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.     

石墨负极电化学扫描循环过程的EIS、Raman光谱和XRD研究

运用电化学阻抗谱(EIS)、Raman光谱和XRD研究了石墨负极在1 mol/L LiPF6-EC∶DEC∶DMC电解液中的电化学循环扫描过程. EIS研究结果表明, 在电化学循环扫描4~10周范围内, SEI膜(固体电解质相界面膜)电阻随循环扫描周数增加近似线性增长, 但石墨负极/电解液界面总阻抗由于电荷传递电阻的降低而减小. Raman光谱研究结果表明, 在经历电化学循环扫描后, 活性材料表层发生粉化和无定形化, 石墨化程度降低; 但XRD研究结果显示, 石墨材料的本体结构没有发生变化, 仍然保持着完整的石墨层状结构.     

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%.     

O-掺杂石墨电极VO2+/VO2+电对反应活性研究

采用氧气等离子体处理石墨电极表面,实现氧及含氧官能团的掺杂,以改善VO2+/VO2+电对的反应活性.FT-IR和EDS测试结果表明,氧气等离子体处理石墨表面引入了含氧官能团,从而提高了VO2+/VO2+电对的电化学活性.在本文实验条件下20 min等离子体处理的电极活性最好,8 mA.cm-2电流密度恒流充放电,石墨电极VO2+/VO2+电对库仑效率达到91%,比未处理电极的库仑效率提高了19%.     

全钒液流电池铂氢微型参比电极体系的构筑与性能

铂丝电极表面上电沉积一层金属钯,用阴离子交换隔膜材料封装,制得铂氢微型参比电极,工艺简单、稳定性高. 将该微型参比电极应用于全钒储能电池性能研究,可内置于电池多孔电极内部,监测电池正负极充放电性能. 结果显示,电池容量衰减主要归因于电解液中的活性物质V(IV)的逐渐减少及V(V)的积累导致正负极活性物质不平衡.     

碳空心球/硫复合材料制备和电化学性能研究

采用PMMA为模板制备碳空心球材料,并以碳空心球材料为导电骨架与硫材料复合制得碳空心球/硫复合材料. SEM和TEM照片显示,硫材料能均匀地填充在碳空心球的孔道和腔体内部. 采用恒电流充放电测试碳空心球/硫复合电极的电化学性能. 结果表明,在100 mA·g^-1、500 mA·g^-1、1 A·g^-1、2 A·g^-1 和5 A·g^-1电流密度下,碳空心球/硫复合电极可逆放电容量分别为1145 mAh·g^-1、824 mAh·g^-1、702 mAh·g^-1、586 mAh·g^-1和395 mAh·g^-1,呈现出较优异的倍率循环寿命.     

聚三苯胺/活性炭电极的电化学性能研究

应用异相沉淀法制备聚三苯胺/活性炭复合材料.SEM及电化学测试表明:聚三苯胺与活性炭复合后,材料的粒径从150 nm左右下降到几十nm,该电极具有良好的倍率性能和循环性能,0.5 C倍率放电容量从88.5mAh/g增至105 mAh/g左右,40 C倍率放电容量约达70 mAh/g左右,1000周循环的容量基本不衰减.     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在LiNO_3溶液中的电化学性能研究

由溶胶凝胶法合成的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在水溶液体系中具有优异的高倍率充放电性能,放电时能够输出极高功率密度.XRD表征证明合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料具有层状α-NaFeO2结构,SEM形貌显示材料的粒径约为500nm,恒电流充放电测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在pH12的2mol·L-1LiNO3溶液中,以2C(0.36A/g)倍率充放时,比容量达到了147mAh/g.如以80C(14.4A/g)、150C(27A/g)和220C(39.6A/g)的倍率充放,材料的比容量仍可达到64mAh/g、33mAh/g和16mAh/g,而全电池的功率密度分别达到2574W/kg、3925W/kg、4967W/kg.其中80C倍率充放,经1000周循环后,容量保持率为90.9%.     

碳纳米管复合材料的制备、表征和电化学性能

作为锂离子电池负极材料,碳纳米管和金属锡或其氧化物都曾引起过人们浓厚的兴趣,但由于其自身的缺陷,这些材料均未能得到进一步的发展.本文以不同方法合成了碳纳米管和金属锡或其氧化物的复合材料,对其结构、形貌进行表征,并考察它的电化学性能.     

MCM-41介孔分子筛掺杂的微孔型聚合物电解质的制备与表征

以介孔分子筛MCM-41作填料,丙酮与二甲基甲酰胺混合液为溶剂,用直接造孔成膜的方法制备了微孔型聚合物电解质膜.该法避免使用造孔增塑剂,既简化了制膜工序,又减少电池中副反应的发生,使电池性能得以提高.MCM-41分子筛具有六方有序排列的单一柱状孔道结构和纳米级的粒子尺度,其骨架结构单元与一般聚合物电解质常用的纳米SiO2填料具有相同的化学成分,该分子筛堆积时形成的表面空隙及其独有的一维介孔孔道对聚合物电解质微孔的形成与连通、电导率的提高都具有重要作用,是一种极具实用价值的新型无机填料.