5eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近,显示其有望在新一代太阳能电池中得到应用和推广.     

多级结构还原氧化石墨烯包覆的钴铁氧体的合成及电化学性能

以水滑石为前驱体合成微米花/纳米片多级结构过渡金属复合氧化物CoFe2O4,一种高性能锂离子电池负极材料。 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术手段对其进行结构表征,发现得到的复合氧化物为单一晶相,且具有多级结构。 电化学性能测试表明,得到的负极材料具有高比容量和倍率性能。 通过还原氧化石墨烯(rGO)对CoFe2O4进行表面包覆制备CoFe2O4/rGO,其循环稳定性得到大幅度提高。     

用于锂离子电池的锡纳米棒电极的制备与表征

为了克服脱嵌锂过程中体积变化引起的机械疲劳导致使用纯锡作为锂离子电池负极时锡的循环性能很差这一问题, 通过氧化铝(AAO)模板辅助生长方法制备了锡纳米棒电极. 用扫描电子显微镜, X射线衍射分析, 循环伏安和恒流充放电测试对锡纳米棒电极的结构和电化学性能进行了初步表征. 扫描电子显微镜观察显示, 铜集流体表面均匀分布着锡纳米棒, 锡纳米棒的平均直径约250 nm. 电化学测试结果表明, 锡纳米棒电极比平面薄膜电极具有更好的容量保持率和倍率性能. 在C/10充放电倍率条件下, 第10次循环的容量仍达到第一次循环的80%, 即使在1C倍率下, 容量仍高于540 mAh·g-1.     

Sn-Sb合金的氢电弧等离子体法制备及其电化学性能

采用氢电弧等离子体方法成功地合成了锡锑合金纳米颗粒, 通过TEM、XRD、恒电流充放电测试等手段研究了其形态、结构及电化学行为. 结果表明: 锡锑合金纳米颗粒为球形形貌, 颗粒平均直径为138 nm, 由Sn和SnSb两相组成；经电化学性能测试, 该锡锑纳米颗粒首次嵌锂容量高达930 mAh•g−1, 可逆容量为701 mAh•g−1, 20次循环后容量仍为566 mAh•g−1, 容量保持率为81％. 用氢电弧等离子体方法制备的Sn-Sb合金纳米材料是有希望的锂离子电池负极材料.     

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...     

在多元醇体系中一锅法合成具有良好储锂性能的介孔碳-锡复合材料

以介孔碳(MC)为导电和支撑介质, 在多元醇体系中通过简便的化学还原方法制备纳米结构的介孔碳-锡(MC-Sn)复合材料. 采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和恒电流充放电实验对所得产物的形貌、结构及电化学性能进行表征. 结果表明, 大量的Sn纳米颗粒均匀且致密地附着在介孔碳上. 作为锂离子电池负极材料, MC-Sn复合物表现出了较好的循环性能和倍率性能. 例如, 在100 mA•g^-1的充放电速率下循环40圈, 其放电比容量保持在721.5 mAh•g^-1; 当充放电速率增大到1 A•g^-1时, 其放电比容量仍高达265.8 mAh•g^-1. 简单的制备方法和优越的储锂性能,使得MC-Sn复合材料成为一种理想的高性能锂离子电池负极材料.     

锂离子电池锡基合金体系负极研究

综述了锂离子电池锡基金属间化合物和复合物负极的研究进展。介绍了锡基合金体系作锂离子电池负极的优势, 指出了锡金属负极的不足,提出了采用锡基合金及其复合物是克服锡金属负极主体材料尺寸稳定问题的解决办法。概述了各种锡基合金和其复合物的结构、电化学性能、相应的加工方法和某些反应机理,总结了这些材料的优点和缺点,提出了改进这些材料性能的一些建议,如采用分散形态的纳米颗粒结构或用非晶合金并控制形态结构的转变,着重指出多相锡基锂合金复合物是最有前景的负极材料。     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片的合成及储锂性能研究

以无定形的水合二氧化钛为前驱物,水热法合成了200～400nm大小的Li4Ti5O12纳米片作为锂离子电池负极材料.XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电镜)分析表征样品的物相结构、表观形貌;循环伏安、充放电循环和电化学交流阻抗技术分别测定该纳米Li4Ti5O12在有机电解液和室温离子液体S114TFSI电解液中的电化学性能.结果表明,该材料具有较高的放电容量和良好的循环性能,有望成为锂二次电池新型负极材料.     

锂离子电池锡-金属-碳复合负极材料

石墨作为锂离子电池的负极材料已经使用了很长时间。但由于其嵌锂容量低,已不能满足动力电池快速发展的需求。而锡可以与锂形成合金,有可能取代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。但是单纯的金属锡在电池循环过程中发生巨大的体积变化,容易导致电极材料的粉化。而碳材料具有较高的导电性,良好的机械性能和储锂性能。为了充分发挥金属锡和碳材料的优势,锡-碳(Sn-C)复合材料得到了广泛研究。本文详细介绍了无定型碳、石墨(G)、石墨烯(GP)、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)等碳材料作为惰性的导电基体与锡形成的二元复合物,阐述了锡与其它金属(M)形成的碳基三元、多元复合物的结构和性能。通过总结近些年对锡碳复合物结构与性能的研究,相信多元复合和多种结构的应用是提高锡-碳复合负极材料的关键。其中,以Sn-Co-C为基础的多元复合负极材料最有可能走向市场应用。     

MoS_2多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

采用水热法,在200℃,S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下,水热反应24 h,合成出由MoS_2纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物相和形貌进行了表征.结果表明,MoS_2纳米片厚度约为10 nm,花墙状多级纳米结构可达十至数十微米,具有较好的均匀性.MoS_2多级纳米结构作为锂离子电池负极材料,在高电流密度下表现出良好的循环稳定性.     

Preparation and electrochemical properties of core-shell Si/SiO nanocomposite as anode material for lithium ion batteries

The Si/SiO nanocomposite was synthesized by a sol–gel method in combination with a following heat-treatment process. It was analyzed by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV) and capacity measurement as anode material for lithium ion battery. Si nanoparticles were coated with SiO and a core-shell structured nanocomposite was formed. The core-shell Si/SiO nanocomposite displays better reversibility of lithium insertion/extraction and higher coulomb efficiency than virginal Si nanoparticles. The SiO shell envelops the Si nanoparticles to suppress the aggregation of the nanoparticles during cycling. As a result, the core-shell Si/SiO nanocomposite exhibits better capacity retention than virginal Si nanoparticles, indicating that this is a promising approach to improve the electrochemical performance of nano anode materials for lithium ion battery.     

Preparation and electrochemical properties of Ag-modified TiO2 nanotube anode material for lithium–ion battery

TiO₂ nanotubes prepared by using a hydrothermal process were firstly coated with silver nanoparticles as the anode materials for lithium–ion batteries by the traditional silver mirror reaction. The physical properties of the as-synthesized samples were investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopic. The as-prepared samples were used as negative materials for lithium–ion battery, whose charge–discharge properties, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and cycle performance were examined in detail. The results showed that the Ag additive decreased the polarization of anode, and marvelously improved the high-rate discharge capacity and cycling stability of TiO₂ nanotubes.     

二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe₂O₃作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。 本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe₂O₃。 纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。 300 ℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 mA/g时首次放电比容量为1360 mA·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 mA·h/g;相比之下,450和800 ℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 mA·h/g。 微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe₂O₃负极材料循环性能差的问题提供了思路。     

Preparation and characterization of three-dimensionally ordered mesoporous titania microparticles as anode material for lithium ion battery

Three-dimensionally (3D) ordered mesoporous titania (anatase) microparticles without substrate were prepared by using polystyrene (PS) colloidal crystal as a template and characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction, thermogravimetry and electrochemical measurement. As anode materials for lithium ion battery, they present eximious kinetic performance and good capacity retention due to their special architecture with mesoporous channels and thin walls, which are beneficial to the diffusion of lithium ions. Besides, mixing 3D ordered mesoporous titania microparticles with conductive additive can reduce the resistance of the anode, favor the mobility of the electrons, and decrease the polarization.     

二次包覆法制备煤沥青基硅/碳复合物及其锂离子电池性能

本文采用市售纳米硅为硅源,以软化点低、得碳率高、价格便宜的煤沥青作为碳源,通过两步包覆法制备了煤沥青基硅/碳(Si/C/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,所得复合物的粒径在300~350 nm间,Si纳米粒子被C包覆并相互连结成C-Si-C网络结构,其中Si含量为27%的硅/碳复合物(Si/C/C-27%)作为锂电池电极材料表现了良好的储锂性能。 在0.1 A/g的小电流密度下,Si/C/C-27%的放电比容量为1281 mA·h/g;在3 A/g的大电流密度下,其放电比容量仍能保持在582 mA·h/g,表现了良好的倍率性能。Si/C/C-27%在2 A/g的电流密度下经过100次的循环后其比容量保持率为76.61%,表现了良好的循环稳定性。 相比于煤沥青基碳的一次包覆所得的硅/碳复合材料(Si/C),Si/C/C有效提高了Si纳米粒子的导电性并抑制了其在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀。 本文提出的二次包覆的新方法为制备具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料提供了新的研究思路。     

Fe3O4 dendrites reduced by carbon-coatings as high reversible capacity anodes for lithium ion batteries

Carbon-coated magnetite dendrites (CMDs) were prepared by partial reduction of hematite dendrites (HDs) with carbon-coatings. CMDs were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), and thermogravimetric analysis. The XRD results demonstrated the transformation of hematite to magnetite. As anode materials for lithium ion batteries, the CMDs showed much higher reversible capacity in the first cycle and better cycling performance compared with bare HDs. The improvement of the performance could be attributed to both the enhanced conductance and the increased structural stability coming from the carbon-coatings, which acted as elastic buffers to relieve the strains associated with the volume change during lithium insertion/extraction. Beside, the interspaces between CMDs were also propitious to relieve the strains. The results demonstrated that CMDs, with high reversible capacities and good cycling performance, were promising anode materials for lithium ion batteries.     

Preparation and electrochemical lithium storage of flower-like spinel Li4Ti5O12 consisting of nanosheets

In this paper, flower-like spinel Li₄Ti₅O₁₂ consisting of nanosheets was synthesized by a hydrothermal process in glycol solution and following calcination. The as-prepared product was characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray powder diffraction and cyclic voltammetry. The capacity of the sample used as anode material for lithium ion battery was measured. This structured Li₄Ti₅O₁₂ exhibited a high reversible capacity and an excellent rate capability of 165.8 m Ahg⁻¹ at 8 C, indicating potential application for lithium ion batteries with high rate performance and high capacity.     

花瓣状微球MoS_2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用有利于二维层状结构形成的L-半胱氨酸作为硫源,钼酸钠作为钼源,制备聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)辅助水热合成花瓣状微球形貌的MoS2/还原氧化石墨烯复合电极材料(PVP-MoS2/RGO).X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)证实,经过PVP的适量添加,MoS2有序堆垛结构的片层数目明显减少.扫描电子显微镜(SEM)显示,添加适量PVP的MoS2/石墨烯材料具有分散性更好的花瓣状微球形貌.上述的少层有序堆垛结构及复合材料的良好分散性缩短了MoS2中锂离子的嵌入/脱出路径,使其具有更高的容量、循环稳定性和倍率性能.