PPy/LiFePO_4复合材料的制备与性能

通过原位聚合方法制备了聚吡咯(PPy)/磷酸铁锂(LiFePO4)复合材料.傅立叶红外光谱测试表明PPy与LiFePO4之间发生了相互作用;采用扫描电镜观察了PPy在LiFePO4表面的分布情况;采用四探针法、电化学阻抗法及恒电流充放电法测试了复合材料的性能.结果表明:PPy的质量分数为4.69%的PPy/LiFePO4复合材料具有最佳的电化学性能,最小电荷转移电阻为98.83Ω,最大交换电流为0.256 mA,首次放电容量达到154.34 mAh/g,平台容量和平台率分别为133.48 mAh/g和86.48%,并且具有较好的循环性能及倍率性能.

S/TiO2复合材料在锂硫电池中的应用

采用单质硫与TiO2在一定条件下合成一种新型S/TiO2复合正极材料。利用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合正极材料的结构和形貌进行了分析,并通过循环伏安法、电池充放电测试和交流阻抗测试研究了材料的电化学性能。结果表明:此正极材料表现出比较好的电化学性能,其初始放电比容量达到731 mAh/g,40次循环后放电比容量仍有563 mAh/g。

锂硫二次电池S/TiO_2复合正极材料的制备及性能研究

采用TiO2和单质硫在一定条件下合成了一种新型S/TiO2复合正极材料。利用XRD和SEM分析了复合材料的晶体结构和表面形貌,并通过充放电测试和交流阻抗测试研究材料的电化学性能。结果表明:当S和TiO2的质量比为5∶1时,所合成S/TiO2复合正极材料的电化学性能较好,在0.1C倍率下首次放电比容量为370mA·h/g,且经30次循环后仍有290mA·h/g。

破裂的碳纳米笼负载硫制备锌硫电池正极材料

以多孔碳为载体负载单质硫作为正极材料对提高锌硫电池的电荷存储能力具有重要的研究价值。以柠檬酸钾钠为前驱体直接碳化得到具有高比表面积破裂的碳纳米笼(BPCs),并以此为载体,通过熔融渗透法使单质硫均匀负载于BPCs的孔隙结构中制备出BPCs-S作为Zn-S电池正极材料。BPCs的孔隙结构可以对硫单质起到吸附作用,同时在电池反应中对正极膨胀起到支撑作用,提高硫的利用率。通过非原位XRD分析验证了转换机制的存在。

多壁碳纳米管涂层修饰苘麻基生物碳/硫复合正极材料的制备及对锂硫电池性能的影响

锂硫(Li-S)电池因高理论能量密度在众多新型电池中受到广泛关注,但存在硫正极导电性差、多硫化物的穿梭等问题,制约其商业应用。针对上述问题,本次试验制备苘麻基生物碳(AC),通过熔融扩散法与升华硫(S)复合形成碳/硫复合材料(AC@S),并使用碳涂层法在正极材料表面涂覆多壁碳纳米管(MWCNTS)作为Li-S电池正极片与隔膜之间的夹层,进一步抑制多硫化物的溶解和扩散,阻止穿梭效应,减小活性物质的损失,提高Li-S电池的容量和循环性能。AC@S+MWCNTs电池首次放电容量为1242.8 mAh·g^(-1),循环150次后仍保持982.4 mAh·g^(-1),相同条件下比AC@S高出275.0 mAh·g^(-1)。将MWCNTS涂层与正极材料结合设计工艺简单,成本低,且可提高材料导电性、抑制多硫化物的穿梭效应,表现出良好的循环性能和库伦效率,是一种解决Li-S电池穿梭效应的有效途径。

三聚磷腈复合硫正极材料的电化学性能研究

采用亲核取代方法制备了正极材料三聚磷腈复合硫,并以金属锂为负极组装成扣式模拟电池。红外吸收光谱及XRD实验表明:材料为聚磷腈与硫的混合物,聚磷腈主要以无定形态存在;循环伏安、恒流充放电测试表明:复合材料中溶入到电解液中的多硫离子的氧化还原过程是电化学迟缓过程,复合材料吸附及驻留了部分电解液,对"飞梭效应"有抑制作用;交流阻抗谱测试表明,复合材料中硫已经在聚磷腈基质中得到高度分散。

硫/聚吡咯复合正极材料的第一性原理计算

利用Material Studio软件中的分层模建工具构建了硫(S)/聚吡咯(PPy)模型,采用DMol 3模块对构建好的模型进行几何优化,并完成计算。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算了S、PPy和S/PPy的结合能和态密度。计算结果表明:单质硫与PPy复合后,不仅改善了硫电极的导电性,而且提高了硫电极的循环稳定性。

硫/氧化石墨烯锂硫电池电极材料的制备与性能表征

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯作为载体,运用简单化学沉积并加以热处理制备硫/氧化石墨烯(H-GO/S)复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热质量分析仪(TGA)等表征手段对H-GO/S复合材料的微观结构、形貌和组成进行表征;同时运用恒流充放电和循环伏安对电极材料进行电化学性能测试。在0.1 C倍率下H-GO/S复合材料首次放电比容量达1 060 m A·h/g,20次循环之后,放电比容量趋向稳定,160次循环后放电比容量仍可达到620 m A·h/g,衰减率仅为0.068%,库伦效率始终保持在97%以上。以上结果表明H-GO/S复合材料具有优良的循环稳定性以及比较高的库伦效率。

二氧化钛-聚萘/硫正电极的制备及其电化学性能

以3,4,9,10-二萘嵌苯(PTCDA)为原料成功合成聚萘(PPN),然后利用硫代硫酸钠为硫源,通过化学还原法制备聚萘/硫(PPN/S)复合材料,接着在PPN/S外表面包覆一层二氧化钛(Ti O2),最后制备出二氧化钛-聚萘/硫(Ti O2-PPN/S)复合材料.采用扫描电镜、X-射线衍射和热重分析对复合材料Ti O2-PPN/S进行表征;采用充放电测试系统和电化学工作站对Ti O2-PPN/S电极的电化学性能进行测试.结果表明:PPN/S复合材料表面被Ti O2成功包覆,制得一种新型Ti O2-PPN/S复合材料;Ti O2-PPN/S电极具有良好的循环稳定性,在电流密度为400 m A·g-1时,首次放电容量达到1 334.8 m A·h·g-1,循环150次后,放电容量仍保持在691.4 m A·g-1;与含硫量相当的PPN/S电极相比,Ti O2-PPN/S电极具有更佳的电化学性能.

热处理对三聚磷腈复合硫正极材料性能的影响

通过亲核取代方法合成了一种新型三聚磷腈复合硫正极材料TPS,并对其进行了热处理。TPS是环部分破裂的硫化三聚磷腈和单质硫的混合物,磷腈基团将表面修饰呈棱角形貌;热处理后氮磷链断裂,主体结构为硫,在Li CF3SO3/DME+DGM电解液50u A电流下首次放电比容量为1058.7m Ah/g,高于热处理前的627.4m Ah/g。热处理后硫引起的"飞梭效应"较严重,前15次循环比容量都高于TPS,从第5次开始,容量保持率要低于TPS。30次循环后比容量为102m Ah/g,小于TPS的197.44m Ah/g。

基体碳材料对锂硫电池性能影响的研究

采用乙炔黑、土状石墨、Cabot Vulcan XC-72炭黑、Cabot Bp2000超级导电炭黑作为硫载体制备了一系列含硫复合材料。通过X射线粉末晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析(BET)等分析测试手段对材料的物理性能进行表征,利用电池测试系统对材料的电化学性能进行了测试。结果表明基体材料表面结构、孔径分布及比表面积等因素都对复合材料的电化学性能造成影响,综合性能最好的基体材料为BP2000超级导电炭黑,其初始放电比容量高达1385.1mAh/g,在室温下经过30次循环之后电池放电比容量仍保持在1080.2mAh/g,容量保持率高达78%。

钴基沸石咪唑酯骨架结构衍生物锂硫电池正极材料

通过原位复合法合成沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-67),经高温碳化生成含钴的氮掺杂碳多面体(Co-NC),然后通过热熔融渗硫方法制得钴基沸石咪唑酯骨架结构衍生物(S@CoS2-NC)复合材料,以此复合材料作为锂硫电池的正极材料。采用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、N2吸附-脱附分析仪、热重分析仪(TGA)、X线光电子能谱仪(XPS)以及电化学测试等手段对不同样品进行表征分析并测试其电化学性能。结果表明:在0.2C倍率下S@CoS2-NC/1(制备ZIF-67时反应6 h)复合正极的首次放电比容量最高达1129 mA·h/g,100次充放电循环后容量的保持率为66.61%,相比S@CoS2-NC/2(反应12 h)、S@CoS2-NC/3(反应24 h)复合正极和纯硫正极,比表面积和孔容最大的载体碳骨架经热熔融渗硫后生成的S@CoS2-NC/1复合正极拥有更优良的容量和循环稳定性。

废弃硅藻土制备多孔氮掺杂碳材料及其电化学性能研究

啤酒在生产过程中产生的硅藻土废渣会占用大面积企业用地,并对环境造成严重污染。硅藻土残渣中含有燕麦残渣等多糖类化合物和丰富的孔洞结构,经热处理和去模板过程,可将硅藻土过滤的残渣转化成多孔碳材料。该文利用啤酒厂废弃物硅藻土作为模板剂和碳源,以双氰胺为氮源、升华硫为硫源,经高温煅烧、热熔融后,制备得到氮掺杂多孔碳/硫基复合材料,并将其作为锂硫电池正极材料。表征结果显示,碳材料的孔径约为10 nm,活性硫均匀地沉积在多孔碳基体上,复合材料中硫的含量为76%。组装成锂硫电池,测试其电化学性能,结果表明:复合材料在0.2 C电流密度下,首次放电比容量达到1022.6 mAh/g,200次充放电循环后的容量保持为687 mAh/g,库伦效率维持在99%以上。

柔性聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极研究进展

锂硫电池具有高能量密度、低成本和环境友好等特点,被认为是最具潜力的下一代储能体系之一。介绍了柔性导电聚苯胺与碳质材料协同改性锂硫电池正极材料方面的研究进展,并与传统的聚苯胺或碳质材料单独改性硫基正极材料进行对比。围绕后者在单独改性中存在的电化学性能不佳的问题,对柔性导电聚苯胺与碳质材料二元复合改性硫基正极材料的结构设计和制备方法等进行综述,并对其未来发展方向和商业化应用进行展望。