硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与甲醛为原料通过烷氧基水解和席夫碱反应生成前驱体,高温热解制备硅氧碳氮(SiOCN)复合负极材料。比较研究了商用的电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和自制的有机氟硅电解液添加剂(MFSM2)在SiOCN电池中的电化学性能。与使用基础电解液相比,在使用MFSM2和FEC后电池可逆容量从614.6 m A·h/g分别提高至899.9 m A·h/g和886.9 m A·h/g,库仑效率从58.3%分别提高至62.2%和62.8%。循环伏安、电化学阻抗谱、扫描电子显微镜等分析结果表明,加入添加剂后在SiOCN电极表面反应形成稳定均匀致密的固体电解质界面膜,减小了界面阻抗,提高了离子传输速率,从而提高了SiOCN电池的电化学性能。

多孔氮氟共掺杂碳气凝胶的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池以其超高的理论能量密度,已成为最具发展潜力的新一代电化学储能技术,但硫正极存在电导率低、体积膨胀、多硫化物穿梭效应等技术瓶颈问题,制约了其实际应用。通过甲醛和3-氨丙基三乙氧基硅烷的醛胺缩合和溶胶-凝胶化反应合成了席夫碱二氧化硅凝胶,经与聚四氟乙烯乳液冷冻干燥、热处理同步刻蚀二氧化硅以及碳化制备了多孔氮氟共掺杂碳气凝胶(NF-CA)。以NF-CA为载体制备的NF-CA/S正极材料表现出优异的循环性能和倍率性能,0.2 C循环初始放电比容量高达1322 mA∙h/g,1 C循环200圈可逆比容量可保持564 mA∙h/g,2C倍率下可逆比容量高达598mA∙h/g。

锂离子电池硅基负极材料的制备及其性能表征

使用Si粉、SiO_(2)粉、丙烯作为主要原料在高温条件下反应制备得到硅基内核,用碳酸钠-氢氧化钠、三聚磷酸硅对硅基内核进行包覆,制备了一种高性能锂离子电池硅基负极材料,对样品的粒度、XRD、SEM等进行了表征,结果表明其具有良好的导电性。采用该负极材料制备了扣式电池并测试其循环性能,结果表明该材料制备的电池性能优异。

锂离子电池用石墨负极材料制备与改性

使用天然石墨粉、沥青粉作为原料,以酚醛树脂对内核进行包覆,制备了一种改性石墨负极材料。利用激光粒度仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对样品的结构、形态进行表征,结果表明制备的天然石墨表面被酚醛树脂包覆,且膜层包覆效果很好,石墨晶型结构更好,结晶度更高。所得改性石墨负极材料的D50约为11.9μm,其粒径分布峰尖而窄,颗粒分布良好。采用该负极材料制备了扣式电池并测试其电性能和循环充放电性能,首次放电比容量和库伦效率分别为768 m Ah/g和64.06%,循环30圈充放电过程中,扣式电池的放电都很平稳,可以有效地供给用电器平稳的电流,具有稳定的综合电化学性能。

二次包覆法制备煤沥青基硅/碳复合物及其锂离子电池性能

本文采用市售纳米硅为硅源,以软化点低、得碳率高、价格便宜的煤沥青作为碳源,通过两步包覆法制备了煤沥青基硅/碳(Si/C/C)复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,所得复合物的粒径在300~350 nm间,Si纳米粒子被C包覆并相互连结成C-Si-C网络结构,其中Si含量为27%的硅/碳复合物(Si/C/C-27%)作为锂电池电极材料表现了良好的储锂性能。在0.1 A/g的小电流密度下,Si/C/C-27%的放电比容量为1281 mA·h/g;在3 A/g的大电流密度下,其放电比容量仍能保持在582 mA·h/g,表现了良好的倍率性能。Si/C/C-27%在2 A/g的电流密度下经过100次的循环后其比容量保持率为76.61%,表现了良好的循环稳定性。相比于煤沥青基碳的一次包覆所得的硅/碳复合材料(Si/C),Si/C/C有效提高了Si纳米粒子的导电性并抑制了其在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀。本文提出的二次包覆的新方法为制备具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料提供了新的研究思路。

原位氮掺杂碳包覆Co x P复合物的制备及其锂电性能

以类沸石咪唑酯骨架化合物ZIF-67为钴源、碳源和氮源前驱体,红磷作为磷源,在800℃煅烧直接制备氮掺杂碳包覆的Co 2 P@N-C和CoP@N-C复合物,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,所得复合物的组分可以通过调控ZIF-67和红磷的比例而改变。所得复合物的结构为正十二面体,尺寸约250~400 nm,具有良好的导电性。用作锂离子电池电极材料时,在电流密度为0.05 A/g下,Co 2 P@N-C和CoP@N-C复合物首次放电容量分别达到942和1170.6 mA·h/g。在1 A/g的电流密度下,经过500次循环容量依然可以保持在306.6和180.3 mA·h/g。论文提供了一种绿色环保制备锂电池用磷化钴/碳复合物的简易方法。

单颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能研究

随着低碳经济的快速推进,人造石墨技术得到飞速的发展。国内外学者对人造石墨的包覆、石墨化、电化学及储锂机理进行了大量的研究,取得了丰硕的成果,但对粒度大小对电化学及储锂特性的影响研究较少。针对这一问题,从表面形貌、粒度分布、首次库伦效率和充放电比容量、循环测试几个方面,对单颗粒人造石墨的颗粒大小对储能特性的影响进行研究,所得研究成果具有一定的理论和实践价值。

复合石墨中天然石墨比例的表征方法研究

天然石墨的高能量密度性能和人造石墨优异的循环、倍率性能使得以不同比例的天然石墨与人造石墨进行掺混得到的复合石墨,解决了产品的能量密度与倍率、循环性能的需求。而在负极石墨回收领域,面对越来越多的复合石墨产品,如何识别回收石墨中天然石墨、人造石墨的比例,从而实现对负极材料更有针对性的回收利用,达成更大的经济价值,则是锂离子电池回收精细加工的下一阶段的普遍需求。本文对不同比例的复合石墨进行SEM、XRD表征,采用多种拟合方式,获得了最优的拟合方程,从而实现了复合石墨中天然石墨比例的量化分析,测试分辨精度也从常规XRD的20%提升至5%。