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。     

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。     

用于锂离子电池负极材料的锡/碳复合材料研究

采用分散聚合的方法在氧化锡的表面包覆聚对位二乙烯基苯,再热解制备了锡基颗粒在碳基体中均匀分散的锡/碳复合材料.该复合材料具有良好的循环性能.在该复合材料中无定形碳起到了至关重要的作用,它一方面保证了复合材料的导电性能,另一方面有效地抑制了锡基颗粒的团聚与粉化.只有当小尺寸的锡基颗粒均匀地分散在碳基体中时,锡/碳复合材料才具有稳定的电化学性能.     

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.     

锂离子电池碳负极材料的研究进展

本文介绍碳负极锂离子电池的研究进展，着重评述碳结构与其电化学性能之间的关系，并提出改进锂离子电池用碳负极材料性能的设想。     

喷雾热蒸发碳膜用于锂离子电池负极的研究

以有机热解碳（石墨）为原料,用喷雾热蒸发法制备了用于锂离子电池负极的碳膜,用循环伏安法和恒电流充放电法测试了所获碳膜的电化学性能,测试结果表明,在第一循环周期中存在一个还原峰,该还原峰对应在电极表面形成固体电解质中间相膜;当充放电电流大小适合时,容量和Ｘ值都较大。基于这些实验结果,可以认为所获得的碳膜作用负极以相对测试其他正极材料电化学性能。     

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...     

锂离子电池锡基复合氧化物负极材料的研究

采用共沉淀法制备了SnSbO2.5和SnGeO3两种锡基复合氧化物粉末.XRD分析表明,这两种锡基复合氧化物的共同特点是在27°～28°处有波峰,属无定型结构.将其分别作为锂离子电池负极材料的活性物质,利用恒电流电池测试仪研究它们的电化学性能.实验表明,这两种锡基复合氧化物都有较高的电化学容量,SnSbO2.5的可逆容量为1200mA·h/g,SnGeO3的可逆容量为750mA·h/g.这两种锡基复合氧化物的电化学容量远高于碳材料(石墨的理论容量为372mA·h/g),因此,这两种锡基复合氧化物可以作为锂离子电池负极材料的候选材料.     

锂离子电池酚醛树脂裂解碳负极材料的研究

应用低温 (<10 0 0℃ )裂解商品热固性酚醛树脂制备锂离子电池的碳负极材料 .热重分析和X射线衍射分析表明该碳材料具有非晶态聚并苯结构 .随着热解温度的提高 ,其结构逐渐规整 ,首次充放电容量下降 .热解碳材料的比容量取决于热解温度 ,并与可贮锂的纳米孔有关 .     

锂离子电池薄膜锡负极材料的制备及容量衰减机理研究

以电镀的方法在铜基底上沉积薄膜锡作为锂离子电池负极材料. 运用X射线衍射、扫描电镜、电化学循环伏安、电化学充放电和交流阻抗等多种方法对其结构和性能进行表征和研究. 结果表明所制备的薄膜锡电极主要为四方晶系结构, 其初始放电(嵌锂)容量为709 mAh•g^－1, 充电(脱锂)容量为561 mAh•g^－1. 电化学循环伏安研究发现在嵌/脱锂过程中薄膜锡经历了多种相变过程. 电化学阻抗谱结果说明, 首次嵌锂过程中当电极电位达到1.2 V在电极表面形成SEI膜, 而当电极电位低于0.4 V表面SEI膜出现破裂, 归因于体积膨胀所致. SEM研究表明30次充放电循环后薄膜锡负极出现龟裂现象.     

锂离子电池电极用规整中孔碳分子筛的电化学特性

采用SEM, N₂吸附技术和XRD对首次用于锂离子电池电极的规整中孔碳分子筛CMK-5的表面形态、孔结构和晶体结构进行了表征. 利用恒电流仪和伏安循环法研究了CMK-5的电化学性质, 并与传统的阳极材料石墨进行对比. 结果表明, CMK-5具有良好的可逆特性, 在第三次充电-放电循环中贮能密度仍可达525 mAh/g, 由于CMK-5具有特殊的中孔结构, 因而更适合用作快速充电-放电循环材料. 一个有趣的现象是, CMK-5在伏安循环的正值部分没有出现极值, 这与传统阳极材料显著不同. 另外, 还利用XPS和XRD考察了CMK-5的充电-放电特性.     

Electrochemical Characteristics of the Negative Electrode in Lithium-Ion Batteries: Effect of Structure and Surface Properties of the Carbon Material

Dependence of charge-discharge characteristics of the carbon electrode of a lithium-ion battery on crystallographic and macrostructural parameters of the carbon material and the on conditions of a preliminary treatment of this material are studied. The conclusion is drawn that, in order to obtain a carbon material that would be optimum for the negative electrodes of lithium-ion batteries, it is necessary to couple technological expedients of various types that would take into account the opposite, by the results, action of various factors (in the first place, dispersion of carbon and an increase in the temperature of its thermal treatment) on such electrochemical characteristics of electrodes as the rate of a charge-discharge process and value of its coulombic efficiency. Characteristics of carbon materials, obtained on the basis of domestic raw materials, which ensure efficient operation of such electrodes, are presented.     

Combined Method for Reducing Irreversible Capacity of the Negative Graphite Electrode in Lithium-Ion Battery

A method for the complete removal of the irreversible capacity of the negative electrode of lithium-ion batteries is suggested. The method consists of bringing the graphite electrode in contact with metallic lithium in the electrolyte. The distinguishing feature of the modified method is that all operations (assembling and filling cells, storing electrodes) are performed in a carbon dioxide atmosphere. Performing all these operations in a carbon dioxide atmosphere improves the reproducibility of the method. The balance between the weight of lithium and graphite, which is optimum for the complete removal of the irreversible capacity, is calculated. It is shown that applying the combined method does not lead to a decrease in the reversible capacity of the negative electrode.     

锂离子电池正极材料LiFePO4/ C的合成研究

以三价铁化合物作为铁源，采用碳热还原法一步合成得到锂离子电池正极材料LiFePO₄。利用X射线衍射仪、扫描电镜、碳硫分析法和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的物相结构、表面形貌、含碳量(质量分数)以及电性能进行分析研究。讨论了烧结温度、烧结时间和掺碳量对材料电性能的影响。结果表明，LiFePO₄的电性能与烧结温度、时间以及掺碳量有密切的关系，在优化试验条件下制备的正极材料LiFePO₄，以电流密度为17 mA·g^-1充放电，首次放电容量达到141.8 mAh·g^-1，80次循环后放电容量为137.7 mAh·g^-1，容量保持率为97.1%。     

Preparation of Carbon Nanowall and Carbon Nanotube for Anode Material of Lithium-Ion Battery

Carbon nanowall (CNW) and carbon nanotube (CNT) were prepared as anode materials of lithium-ion batteries. To fabricate a lithium-ion battery, copper (Cu) foil was cleaned using an ultrasonic cleaner in a solvent such as trichloroethylene (TCE) and used as a substrate. CNW and CNT were synthesized on Cu foil using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and water dispersion, respectively. CNW and CNT were used as anode materials for the lithium-ion battery, while lithium hexafluorophosphate (LiPF₆) was used as an electrolyte to fabricate another lithium-ion battery. For the structural analysis of CNW and CNT, field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and Raman spectroscopy analysis were performed. The Raman analysis showed that the carbon nanotube in composite material can compensate for the defects of the carbon nanowall. Cyclic voltammetry (CV) was employed for the electrochemical properties of lithium-ion batteries, fabricated by CNW and CNT, respectively. The specific capacity of CNW and CNT were calculated as 62.4 mAh/g and 49.54 mAh/g. The composite material with CNW and CNT having a specific capacity measured at 64.94 mAh/g, delivered the optimal performance.     

超声浸渍包覆石墨的嵌脱锂性能

锂离子电池;碳阳极;包覆;电化学性能;超声浸渍包覆石墨的嵌脱锂性能     

钒液流电池用碳纸电极改性的研究

采用红外光谱和扫描电镜等手段研究了浓硫酸处理前、后碳纸的表面结构和形貌的变化。并将这类碳纸用作全钒液流氧化还原电池电极材料,对其电化学性能进行了详细研究。结果表明通过酸处理,碳纸表面有-COOH官能团生成,其电化学活性增强。酸处理后的碳纸电极组装成的电池在电流密度20 mA·cm^-2时有良好充放电性能,平均电流和电压效率达到95%和82%。     

二氧化锡/石墨烯柔性电极的制备及其在锂离子电池中的应用

采用简便的抽滤装置制备了三明治结构的不同粒径大小的二氧化锡(SnO_2)/石墨烯柔性薄膜电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面积(BET)和电化学等测试技术手段对样品结构、形貌和电化学性能进行表征,研究了二氧化锡颗粒大小对复合电极电化学性能的影响。结果表明,当SnO_2纳米颗粒的粒径为6 nm时柔性复合电极表现出最优的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下经过100次循环后,可逆比容量保持在555 m A·h/g,远高于纯SnO_2和粒径过大或过小的SnO_2/石墨烯复合电极。