热处理对富氮碳纳米纤维结构及储锂性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为原料,经静电纺丝、稳定化和碳化,制备了碳纳米纤维(CNFs)。系统地研究了氮的种类及含量对锂离子电池(LIBs)中Li+的储存性能和负极容量的影响。碳化过程中纤维从无定形碳向石墨化碳结构转变,含氮官能团减少,结构的变化对Li+在CNFs电极中的存储位置有很大的影响。结果表明,Li+不仅可以存储在石墨化碳层之间,还可以存储在氮功能化引起的缺陷部位,后者主要是由于碳材料的氮掺杂而使LIBs的电化学性能改善。碳化温度为600℃时,可以产生足够高的氮含量,从而提高电极的容量。在电流密度为0.1 A·g^-1时,循环200次之后比容量高达560 mAh·g^-1,即使在1 A·g^-1的高电流密度下,循环1000次比电容量仍然保持在200 mAh·g^-1。

C/TiO2包覆SiO2用作锂离子电池负极材料

以多孔SiO2为内核,利用TiO2与碳外层包覆制备出双壳结构(SiO2@TiO2@C)作为锂离子电池的负极材料。TiO2纳米粒子均匀地嵌入具有多孔的SiO2粒子内部和表面,形成SiO2@TiO2核-壳结构。碳包覆形成的外壳可以很好地避免SiO2与电解质直接接触,因此形成稳定的SEI膜。得到的SiO2@TiO2@C核-壳-壳材料具有疏松的多孔结构、高比容量、优异的倍率性能和稳定的长期循环性能。比表面积和总孔隙率分别为261.3 m^2/g和0.46 cm^3/g,在电流密度为0.1 A/g时,首次库仑效率为74.7%,100次循环后的放电比容量为638 mAh/g,容量保持率大于98.5%。这些结果表明所得到的复合材料有很好的前景,在改进各种储能材料方面可能具有潜在的应用。