Mn3O4/石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究

本文以氧化石墨烯（GO）溶液为氧化剂,采用水热法使GO直接氧化Mn(Ac)₂制备Mn₃O₄/石墨烯复合材料,并通过在制备过程中加入氨水提高了复合材料中GO的还原程度与Mn₃O₄颗粒的分散性. 制得的Mn₃O₄/石墨烯复合材料表现出优异的电化学性能. 在0.5 A·g^-1的电流密度下复合材料质量比容量可达到850 mAh·g^-1,0.5 A·g^-1时充放电循环测试200周容量保持率为99%.     

Ni3S2@碳纳米管复合材料的制备及其储钠性能

采用一步固相煅烧工艺制备了碳纳米管原位封装Ni₃S₂纳米颗粒（Ni₃S₂@CNT）,并研究了其作为钠离子电池（SIBs）负极材料的电化学性能. 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、循环伏安测试、恒流充放电以及交流阻抗等研究了Ni₃S₂@CNT的物相结构、形貌特征以及电化学性能. 电化学测试表明,材料在100 mA·g ^-1电流密度下,放电容量可以达到541.6 mAh·g ^-1,甚至在2000 mA·g ^-1的大电流密度下其放电比容量也可以维持在274.5 mAh·g ^-1. 另外,材料在100 mA·g ^-1电流密度下,经过120周充放电循环后其放电和充电比容量仍然可以保持在374.5 mAh·g ^-1和359.3 mAh·g ^-1,说明其具有良好倍率性能和循环稳定性能. 良好的电化学性能归因于这种独特的碳纳米管原位封装Ni₃S₂纳米颗粒结构. 碳纳米管不但可以提高复合材料的导电性,也可以缓冲Ni₃S₂纳米颗粒在反复充放电过程中产生的体积膨胀效应,明显改善了Ni₃S₂@CNT负极复合材料的电化学性能.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺, 在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3. 采用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析. 结果表明, Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构, 只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面; 与未包覆的材料相比, Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量. CV测试表明, 包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

锂离子电池正极材料LiCo1/3 Ni1/3Mn1/3O2

镍钴锰三元材料作为锂二次电池正极材料是目前国内外研究热点。综述了三元材料近几年国内外的研究状况,重点介绍了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的结构与电化学性能的内在联系,探讨了不同制备方法及不同元素的掺杂改性对材料的影响,讨论了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料的应用前景。     

碳网封装Fe3O4/还原氧化石墨烯锂离子电池负极材料

通过简单有效的溶剂热法将Fe3 O4颗粒与氧化石墨烯(GO)进行复合,得到Fe3 O4/GO复合材料.将Fe3 O4/GO与葡萄糖进行碾磨.在高温下将GO还原成还原氧化石墨烯(rGO)的同时在Fe3 O4/rGO表面制备网状结构的导电碳层,得到三维网络传输结构C/Fe3 O4/rGO复合材料.由碳网和还原氧化石墨烯组成...     

CoAl2O4包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过共沉淀法制得类球形锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,并用非水相共沉法对其进行CoAl₂O₄包覆得到LNCMO(x). 采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微术（SEM）和透射电子显微术（TEM）测试材料的结构和观察材料形貌. 结果表明,CoAl₂O₄在材料表面形成8 nm均匀包覆层,未改变主体材料的结构. 电化学性能测试表明,1%（by mass）CoAl₂O₄包覆量的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料（LNCMO(1)）高充电电压（3.0 ~ 4.6 V,150 mA·g^-1）100周期循环放电容量保持率为93.7%（无包覆LNCMO(0)保持率为74.4%）;55 °C高温100周期循环容量保持率为77%（无包覆LNCMO(0)保持率17%）. XRD和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）测试表明,CoAl₂O₄包覆的LNCMO(x)材料可有效地减缓材料中Mn离子在电解液的溶解,提高材料结构稳定性和热稳定性.     

原位相分离合成V_2O_5/Fe_2V_4O_(13)纳米复合材料及其储钠性能

钠具有资源丰富、成本低廉等优势,因此钠离子电池被认为是未来替代锂离子电池的最佳候选者之一。然而,寻找合适的电极材料是当前制备高性能钠离子电池面临的难题之一。在众多候选材料中,钒酸盐材料通过引入阳离子增加钒的配位数,使得材料结构的稳定性得到提高,从而改善了钠离子电池的电化学性能。本文研究了一种原位相分离法合成V_2O_5/Fe_2V_4O_(13)纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对电极材料形貌、组成和结构进行了表征。实验结果显示,V_2O_5/Fe_2V_4O_(13)纳米复合材料相对于V2O5纳米线材料,结构更加稳定,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,初始放电容量由295.4 m Ah·g~(-1)提升到342 m Ah·g~(-1),循环100圈容量保持率由26.6%提高到65.8%,获得了更加优异的倍率性能(在1.0 A·g~(-1)电流密度下,容量由44 m Ah·g~(-1)提高到160 m Ah·g~(-1))。因此,V_2O_5/Fe_2V_4O_(13)纳米复合材料的研究为开拓新型高性能钠离子电池负极材料拓宽了思路。     

Co3V2O8/石墨烯复合负极材料的合成及其储锂性能

以石墨烯为基底,CoCl2·2H2O和NH4VO3为原料,采用水热结合热处理方法合成了Co3V2O8/石墨烯复合电极材料;采用XRD、Raman、XPS、SEM、(HR-)TEM和恒电流充放电等对材料进行了结构表征与电化学性能测试。结果表明:Co3V2O8/rGO复合材料表现出优异的放电比容量、优秀的倍率性能和稳定的循环性能(当电流密度为200 mA·g^-1,经过100次循环后,可逆放电比容量为1208 mAh·g^-1);Co3V2O8/rGO电极材料表现出优异的倍率和循环性能可以归因于:独特的石墨烯包覆结构可以有效地提高材料的导电性和增强结构的稳定性、缓解Co3V2O8粒子在循环过程中的聚结和膨胀现象;此外,Co3V2O8纳米颗粒均匀地嵌在石墨烯层间防止了石墨烯片层间的堆叠。     

氢气还原制备高电容多孔Mn3O4/rGO复合材料

Mn3O4资源丰富、结构稳定,具有较高的理论电容,是一种较有潜力的超级电容器材料,但其较差的导电性却阻碍了其在这方面应用。本论文以实心ε-MnO2微米粉体和具有亲水性的GO粉体为原料,在去离子水中通过磁力搅拌和冷冻干燥制备出具有良好接触的MnO2/GO复合粉体。然后经一步氢气还原处理,使实心ε-MnO2和GO同步转化为具有纳米多孔结构的多孔Mn3O4和RGO,从而获得分散均匀、具有高比表面积和优良导电性的高性能Mn3O4/RGO复合粉体。经电化学测试可知,Mn3O4/RGO复合粉体在2 mV/s的扫描速率下的比电容为25.2 F/g且具有较好的电容留存率。     

高倍率性能锂离子电池Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2正极材料的制备及其电化学性能

采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]O₂, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征. 结果表明, 该方法制备的材料具有良好的α-NaFeO₂型层状结构(R3m(166)), 一次粒径平均大小为157 nm, 二次颗粒成球形. 同传统碳酸盐制备得到的材料相比, 该材料具备良好的倍率性能和循环性能, 在2.7-4.3 V 电压范围内, 0.1C (1.0C=180 mA·g^-1)倍率下, 首次放电比容量为156.4mAh·g^-1, 库仑效率为81.9%. 在较高倍率下, 即0.5C、5.0C和20C时, 其放电比容量分别为136.9、111.3、81.3mAh·g^-1. 在1C倍率下100次循环容量保持率为92.9%, 高于传统共沉淀法得到的材料(87.0%).     

Hydrothermal Self-assembly Synthesis of Mn3O4Reduced Graphene Oxide Hydrogel and Its High Electrochemical Performance for Supercapacitors

In the present work Mn3O4/reduced graphene oxide hydrogel （Mn3O4-rGOH） with three dimensional （3D） networks was fabricated by a hydrothermal self-assembly route. The morphology, composition, and microstructure of the as-obtained samples were characterized using powder X-ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, thermogravimetry analysis （TG）, atomic absorption spectrometry （AAS）, field emission scanning electron microscopy （FESEM） and transmission electron microscope （TEM）. Moreover, the electrochemical behaviors were evaluated by cyclic voltammogram （CV）, galvanostatic charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy （EIS）. The test results indicated that the hydrogel with 6.9% Mn3O4 achieved specific capacitance of 148 F.g^-1 at a specific current of 1 A.g^-1, and showed excellent cycling stabilily with no decay after 1200 cycles. In addition, its specific capacitance could retain 70% even at 20 A.g^- 1 in comparison with that at 1 A.g ^-1 and the operating window was up to 1.8 V in a neutral electrolyte.     

CoS2/N-Doped Hollow Spheres as an Anode Material for High-Performance Sodium-Ion Batteries

In this work, we first synthesized polyacrylic acid (PAA) spheres and then used PAA as a template to load Co(OH)₂ particles onto its surface. The product of CoS₂ nanoparticles dispersed in N-doped hollow spheres (N-HCS) was prepared through sulfurization treatment (CoS₂/S@N-HCS). During the sulfuration process, sulfur penetrates into the PAA, embedding into the graphite layer along with the carbonization process. It was found that during the charging and discharging process, the sulfur in the carbon layer will gradually dissolve out, thereby forming new ion diffusion channels in the carbon spheres and exposing more CoS₂ active sites. The CoS₂/S@N-HCS composite exhibits a specific capacity of 729.6 mAh g⁻¹ after 500 cycles at a current density of 1 A g⁻¹. The sodium-storage mechanism and reaction kinetics of the materials were further measured by in-situ electrochemical impedance spectroscopy, ex-situ X-ray diffraction, capacitance performance evaluation, and galvanostatic intermittent titration technique. The excellent cycling performance and rate capability demonstrated that the CoS₂/S@N-HCS is a potential and prospective anode material for sodium-ion batteries.     

MoO3纳米带/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以水杨酸为模板剂和还原剂,采用水热法制备得到了一种MoO₃纳米带/RGO复合材料。利用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱、恒流充放电、交流阻抗等手段对样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征。测试结果表明,MoO₃纳米带/RGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在50mA·g^-1的电流密度下可逆比容量为1000mAh·g^-1,循环50次后比容量还保持在950mAh·g^-1,相比于MoO₃纳米带其容量保持能力和循环性能得到了显著改善。     

MoO_3纳米带/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以水杨酸为模板剂和还原剂,采用水热法制备得到了一种MoO3纳米带/RGO复合材料。利用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱、恒流充放电、交流阻抗等手段对样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征。测试结果表明,MoO3纳米带/RGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在50 m A·g-1的电流密度下可逆比容量为1 000 m Ah·g-1,循环50次后比容量还保持在950 m Ah·g-1,相比于MoO3纳米带其容量保持能力和循环性能得到了显著改善。     

Bismuth Nanoparticles Embedded in Carbon Spheres as Anode Materials for Sodium/Lithium‐Ion Batteries

Sodium‐ion batteries (SIBs) are regarded as an attractive alternative to lithium‐ion batteries (LIBs) for large‐scale commercial applications, because of the abundant terrestrial reserves of sodium. Exporting suitable anode materials is the key to the development of SIBs and LIBs. In this contribution, we report on the fabrication of Bi@C microspheres using aerosol spray pyrolysis technique. When used as SIBs anode materials, the Bi@C microsphere delivered a high capacity of 123.5 mAh g^?1 after 100 cycles at 100 mA g^?1. The rate performance is also impressive (specific capacities of 299, 252, 192, 141, and 90 mAh g^?1 are obtained under current densities of 0.1, 0.2, 0.5, 1, and 2 A g^?1, respectively). Furthermore, the Bi@C microsphere also proved to be suitable LIB anode materials. The excellent electrochemical performance for both SIBs and LIBs can attributed to the Bi@C microsphere structure with Bi nanoparticles uniformly dispersed in carbon spheres.     

In-situ Grown SnO2 Nanospheres on Reduced GO Nanosheets as Advanced Anodes for Lithium-ion Batteries

Nanostructured tin dioxide (SnO₂) has emerged as a promising anode material for lithium-ion batteries (LIBs) due to its high theoretical capacity (1494 mA h g⁻¹) and excellent stability. Unfortunately, the rapid capacity fading and poor electrical conductivity of bulk SnO₂ material restrict its practical application. Here, SnO₂ nanospheres/reduced graphene oxide nanosheets (SRG) are fabricated through in-situ growth of carbon-coated SnO₂ using template-based approach. The nanosheet structure with the external layer of about several nanometers thickness can not only accommodate the volume change of Sn lattice during cycling but also enhance the electrical conductivity effectively. Benefited from such design, the SRG composites could deliver an initial discharge capacity of 1212.3 mA h g⁻¹ at 0.1 A g⁻¹, outstanding cycling performance of 1335.6 mA h g⁻¹ after 500 cycles at 1 A g⁻¹, and superior rate capability of 502.1 mA h g⁻¹ at 5 A g⁻¹ after 10 cycles. Finally, it is believed that this method could provide a versatile and effective process to prepare other metal-oxide/reduced graphene oxide (rGO) 2D nanocomposites.     

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺,在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析.结果表明,Y2O3包覆并没有改变LiCO1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构,只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面;与未包覆的材料相比,Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量.CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的低温燃烧合成

以LiNO3、Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Mn(NO3)2、CO(NH2)2为原料,通过低温燃烧法在空气中合成了锂离子正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2.采用XRD研究了合成产物的物相与结构,用SEM研究了合成产物的形貌,考察了点火温度、回火温度,回火时间以及锂过量对合成产物电化学性能的影响.研究结果表明,合成产物与层状LiNiO2的结构相同,属α-NaFeO2型层状结构,合成产物的粒度较小且比较均匀,并具有良好的电化学性能.采用低温燃烧法在空气中合成LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的最佳条件为:500℃点火,850℃回火20h,锂过量为15mol%.在此条件下得到的合成产物首次放电比容量达到158.9mAh/g.