静电纺丝法制备Si/C复合负极材料及其性能表征

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为高分子聚合物配体，采用静电纺丝法制备了Si／C复合负极材料。利用PVP高温烧结形成的碳作为体积缓冲骨架，有效地解决了硅在循环过程中的体积膨胀和粉化问题。采用x射线衍射rXRD）、拉曼光谱（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的晶体结构及微观形貌进行了研究。结果表明，材料整体呈纤维状分布，纤维直径300～400nm，Si粒子以“麦穗状”均匀地分布在由无定形碳构成的纤维上。电化学测试结果表明，复合材料首次充放电的不可逆容量为294．9mAh／g，是由于电极与电解液界面间固态电解质（SEI）膜的形成所致。另外，复合材料在低倍率（0．1c、0．2C和0．50和高倍率（1．0C和2．0℃）下均具有较高的库伦效率及较好的循环稳定性。

热解温度对锂离子电池Si/C复合负极材料性能的影响

以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本与原料硅和石墨的衍射峰相符。随着热分解温度的升高,硅颗粒的分散性得到改善,并与石墨及无定形碳层交错起来形成微孔结构,直接对复合材料的电化学性能产生较大的影响。当热分解温度为1000℃时,合成的Si/C复合负极材料综合电化学性能较好,首次充放电效率可以达到73.1%,以100mA/g放电,循环100周后容量保持率为89.7%,以200mA/g放电,循环100周后容量保持率仍可以达到87.8%。

核壳结构Si/C复合负极材料的制备与储锂性能研究

以酚醛树脂包覆纳米硅颗粒后通过碳化处理,制备了具有核壳结构的Si/C复合负极材料,并研究了碳化温度和电极中活性物质含量对储锂性能的影响。透射电子显微镜分析结果表明,该复合材料由厚度为5~15nm的无定型碳壳包覆的硅颗粒组成。电化学测试表明,750℃碳化所得复合材料在活性材料∶粘结剂∶乙炔黑=1∶1∶1(质量比)时,初始放电容量为1836mAh/g(首次库仑效率84.8%),循环50次后仍可保持873mAh/g的可逆容量。此外,具有核壳结构的Si/C复合负极比纯硅负极表现出更好的循环稳定性,这可能是因为碳壳的存在缓解了硅的体积膨胀、改善硅的导电性,在一定程度上保证了Li+嵌入和脱出过程的稳定进行。

喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响

通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。

Si/C复合锂离子电池负极材料的制备及其性能

从电池性能的角度出发,合理设计电池负极材料是必要的,为此提出Si/C复合锂离子电池负极材料的制备及电化学性能分析研究。准备实验材料和仪器后,分别按照Si:石墨为1:9、2:8、3:7和4:6的比例准备混合料,按照料液比1:4加入无水乙醇作为球磨介质,在球磨机中进行球磨处理,干燥后得到Si含量分别为10%、20%、30%和40%的复合材料;按照质量比为90:5:2:3的比例活性物质(Si/C复合材料)、导电剂碳黑、分散剂乙二醇和粘结剂PVDF配置浆料,涂抹于锂箔表面,经热压成型机对极片进行压实处理,得到Si/C复合锂离子电池负极。在采用电池测试系统在100 mA/g下对硅含量分别为10%、20%、30%和40%的复合材料电极电化学性质进行测试,得出结论Si/C复合锂离子电池负极材料的放电容量受硅含量影响明显,并且不存在直接的线性相关关系;硅含量也会影响Si/C复合锂离子电池负极材料的库伦效率,过高或高低都会导致库伦效率下降。

锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料的制备及其电化学性能

通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪,对其物相组成、颗粒形貌及电化学性能进行了表征,并与SiO_x/C和SiO_x/C/石墨烯复合材料的性能对比。研究结果表明,CNTs的引入不仅可以增加复合材料的可逆容量,还可以有效提高材料的循环稳定性。SiO_x/C/CNTs复合负极材料在100mA/g下首次放电比容量为1 981.5mAh/g,循环100周后,放电容量仍有474.0mAh/g,倍率性能较优,具有良好的应用前景。

硅/碳复合负极极片的退火改性

通过机械球磨-高温热解法制备硅/碳复合负极材料,对电极进行改性,研究低温退火处理对极片性能的影响。改性前后,材料的结构没有太大的改变,而电极的稳定性得到增强,硅/碳复合材料的电化学性能得到改善。在0.01~2.00V充放电,当电流为100mA/g时,改性前后材料的首次充电比容量分别为743.7mAh/g和712.3mAh/g,首次库仑效率分别为59.2%和62.9%,第50次循环的容量保持率分别为76.5%和85.8%;当电流为200mA/g时,改性后的电极首次可逆比容量为673.3mAh/g,高于改性前电极的466.4mAh/g;第100次循环时,改性后的电极可逆比容量为541.6mAh/g,高于改性前电极的438.8mA/g。

Silicon/flake graphite/carbon anode materials prepared with different dispersants by spray-drying method for lithium ion batteries

Silicon/flake graphite/carbon （Si/FG/C） composites were synthesized with different dispersants via spray drying and subsequent pyrolysis, and effects of dispersants on the characteristics of the composites were investigated. The structure and properties of the composites were determined by X-ray diffractometry （XRD）, scanning electron microscopy （SEM） and electrochemical measurements. The results show that samples have silicon/flake graphite/amorphous carbon composite structure, good spherical appearances, and better electrochemical performance than pure nano-Si and FG/C composites. Compared with the Si/FG/C composite using washing powder as dispersant, the Si/FG/C composite using sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS） as dispersant has better electrochemical performance with a reversible capacity of 602.68 mA·h/g, and a capacity retention ratio of 91.58 % after 20 cycles.

尿素改性对钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3电化学性能的影响

为提高水溶液钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3(NTP)的导电性和倍率性能,以尿素(CO(NH_2)_2)为碳源采用溶剂热法合成了CO(NH_2)_2/NaTi_2(PO_4)_3(C/NTP)复合负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman和恒流充放电等手段分析了材料的结构、C/NTP形貌和电化学性能。研究了不同阶段升温速率对C含量、包覆层石墨化程度及对电化学性能的影响。实验结果表明,低于400℃升温速率越小,C/NTP残碳量越高;400~650℃之间升温速率越小,包覆层石墨化程度越高,并提高了其电化学性能;在5C倍率下2℃/min热处理的样品首圈放电比容量为114.9mAh·g^(-1),循环30次后容量保持在91.9mAh·g^(-1);10C下放电比容量为87mAh·g^(-1),20C下放电比容量仍保持在71mAh·g^(-1),展现出高倍率下优异的循环性能。