Sn-Co合金作为锂离子二次电池负极材料的研究

在机械球磨过程中通过固相还原反应制备了不同原子配比（2：1，4：1，8：1）的Sn-Co合金，采用X射线衍射（XRD）和电子扫描电镜（SEM）分析了其结构和形貌，并通过组装模拟电池考察了该合金作为锂离子电池负极材料的电化学性能．实验结果表明：具有非晶纳米结构的CoSn4合金具有较高的初始放电容量（430mAh／g）和良好的循环性能，15周后仍能放出360mAh／g的容量，容量保持率为84％．     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基材料是新一代高容量锂离子蓄电池负极材料的典型代表,近年来已成为理论研究和应用研究的热点.本文介绍了锂离子电池硅基负极材料的制备方法、电化学性能及其研究现状,分析了硅材料作为锂离子电池负极材料存在的问题;讨论了硅材料作为锂离子电池负极材料的研究前景.并指出若能克服目前存在问题,将有望成为新一代锂离子电池负极材料.     

掺杂对LiMn2O4正极材料的结构和性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了尖晶石型LiMn2O4正极材料，选取钴、铈和镁作为掺杂元素，考察了钴、铈和镁的掺杂对LiMn2O4正极材料的结构和电化学性能的影响．并运用XRD、IR、BET等方法对所合成的材料进行了表征．实验结果表明，掺杂一定量钴、铈和镁后的LiMn2O4正极材料循环寿命优于未经掺杂的LiMn2O4正极材料，循环50次后，3种掺杂后所得的电池材料的容量保持率均达95％以上．其中以掺杂钴的LiCo0.2 Mn1.8O4正极材料循环性能最好，首次充放电容量达到105．6mAh／g，50次循环后，其充放电容量仍保持在100．8mAh／g．     

层状LiMnO2的软化学法合成及电化学性能的研究

采用软化学法合成了单斜结构的层状LiMnO2材料.首先用流变相法合成层状单斜结构的前驱体NaMnO2,然后由溶剂热法在120℃得到具有层状单斜结构的产物LiMnO2.用X-射线衍射图谱表征了前驱体及反应产物的结构,用扫描电子显微镜测定了反应产物的形貌,并对反应产物的电化学性能进行了初步研究.结果表明,层状LiMnO2材料表现出良好的电化学充放电循环性能.在室温和25 mA/g的充放电速率下,LiMnO2/Li电池的首次放电比容量为131 mA·h·g-1, 第30次放电比容量为128 mA·h·g-1.     

电压敏感性隔膜用于锂离子电池可逆过充保护

研制了一种具有电压敏感功能并可为4．20V级锂电池和锂离子电池提供可逆过充保护的新型复合聚合物膜．这种膜由聚对苯（PPP）和聚苯胺（PAn）膜复合而成，在无掺杂的本征状态下为电子绝缘体；在高的氧化电势下因发生p-掺杂而变成电子导体；在正常工作电压下又因脱杂而恢复成电子绝缘体．因而，它可以作为一种电压敏感性隔膜用于防止电池过充．在Li／LiMn2O4模拟电池中的应用研究结果证实，在长时间的过充条件下，这种复合隔膜仍能够有效地钳制电池的充电电压，从而为电池提供町逆的过充保护．在正常充放电条件下，复合隔膜对电池性能没有产生负面影响．     

尖晶石锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响

研究了富锂锂锰氧化物中氧缺陷对材料电化学性能的影响。X射线衍射谱表明有氧缺陷的锂锰氧化物仍可保持尖晶石结构，当氧缺陷浓度达到一定程度时，高角度区的衍射峰出现分裂，说明其微观结构发生了变化。充放电实验结果表明氧缺陷使4V区的锂离子嵌脱变成了多步，模拟电池的容量微分曲线有3对清晰的氧化还原峰，低电位的氧化还原峰被—分为二。氧缺陷降低了材料的放电容量，同时引起低电位区的放电容量向更低电位区转移，使电化学性能恶化，锂锰氧化物中氧缺陷对电化学性能的影响对此类材料的合成提供了理论和实践依据。     

二硫化钼/石墨烯复合电极的制备及其储锂性能

通过在载有四硫代钼酸铵的石墨烯泡沫(GF)基底上化学气相沉积(CVD)石墨烯,直接制备出具有包埋结构的MoS_2/GF复合材料.SEM和TEM的结构分析结果表明,粒径约50nm的MoS_2被紧密包埋在三维多孔石墨烯泡沫集流体上,可直接作为锂离子电池的储锂阳极.Raman光谱证实,CVD法制备的石墨烯具有高的品质,可以为MoS_2/GF复合材料提供良好的电子导电网络.充放电测试结果表明,MoS_2/GF复合阳极具有高的储锂容量、良好的循环性.其初始容量为1 016mAh/g;循环50周后,比容量仍保持在800mAh/g以上.复合阳极优异的储锂性能主要来自于两方面:一方面,GF基体的三维孔结构可有效增加电极的反应界面,保证了MoS_2的高电化学利用率;另一方面,GF的包埋有效缓解了MoS_2的体积效应,保证了活性物质的电化学稳定性.     

阴极材料Li1.2Cr0.4Mn0.4O2的制备及其电化学性能

采用溶胶凝胶法制备层状富锂Li1.2Cr0.4Mn0.4O2阴极材料．研究煅烧温度对阴极材料的结构，及电化学性能的影响．利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对阴极材料的晶体结构、充放电过程中价态的变化、表观形貌、粒径大小等进行分析．结果表明850℃时煅烧后的阴极材料层状结构明显，电化学性能优良．以小放电速度进行恒流(10mA／g)充放电循环，首次放电比容量可以达到280mAh／g，经过40次循环后仍可以达到190mAh／g．研究发现在整个充放电过程中Mn始终保持 4价态，部分Cr作为活性离子价态在 6和 3之间可逆变化．Li1.2Cr0.4Mn0.4O2经过镀银后以大放电速度进行恒流(80mA／g)放电可以达到100mAh／g的比容量．     

基于龙虱前翅的生物炭的制备及其固态超级电容器性能

为了提高基于碳材料超级电容器的能量密度,通过简单的碳化-活化法制备了一系列基于龙虱前翅的新颖生物炭。所制备的生物炭具有较大的比表面积(666.22～1 057.91 m²/g)、分级多孔结构和较高比率的N,O自掺杂(N 2.74%～4.05%,O 8.28%～13.98%)。最优条件下制备的生物炭CLS-700-3被用作超级电容器的电极材料,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为0.5 A/g时,比电容高达379 F/g。分别以聚乙烯醇/氢氧化钾(PVA/KOH)和聚乙烯醇/硫酸锂(PVA/Li₂SO₄)凝胶为电解质,将CLS-700-3电极进一步组装成对称固态超级电容器。其中,以PVA/Li₂SO₄为电解质的固态超级电容器在功率密度为449.81 W/kg时,能量密度高达18.18 Wh/kg,同时表现出良好的循环稳定性。     

2020年先进能源材料与器件国际大会学术会议综述

来自国内外150多所高校和企业的近400名专家学者和研究生代表出席了本次会议. 会议围绕新能源的先进电化学储能材料与器件展开研讨, 所涉及的储能体系包括了锂离子电池、锂硫电池、超级电容器及新型二次电池等. 本次会议为推动先进能源材料与器件领域的发展提供了一个良好的学术交流平台, 大大提升了研发人员对新能源行业的发展动态、市场需求以及前沿工艺技术的深层次了解, 对于推动基础研究成果和产业化应用的紧密结合起到了积极的作用.     

机械球磨制备氢氧化镍的电化学性能

采用直接固相球磨含结晶水镍盐与碱的方法在短时间内(0.5 h)合成了氢氧化镍正极材料.X-射线衍射和扫描电镜分析表明:球磨反应产物为-βNi(OH)2,粒度分布在5μm左右,粒子之间存在着少量纳米级的颗粒,粒子表面蓬松,颗粒具有较大的比表面积且极富孔隙结构.充放电测试表明,该材料可逆容量达到250 mAh.g-1以上,放电容量高于市售的球形氢氧化镍;大倍率电流密度(289 mA.g-1)充放容量仍达220 mAh.g-1,且具有良好的循环性能.与传统的液相合成法相比,该合成方法快速简单、无污染排放,具有良好的应用前景.     

Co-MOF-74衍生介孔碳材料的制备及其电容性能

以含Co的金属有机框架材料Co-MOF-74为前驱体,通过高温碳化和酸洗等步骤,制备了介孔碳材料C-MOF-T,氮气吸脱附测试表明其具有介孔结构,比表面积最高达到1 289 m~2·g~(-1),介孔孔隙率达到96%。采用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗等电化学方法研究了碳化温度对介孔碳材料电容性能的影响。碳化温度为800℃时制备的碳材料在电流密度为0. 1 A·g~(-1)时比电容可达187 F·g~(-1);电流密度为20 A·g~(-1)时,比电容仍有117 F·g~(-1)。在电流密度1 A·g~(-1)条件下,经4 000次循环后仍能保持95. 7%的比电容,表明了该碳材料具有优异的倍率性能和循环稳定性,在超级电容器领域具有应用潜力。     

二氧化钌/石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

采用共沉淀法制备了二氧化钌/石墨烯纳米复合材料应用于超级电容器中,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)对材料表面结构形貌进行了分析。将电极材料装配成极片,组装成超级电容器并进行电化学性能测试,实验表明,含有质量分数为5%石墨烯的复合材料表现出很好的电化学性能,该材料单极首次放电比容量有740F.g-1;在2A.g-1的电流密度下,8 000次深度循环后容量保持率为71%且具有很好的稳定性,比容量和循环性能都要优于纯的氧化钌材料,表明合成的复合材料适合用于超级电容器中。     

掺铝高性能镍电极研究

掺铝的Ni(OH)2 通过共沉淀法制备,X射线粉末衍射法测定其晶体结构为α型层状结构. 用循环伏安法和恒流充放电法研究其电化学性能,实验结果表明掺铝镍电极具有比普通镍电极高得多的充放电容量,放电电位高80 m V.     

非晶态氧化亚锡基锂离子电池负极材料的合成及电化学性质研究

用流变相反应和前驱热分解法，在约350℃的温度下合成了氧化亚锡基可充锂离子电池负极材料，通过XRD和电化学测试对材料进行了表征，结果表明，制备的两种氧化亚锡基负极材料Sn1.0Al0.4B0.6P0.4O3.5(TABP)及Sn1.0B0.6P0.4O2.9(TBP)均为非晶态结构，它们都有较高的贮锂容量，TBP贮锂材料的电化学性能优于TABP贮锂材料。     

基于MOFs和酚醛泡沫的多孔碳泡沫电容性能

以酚醛泡沫为碳源,金属有机框架材料Cu-MOF-199为掺杂剂,经过高温碳化制备了一种电容性能优良、循环稳定性强的多孔碳泡沫。采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附测试等技术对材料的结构和形貌进行分析,采用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)及电化学阻抗谱(EIS)等方法对材料的电化学性能与循环性能进行测试。结果表明,一定量Cu-MOF-199的引入可明显提升多孔碳泡沫的电容性能,在1 A·g~(-1)时可达169 F·g~(-1),20 A·g~(-1)时仍高达123 F·g~(-1),2 500次循环(1 A·g~(-1))后仍有97%的电容量。     

大功率碱性二氧化锰—锌二次电池的研究(Ⅱ)

在报告中我们摘要报导了关于薄片式启动型大功率碱性二氧化锰—锌二次电池的部分数据。证明以聚四氟乙烯为粘结材料,能够碾压成形性能较高的薄片式二氧化锰电极和锌电极,并组装成大功率碱性二氧化锰—锌二次电池组,在某种车辆上进行了成功地启动和使用,     

氮掺杂中空环形碳的制备及其可逆锌-空电池性能

将Co基金属有机框架材料(二甲基咪唑钴,ZIF-67)与多巴胺经原位吸附、聚合、碳化、活化,制备高吡啶氮、石墨氮掺杂的中空环形碳(N-doped hollow cycle-like carbon,NHCC),并考察了其氧催化性能。结果表明,最优条件制备的NHCC-0.4氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)半波电位0.782 V;氧析出反应(oxygen evolution reaction,OER)达到10mA/cm²的电流密度,过电位为277 mV,低于同载量标准催化剂RuO₂(341 mV);同时,其电位差值(0.725 V)低于标准催化剂电对Pt/C||RuO₂(0.755 V),表明具备优异的可逆充放电性能。以NHCC-0.4||NHCC-0.4为空气电极的锌-空电池开路电位1.445 V、功率密度138 mW/cm²,可逆充放电循环老化电位差稳定于1.01 V,显著优于标准催化剂Pt/C||RuO₂空气电极(1.348 V,108 ...     

掺杂元素离子半径对LiMxMn2-xO4（M=Li,Na,Tl）电化学性能的影响

以尿素为络合剂,氢氧化锂、醋酸锰等为原料通过水热反应获得颗粒均匀的尖晶石LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,Tl)前驱物,然后将前驱物在600℃～700℃间煅烧4h后获得最终产物。实验主要考察了掺杂元素的离子半径和M-O键离解能对产物LiMxMn2-xO4充放电过程中稳定性的影响,以及煅烧温度对材料形貌与结构的影响。结果表明掺杂元素的离子半径与被取代元素的离子半径越接近则掺杂后的材料越稳定,而M-O键离解能的影响则很小。实验发现LiNa0.02Mn1.98O4的综合性能最佳,该样品在室温0.2C倍率的首次放电容量可以达到107mAh.g-1,且不可逆容量衰减小,电池循环20次后容量只衰减了约2.8%。     

掺杂元素离子半径对LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)电化学性能的影响

以尿素为络合剂,氢氧化锂、醋酸锰等为原料通过水热反应获得颗粒均匀的尖晶石LiMxMn2-xO4(M=Li,Na,T1)前驱物,然后将前驱物在600℃～700℃间煅烧4h后获得最终产物.实验主要考察了掺杂元素的离子半径和M-O键离解能对产物LiMxMn2-xO4充放电过程中稳定性的影响,以及煅烧温度对材料形貌与结构的影响.结果表明掺杂元素的离子半径与被取代元素的离子半径越接近则掺杂后的材料越稳定,而M-O键离解能的影响则很小.实验发现LiNa0.02 Mn1.98O4的综合性能最佳,该样品在室温0.2C倍率的首次放电容量可以达到107 mAh·g-1,且不可逆容量衰减小,电池循环20次后容量只衰减了约2.8％.