静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

煅烧温度对锂离子电池负极材料钛铌氧纳米纤维电化学性能的影响研究

纳米结构的材料具有一些独特的性质可提升材料的电化学性能。于此,本文报道了TiNb_(24)O_(62)纳米纤维的制备和相应电化学性能的研究。结果显示在850℃下煅烧所得到TiNb_(24)O_(62)纳米纤维具有优异的电化学性能,这是由于其纳米纤维由粒径为80 nm的纳米颗粒组成,有利于锂离子的快速迁移和电子的传输。具体来说,在0.4 C时,在850℃下煅烧所得到TiNb_(24)O_(62)纳米纤维可提供243.5 mAh·g^(-1)的充电比容量,同时,其也具有优异的倍率性能,5 C下充电可逆容量可达142.0 mAh·g^(-1)。

自支撑聚吡咙基碳纤维负极材料的制备及其电化学性能

为探究聚吡咙基碳纤维作为自支撑负极材料的电化学性能,将聚羧酸铵盐(PCAAS)和不同质量分数的聚氧乙烯(PEO)混合溶液通过静电纺丝技术制备成前驱体纳米纤维,在500℃下亚胺化、环化形成聚吡咙(BBB)纤维,800℃下炭化形成聚吡咙基碳纤维(BCF),将BCF作为负极材料装配成锂离子电池,探究不同质量分数PEO对BCF形貌结构和电化学性能的影响。结果表明:当PEO质量分数为6%时,前驱体纳米纤维表面光滑且直径均匀,炭化后的BCF直径减小了24.2%;聚吡咙作为芳杂环聚合物有密集的碳链,经炭化后含碳量高达97.5%;且咪唑和+吡咯的残留N导致较多无序碳的产生,N上的孤对电子作为载体促进电子迁移,并为Li提供了更多活性位点;在恒流充放电循环中,50 mA/g的电流密度下循环100圈后仍具有422.3 mA·h/g的放电比容量。

Co3O4/C纳米纤维锂离子电池负极材料性能研究

采用优化的静电纺丝方法结合控制热解法制备出一维Co_3O_4/C纳米纤维,前驱纳米纤维均匀光滑,其纤维直径大约为200 nm左右,经退火处理后Co_3O_4颗粒镶嵌于碳纤维中。通过X射线衍射(XRD)表征,发现该Co_3O_4结晶完整且无杂质。室温下用蓝电电池测试系统(CT2001A)测试其倍率性能和循环性能,首次放电比容量高达1314. 5 m Ah·g^(-1)。分别以0. 1 C、0. 5 C、1 C、2 C、5 C、10 C、15 C和0. 1 C的倍率进行充放电测试,其对应比容量分别为633 m Ah·g^(-1)、535 m Ah·g^(-1)、398 m Ah·g^(-1)、252 m Ah·g^(-1)、157 m Ah·g^(-1)、86 m Ah·g^(-1)、49 m Ah·g^(-1)和643 m Ah·g^(-1),表现出良好的倍率性能。在倍率为0. 5 C下测试其循环性能,50次循环后充电比容量为494 m Ah·g^(-1),容量保持率为88. 2%; 200次循环后比容量仍能达到300 m Ah·g^(-1),显示出优异的循环性能。这一优异的电化学性能归因于一维CNF网状结构的抗应力缓冲作用。

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH_(3)COO)_(2)·4H_(2)O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.

纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料及其负极结构锂离子超级电容器

通过湿法纺丝工艺成功制备了纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料,并对其进行形貌表征与电化学性能测试。纳米硅颗粒嵌入石墨烯层间褶皱的结构具有限制硅材料在储锂过程中体积膨胀的作用,适于作为锂离子电容器负极。同时,研究了锂离子电容器多孔活性炭正极材料的双电层电容特性,通过组装成对称超级电容器,对其电化学性能进行测试,并结合材料的形貌,分析其作为锂离子电容器正极的合理性。为使正负极电荷匹配,分别对负极硅碳纤维和正极活性炭材料组装的锂离子半电池的倍率、循环稳定性、电化学阻抗等电化学性能进行了测试。结果表明,纳米硅/还原氧化石墨烯复合纤维材料的比容量最高可达826.2 mA·h/g(在电流密度为0.2 A/g时),活性炭比容量可达39.9 mA·h/g。组装成的锂离子电容器在合理的匹配条件下,充放电首圈循环比容量可达58.2 mA·h/g (在电流密度为0.2 A/g时),能量密度为26.8 W·h/kg,循环100圈后,比容量保持率降至41.7%。

Si/C复合纳米纤维负极材料的制备及其性能表征

以聚丙烯晴(PAN)作为高分子聚合物配体和碳源,并添加少量纳米硅粉,利用静电纺丝方法制备Si/C复合负极材料.用热重分析(TG)研究前驱体的分解过程,用X射线衍射(XRD)、Raman光谱和扫描电子显微镜(SEM)研究Si/C复合材料的晶体结构和微观形貌.结果表明:Si/C复合材料具有纳米纤维结构,纤维直径约为350nm,呈交错的网状分布;PAN高温分解产物多为无定形碳;材料在0.1,0.2,0.5,1.0,2.0C下的放电容量分别为735.6,712.1,685.4,492.3,367.9mA·h/g,其倍率性能较好.

碳包覆CaSnO_(3)纳米纤维作为高性能锂离子电池负极材料

采用静电纺丝技术制备出CaSnO3纳米纤维(CaSnO3 NFs)并作为模板,再经表面原位聚合酚醛树脂和碳化处理制得碳包覆CaSnO3纳米纤维(CaSnO3@C NFs)。使用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对材料的物相组成、形貌和微观结构进行了表征,通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱研究了碳包覆及碳化温度对CaSnO3 NFs负极材料电化学性能的影响。结果显示,碳包覆改性使CaSnO3 NFs的电化学性能得到较大程度的提高,而且随着碳化温度的升高,CaSnO3@C NFs复合电极的比容量先增加后下降,600℃碳化获得的CaSnO3@C NFs‑600复合材料具有最好的电化学性能。在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,CaSnO3@C NFs‑600电极的首圈放电比容量达到1102.2 mAh·g^(-1),充放电循环100圈后比容量为548.8 mAh·g^(-1),当电流密度提高到2 A·g^(-1)时,其比容量仍保持在333.5 mAh·g^(-1)。

深冷处理温度对锡锑/碳纳米纤维负极材料锂电性能的影响

为提高锡锑/碳(SnSb/C)纳米纤维作为负极材料的锂电池的循环使用性能,利用深冷处理对SnSb/C纳米纤维进行形貌再造,比较不同深冷温度处理前后纳米纤维的形貌变化,并测试其含碳量和比表面积,通过分析电池的恒流充放电曲线研究深冷处理温度的变化对其电化学性能的影响。结果表明:当深冷处理温度为-100℃时,SnSb/C纳米纤维表面粗糙度增加并出现沟壑;深冷处理加快了聚丙烯腈的预氧化反应速度,使其分解温度提前,含碳量高达75. 4%,比表面积为214. 0 m^2/g;锂电循环过程中,因深冷处理对其形貌结构的影响,电池容量呈持续上升趋势,循环120圈后容量保持率为123. 5%。

静电纺制备二氧化锡/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的研究进展

二氧化锡纳米材料具有毒性小、成本低、可逆容量高等优点,是当前研究最为广泛的锂离子动力电池负极材料之一。构建与碳复合的二氧化锡基纳米结构是缓解二氧化锡在长时间的嵌/脱锂循环过程中体积膨胀、控制纳米颗粒团聚问题以及增加材料导电性的有效方法。用高效、可控的静电纺丝技术,结合高温煅烧、水热合成、化学沉积等方法,可制备出结构型二氧化锡/碳复合纳米纤维。本文讨论了具有不同碳层分布的均匀型、核壳型及三明治型结构的二氧化锡/碳复合纳米纤维的制备方法,以及不同碳层分布对其锂电性能的改善状况及机理分析。

纳米碳纤维作锂离子电池负极材料的嵌锂性能

用化学气相沉积法(CVD)制备了纳米碳纤维,并通过2800℃高温处理得到石墨化纳米碳纤维。采用XRD、SEM和TEM对所制的材料进行微结构分析,并考察其作为锂离子电池负极材料的嵌锂性能。结果表明:纳米碳纤维初次嵌锂容量可达到533mA·h/g,25次循环后可逆容量保持在274mA·h/g,循环效率超过99%;经过石墨化处理以后,材料初次可逆容量达到311mA·h/g,首次循环效率从55%提高到78%,25次循环后可逆容量的保持率为99%以上。

碳化硅纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用催化化学气相沉积(CCVD)法,在单向炭纤维(CF)表面原位生长碳化硅纳米纤维(SiCNF),制备出SiCNF/CF共增强毡体。以此共增强毡体为前驱体,化学气相沉积碳后得到密度为1.7g/cm3的SiCNF改性C/C复合材料。复合材料力学性能测试表明,SiCNF改性可使C/C复合材料的抗弯强度、抗压强度和显微硬度明显提高。扫描电子显微镜和偏光显微镜观察表明,SiCNF改性处理改变了C/C复合材料中基体炭的结构,使其成为类似粗糙层(RL)或高织构的结构。

纳米炭纤维改性对C/C复合材料摩擦磨损的影响

采用催化化学气相法在炭纤维表面原位生长纳米炭纤维后,再通过化学气相渗透法制备出纳米炭纤维改性C/C复合材料。采用微动摩擦磨损试验考察纳米炭纤维改性C/C复合材料的摩擦磨损性能,探讨原位生长纳米炭纤维对C/C复合材料摩擦磨损机理。结果表明,采用纳米炭纤维改性后C/C复合材料的摩擦过程更平稳,磨损量减小。纳米炭纤维与热解炭形成复合基体,这种复合基体在摩擦过程中形成高强度高模量的摩擦膜,从而影响复合材料的摩擦性能。

纳米SnS/C复合物作为锂电池负极材料的研究

采用高能球磨法制备了纳米SnS/C复合材料,通过XRD、SEM和TEM等结构和形貌实验表明可以通过高能球磨法直接合成SnS纳米颗粒,并实现碳的均匀包覆。恒流充放电实验显示SnS/C复合材料的可逆比容量为1 107m Ah/g,达到理论比容量的97.4%,基本实现可逆的转化反应和合金化反应。这种材料在800 mA/g的电流密度下仍能达到854 m Ah/g的可逆比容量,显示了高的倍率性能。这些优异的电化学性能主要由于通过电化学还原反应生成的纳米Sn具有高的电化学活性。以及生成物Li2S的隔离作用和导电碳网络的缓冲作用,有利于保持材料结构的稳定和电化学反应的可逆进行。这种高性能纳米SnS/C复合材料为高比能锂离子电池的发展提供了可选体系。

一维MoSe2@C钠离子电池负极材料的研究

层状二硒化钼负极由于其较大的层间间距(0.65 nm)、较高的理论容量和较大的表面积而在钠能量转换和存储方面受到了广泛的研究。然而,体积膨胀、导电性能差和层堆积仍然是巨大的挑战,这大大阻碍了MoSe_(2)电极在钠储能中的应用。因此,使用静电纺丝方法设计和制备了一维MoSe2@C纳米纤维(缩写为1D-MoSe_(2)@C)。对1D-MoSe_(2)@C的结构、形貌和储钠性能进行了系统的研究。电化学测试表明,一维MoSe_(2)@C负极材料在0.2 A·g^(-1)和3 A·g^(-1)下显示出573.9 mA·h·g^(-1)和342.5 mA·h·g^(-1)的高放电容量。得益于一维导电碳骨架,在200次循环后,它在4 A·g^(-1)时可提供287.2 mA·h·g^(-1)的高可逆容量,容量保持率约为95.2%。

纳米纤维锂电池负极材料的制备及性能分析

探讨一种用于高性能锂离子电池负极材料的制备及性能。通过配制乙酰丙酮铁的聚丙烯腈/聚甲基丙烯酸甲酯(PAN/PMMA)混合溶液用作前驱液,利用静电纺丝技术制备多孔碳/四氧化三铁纳米纤维。结果表明:多孔碳/四氧化三铁纳米纤维呈现多孔的结构和凹凸不平的形貌,Fe 3O 4纳米粒子均匀地镶嵌在碳基质中;在电流密度为100 mA/g时,多孔碳/四氧化三铁材料电极首次放电比容量高达1380 mAh/g,经过100次循环后,稳定比容量为641 mAh/g;这种电极材料表现出优良的倍率性能,在电流密度为5000 mA/g时,其可逆比容量仍维持在330 mAh/g。认为:这种多孔碳/四氧化三铁复合物作为高性能锂电池负极材料具有广泛的应用前景。

煤沥青基碳点复合纳米纤维的制备及其储锂性能

以自制煤沥青基碳点为前驱体,聚丙烯腈为纺丝载体,采用静电纺丝法制备煤沥青基碳点复合纳米纤维(CNF@CDs)。通过SEM、XRD、Raman等对材料的结构和组成进行表征,采用恒流充放电测试手段对材料的电化学性能进行评估。结果表明:煤沥青基碳点添加量是影响CNF@CDs形貌、层间距及缺陷程度等微观结构的重要因素。采用CNF@CDs作为锂离子电池负极材料,当电流密度为100 mA/g时,CNF@CDs-2的首次放电比容量为827 mA·h/g;当电流密度为1000 mA/g时,其平均可逆比容量为104 mA·h/g,表现出优异的电化学性能。

MoS_2/纳米炭纤维的合成及其用作锂离子电池负极材料的储锂性能（英文）

以聚丙烯腈和剥离的MoS_2为原料,采用电化学静电纺丝法合成了一维(1D)结构的MoS_2/CNFs。剥离的MoS_2尺寸约为150 nm,并能镶嵌在纳米炭纤维基体内。所制1D MoS_2/CNFs可以切成柔性圆片,在无需添加粘结剂的情况下直接用作电极片。该1D MoS_2/CNFs负极材料展现出较好的电化学性能,在100 mAg^(-1)的电流密度下,反复充放电50次,可逆容量高达700 mAhg^(-1);在1 000 mAg^(-1)的大电流密度下,反复充放电200次,可逆容量仍保持450 mAhg^(-1)。

催化FBCVI制备碳纳米纤维增强碳/碳复合材料的组织与力学性能研究

采用薄膜沸腾气相沉积(film-boiling chemical vapor infiltration,FBCVI)工艺,制备原位碳纳米纤维增强碳/碳复合材料(carbon nanofibers-reinforced carbon/carbon composites,CNFs-C/C))。研究了致密化过程中CNFs的生长情况和催化剂的引入对材料组织结构和力学性能的影响。研究表明,致密化前期,原位生长CNFs困难;随着沉积时间延长,CNFs大量增多并被碳基体包覆,CNFs主要为碳纳米线(carbon nanowires,CNWs)。CNFs-C/C的碳基体结构为粗糙层(RL),且存在大量的生长锥。相比于未加催化剂的试样,CNFs-C/C的弯曲强度和模量分别提高了30.9%和39.1%,断裂模式为假塑性断裂。

SiC@CNFs锂离子电池负极材料的制备及其循环性能研究

通过静电纺丝技术结合碳化工艺制备一种SiC增强碳纳米纤维(SiC@CNFs)复合结构.TGA、XRD、XPS及SEM的样品测试结果显示,SiC颗粒含量(质量分数,全文同)为62%,且均匀分布于CNFs的表面.该结构制备的锂离子电池负极材料既保留了CNFs的高导电性,又获得了SiC增强的结构韧性.电化学性能测试结果表明,将其作为锂离子电池负极材料,循环500次后,容量保留率高达134.01%,远高于CNFs.同时,该结构的电化学阻抗值变化较小,导电性能保持较好.通过静电纺丝技术制备的SiC@CNFs结构作为锂离子电池负极材料,制作成本低,结构可控且性能稳定,是目前对电池负极材料的有益补充.