静电喷雾制备MnO作为锂离子电池的负极材料详解

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锂离子电池负极材料介绍及合成方法详解

锂离子电池负极材料介绍及合成方法详解

锂离子电池负极材料介绍及合成方法详解目前,锂离子电池所采用的负极材料一般都是碳素材料,如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。

正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡基氧化物、锡合金,以及纳米负极材料等。

作为锂离子电池负极材料要求具有以下性能:(1)锂离子在负极基体中的插入氧化还原电位尽可能低,接近金属锂的电位,从而使电池的输出电压高;(2)在基体中大量的锂能够发生可逆插入和脱插以得到高容量密度,即可逆的x值尽可能大;(3)在插入/脱插过程中,锂的插入和脱插应可逆且主体结构没有或很少发生变化,这样尽可能大;(4)氧化还原电位随x的变化应该尽可能少,这样电池的电压不会发生显著变化,可保持较平稳的充电和放电;(5)插入化合物应有较好的电导率和离子电导率,这样可减少极化并能进行大电流充放电;(6)主体材料具有良好的表面结构,能够与液体电解质形成良好的SEI膜;(7)插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性,在形成SEI膜后不与电解质等发生反应;(8)锂离子在主体材料中有较大的扩散系数,便于快速充放电;(9)从实用角度而言,主体材料应该便宜,对环境无污染。

一、碳负极材料碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能,并且碳材料价廉、无毒,目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。

近年来随着对碳材料研究工作的不断深入,已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整,或使石墨部分无序化,或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构,锂在其中的嵌入-脱嵌不但可以按化学计量LiC6进行,而且还可以有非化学计量嵌入-脱嵌,其比容量大大增加,由LiC6的理论值372mAh/g提高到700mAh/g~1000mAh/g,因此而使锂离子电池的比能量大大增加。

目前,已研究开发的锂离子电池负极材料主要有:石墨、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球(MCMB)、炭黑、玻璃炭等,其中石墨和石油焦最有应用价值。

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》范文

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着现代科技的不断进步,人们对电池的性能需求也日益提升。

锂离子电池作为一种高效的储能设备,其负极材料的研究与开发尤为重要。

在众多负极材料中,MnO2及其复合物因其高能量密度、低成本和环境友好性等特点,受到广大研究者的关注。

本文将针对锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备工艺及其电化学性能进行详细的研究。

二、MnO2及其复合物负极材料的制备1. 材料选择与预处理首先,选择纯度较高的MnO2原料,并进行预处理,如干燥、粉碎等,以便后续的制备过程。

2. 制备方法(1)纯MnO2的制备:采用溶胶凝胶法或化学沉淀法,通过控制反应条件,制备出纯度较高的MnO2。

(2)MnO2复合物的制备:通过物理或化学方法,将MnO2与导电剂、粘结剂等材料进行复合,形成复合物。

其中,常用的导电剂有碳黑、石墨等,粘结剂可以选择聚四氟乙烯等。

三、电化学性能研究1. 电池的组装将制备好的负极材料与锂片配对,组装成CR2032型扣式电池,用于电化学性能测试。

2. 测试方法(1)循环伏安测试:通过循环伏安法测试电池的充放电过程,分析材料的氧化还原反应及可逆性。

(2)充放电测试:在一定的电流密度下,对电池进行充放电测试,分析材料的比容量、能量密度等性能指标。

(3)交流阻抗测试:通过交流阻抗法测试电池的内阻及界面性质。

四、实验结果与讨论1. 实验结果(1)通过制备工艺的优化,成功制备出纯度较高、结构稳定的MnO2及其复合物负极材料。

(2)电化学性能测试表明,MnO2及其复合物负极材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性。

其中,复合物负极材料由于导电剂的加入,其电导率得到显著提高。

2. 讨论(1)纯MnO2的电化学性能受其晶体结构、粒径大小等因素的影响。

在充放电过程中,MnO2的氧化还原反应可能导致其结构发生变化,影响其循环稳定性。

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着现代科技的不断进步,人们对电池的性能需求也日益提升。

锂离子电池作为一种高效的储能设备,其负极材料的研究与开发尤为重要。

在众多负极材料中,MnO2及其复合物因其高能量密度、低成本和环境友好性等优点,受到了广泛关注。

本文旨在研究锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法,并对其电化学性能进行深入探讨。

二、MnO2负极材料的制备MnO2负极材料的制备主要采用化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等方法。

本文采用溶胶凝胶法,通过将锰盐溶液与适当的沉淀剂混合,经过凝胶化、干燥、煅烧等步骤,得到MnO2粉末。

该方法具有操作简单、成本低廉、产物纯度高等优点。

三、MnO2复合物负极材料的制备为了提高MnO2的电化学性能,本文将MnO2与其他材料进行复合。

采用的方法是将制备好的MnO2粉末与导电剂、粘结剂等混合,再与碳黑、石墨等导电材料进行复合,得到MnO2复合物负极材料。

这种复合材料可以有效地提高电极的导电性能和循环稳定性。

四、电化学性能研究1. 电池组装:将制备好的MnO2及其复合物负极材料与锂片组装成锂离子电池,进行电化学性能测试。

2. 循环性能测试:在恒定电流下对电池进行充放电测试,记录其首次充放电容量、库伦效率以及循环性能等数据。

3. 倍率性能测试:在不同电流密度下对电池进行充放电测试,评估其倍率性能。

4. 交流阻抗测试:通过交流阻抗谱图分析电极的反应过程及电荷转移阻力。

五、实验结果与分析1. MnO2及其复合物负极材料的制备结果表明,采用溶胶凝胶法可以成功制备出纯度高、形貌良好的MnO2粉末;通过与其他材料的复合,可以得到性能优异的MnO2复合物负极材料。

2. 电化学性能研究结果表明,MnO2及其复合物负极材料在锂离子电池中表现出良好的循环性能和倍率性能。

其中,复合物负极材料的首次充放电容量、库伦效率及循环稳定性均优于纯MnO2。

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着科技的飞速发展,锂离子电池在各种便携式电子设备及电动汽车中扮演着至关重要的角色。

而其负极材料是影响电池性能的关键因素之一。

本文着重研究锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法,并对其电化学性能进行深入探讨。

二、MnO2负极材料的制备MnO2作为锂离子电池负极材料,具有成本低、环境友好、理论容量高等优点。

然而,其在实际应用中面临着容量衰减快、循环性能差等问题。

为了解决这些问题,研究者们不断探索不同的制备方法。

常见的制备方法包括溶胶凝胶法、化学气相沉积法、电化学沉积法等。

本文采用溶胶凝胶法进行MnO2的制备。

首先,将适量的锰盐与适量的碱性溶液混合,通过调节pH值得到稳定的溶胶;然后经过凝胶化、干燥、煅烧等步骤,最终得到MnO2产品。

三、MnO2复合物负极材料的制备为了提高MnO2的电化学性能,研究者们尝试将MnO2与其他材料进行复合。

本文采用碳材料与MnO2进行复合,以提高其导电性和循环稳定性。

制备过程如下:首先,将碳材料与锰盐混合,然后通过类似上述的溶胶凝胶法制备得到复合材料前驱体;最后经过煅烧处理,得到MnO2/碳复合物负极材料。

四、电化学性能研究本部分主要对所制备的MnO2及其复合物负极材料进行电化学性能测试,包括循环性能、充放电性能、倍率性能等。

1. 循环性能:在一定的充放电条件下,对材料进行多次充放电循环,观察其容量变化情况。

结果表明,MnO2/碳复合物负极材料具有更好的循环稳定性。

2. 充放电性能:通过测试材料的充放电曲线,可以了解材料的充放电过程及容量大小。

实验结果显示,MnO2及其复合物均具有较高的初始放电容量。

3. 倍率性能:在不同电流密度下测试材料的充放电性能,以评估材料的倍率性能。

实验表明,MnO2/碳复合物负极材料在不同电流密度下均表现出较好的充放电性能。

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着科技的发展和人们对便携式电子设备需求的增加,锂离子电池(LIBs)因其高能量密度、长寿命和低自放电等优点,在能源存储领域扮演着重要角色。

其中,负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一。

近年来,MnO2因其环境友好、成本低廉和理论容量高等特点,被广泛研究作为锂离子电池的负极材料。

然而,其在实际应用中仍存在一些问题,如循环稳定性差、容量衰减等。

因此,本论文主要研究了锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备工艺及其电化学性能。

二、MnO2负极材料的制备1. 材料选择与前处理:选用高纯度的二氧化锰原料,进行预处理,包括洗涤、干燥等步骤,以去除杂质,提高材料的纯度。

2. 制备方法:采用溶胶凝胶法或化学气相沉积法等制备方法,制备出不同形貌和结构的MnO2材料。

3. 工艺参数:详细探讨了制备过程中的温度、时间、浓度等工艺参数对MnO2材料性能的影响。

三、MnO2复合物负极材料的制备为了改善MnO2的循环稳定性和容量保持率,本研究将MnO2与导电添加剂、粘结剂等材料进行复合,形成复合物负极材料。

具体制备过程包括材料的选择、配比、混合、成型等步骤。

同时,探讨了不同复合材料对锂离子电池电化学性能的影响。

四、电化学性能研究1. 测试方法:采用恒流充放电测试、循环伏安测试、交流阻抗测试等方法,对所制备的MnO2及其复合物负极材料进行电化学性能测试。

2. 结果分析:通过对比不同样品的容量、循环稳定性、倍率性能等指标,分析了MnO2及其复合物负极材料的电化学性能。

同时,结合材料的形貌、结构等物理性质,探讨了其电化学性能的内在机制。

五、结论与展望通过本论文的研究,我们得出以下结论:1. MnO2作为一种锂离子电池负极材料,具有较高的理论容量。

然而,其循环稳定性和容量保持率有待提高。

2. 通过与导电添加剂、粘结剂等材料进行复合,可以有效改善MnO2的电化学性能。

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一一、引言随着现代电子设备的快速发展和电动汽车的兴起,对高性能电池的需求日益增长。

锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保特性,已成为目前的主流选择。

然而,为满足更高的能量需求和持续发展的需要,研究和开发新型高性能的负极材料成为关键。

其中,MnO2及其复合物以其低成本、环境友好性和较高的理论容量等优点,成为锂离子电池负极材料的研究热点。

本文将详细探讨锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法以及其电化学性能的研究。

二、MnO2及其复合物负极材料的制备(一)制备方法1. MnO2的制备:采用化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。

2. MnO2复合物的制备:通常通过物理混合或化学合成的方法将导电添加剂(如碳材料)与MnO2结合,形成复合物。

(二)实验步骤以化学沉淀法为例,首先将锰盐溶液与沉淀剂混合,调节pH 值,使MnO2沉淀出来,然后经过滤、洗涤、干燥,最后得到MnO2粉末。

对于复合物的制备,将导电添加剂与MnO2混合,通过球磨、热处理等步骤,得到MnO2复合物。

三、电化学性能研究(一)电池组装与测试将制备的MnO2及其复合物作为负极材料,与锂片配对,组装成锂离子电池。

在恒流充放电条件下测试其电化学性能,包括首次充放电容量、循环性能和倍率性能等。

(二)结果与讨论1. 首次充放电性能:MnO2及其复合物均表现出较高的首次充放电容量。

其中,复合物由于导电添加剂的加入,其电化学性能得到进一步提升。

2. 循环性能:经过一定次数的充放电循环后,MnO2及其复合物的容量保持率均有所下降。

然而,复合物由于导电性的改善和结构稳定性的提高,其循环性能优于纯MnO2。

3. 倍率性能:在不同电流密度下测试材料的倍率性能,发现MnO2及其复合物均表现出较好的倍率性能。

其中,复合物由于导电性的提高,在不同电流密度下的容量保持率更高。

四、结论本文研究了锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法及电化学性能。

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一一、引言随着电动汽车、可穿戴设备以及便携式电子产品的飞速发展,对锂离子电池的性能要求越来越高。

负极材料作为锂离子电池的重要组成部分,其性能直接决定了电池的能量密度、循环寿命和安全性。

二氧化锰(MnO2)因其资源丰富、成本低廉、环境友好等优点,被视为一种有潜力的锂离子电池负极材料。

然而,其在实际应用中仍存在一些挑战,如容量衰减快、循环稳定性差等。

因此,研究如何制备高性能的MnO2及其复合物负极材料具有重要的实际应用价值。

二、锂离子电池MnO2负极材料的制备针对上述问题,本文提出了一种简易的溶胶凝胶法来制备MnO2负极材料。

具体步骤如下:1. 原料准备:以锰盐为主要原料,辅以适当的添加剂。

2. 溶胶凝胶过程:将原料在适当的温度和pH值下进行溶胶凝胶反应,形成凝胶前驱体。

3. 干燥与煅烧:将凝胶前驱体进行干燥和煅烧,得到MnO2产品。

三、锂离子电池MnO2复合物负极材料的制备为了提高MnO2的电化学性能,本文进一步研究了MnO2与碳材料的复合。

通过将导电性良好的碳材料与MnO2进行复合,可以提高材料的导电性,从而提高其电化学性能。

具体步骤如下:1. 碳材料的选取与处理:选择适当的碳材料,并进行必要的预处理。

2. 复合过程:将处理后的碳材料与MnO2进行复合,形成MnO2/C复合物。

3. 制备条件优化:通过调整复合比例、温度等条件,优化复合物的制备工艺。

四、电化学性能研究本文通过循环伏安法、恒流充放电测试、交流阻抗谱等方法,对制备的MnO2及其复合物负极材料进行了电化学性能研究。

研究结果表明:1. 纯MnO2作为负极材料时,其初始放电容量较高,但容量衰减较快,循环稳定性较差。

2. MnO2/C复合物负极材料具有较高的可逆容量、优异的循环稳定性和良好的倍率性能。

其中,当碳材料添加量适中时,复合物的电化学性能最佳。

3. 通过分析充放电过程中的电极反应和电荷转移过程,发现MnO2/C复合物负极材料的内阻较小,有利于提高电池的充放电性能。

静电纺丝法简便合成的碳纳米纤维——二氧化锰超级电容器电极材料

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( S c ho o l o f Phy s i c a l S c i e n c e a n d Te c h no l o g y,L a n z h ou Uni v e r s i t y,La n z h o u,Ga n s u 7 3 0 0 0 0)
法拉 第 准 电容 器 , 其理论 模型是 由 C o n wa y首 先
1 关 于 超 级 电 容 器
提 出L 2 ] ,即在 电极 表 面 或体 相 中 的二 维 或准 二 维 空 间上 , 电活 性物 质进 行欠 电位沉 积 , 发 生 高度 可 逆 的化 学 吸脱 附 和氧 化 还 原 反 应 , 产 生 与 电极 充 电电位 有关 的 电容. 对 于 赝 电容 , 其储 存 电荷 的过
物理 与工 程
Vo 1 . 2 6 No . 5 2 0 1 6
静 电纺 丝法简便 合成 的碳纳 米纤维
二 氧化 锰 超级 电容 器 电极 材 料 的 制备 及 研 究
边 达 民 韩 盛 张 笑 晨 赵 浩 陈佳 义 周 金 元
( 兰州 大学 物理科 学 与技 术学 院 , 甘肃 兰 州 7 3 0 0 0 0 ) 决定 其 性 能的最 重 要 因素 是 摘 要 超级 电容 器是 近 几年迅 速 发展起 来 的 一种新 型储 能元 件 ,
o p e d r a p i d l y i n r e c e n t y e a r s .I n d e t e r mi n i n g t h e p e r f o r ma n c e s o f s u p e r c a p a c i t o r ,t h e mo s t i m— p o r t a n t f a c t o r i s t h e e l e c t r o d e ma t e r i a l s .Th i s wo r k r e p o r t e d a f a c i l e s y n t h e s i s o f c a r b o n n a n o —

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》范文

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一一、引言随着现代电子设备的快速发展和电动汽车的兴起,对高效、安全、环保的能源存储技术的需求日益增长。

锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保性等优点,在众多能源存储技术中脱颖而出。

然而,为了进一步提高锂离子电池的性能,其关键材料的研究与开发显得尤为重要。

其中,负极材料作为锂离子电池的重要组成部分,其性能直接影响到电池的充放电效率、循环寿命及安全性。

近年来,MnO2及其复合物因其独特的物理化学性质和良好的电化学性能,成为了锂离子电池负极材料的研究热点。

本文将重点研究锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法及其电化学性能。

二、MnO2及其复合物负极材料的制备1. MnO2的制备MnO2的制备方法主要包括化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。

其中,化学沉淀法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。

通过控制反应条件,如反应温度、浓度、pH值等,可以获得不同形貌和粒径的MnO2。

2. MnO2复合物的制备为了提高MnO2的电化学性能,通常采用与其他材料(如碳材料、导电聚合物等)复合的方法。

这些复合材料可以改善MnO2的导电性,提高其结构稳定性,从而提升其电化学性能。

制备方法包括溶液混合法、原位聚合法等。

三、电化学性能研究1. 充放电性能通过循环伏安测试和恒流充放电测试,研究MnO2及其复合物负极材料的充放电性能。

包括首次充放电容量、库伦效率、循环稳定性等。

2. 循环性能通过多次充放电循环测试,观察MnO2及其复合物负极材料的循环性能。

分析其在充放电过程中结构的变化,以及容量衰减的原因。

3. 倍率性能研究不同电流密度下MnO2及其复合物负极材料的倍率性能,了解其在大电流充放电条件下的性能表现。

四、实验结果与讨论1. 实验结果通过制备不同比例的MnO2复合物,以及在不同条件下制备的MnO2,得到一系列样品。

对这些样品进行电化学性能测试,得到其充放电性能、循环性能和倍率性能的数据。

《2024年锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》范文

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着科技的发展和电子设备的广泛应用,人们对高性能储能电池的需求不断增长。

锂离子电池作为一种重要类型,具有高能量密度、无记忆效应和长寿命等优势,已广泛应用于电动汽车、可穿戴设备及智能手机等众多领域。

其中,负极材料作为锂离子电池的关键组成部分,对电池的电化学性能起着决定性作用。

本文重点研究锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法与电化学性能。

二、MnO2负极材料的制备MnO2作为一种具有成本优势和环境友好的负极材料,在锂离子电池中具有广泛的应用前景。

其制备方法主要包括化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。

本实验采用水热法制备MnO2。

首先,将锰盐溶液在特定温度和压力条件下与碱溶液进行反应,得到前驱体。

然后经过水热处理、洗涤、干燥等步骤,最终得到MnO2粉末。

三、MnO2复合物负极材料的制备为了提高MnO2的电化学性能,我们尝试将MnO2与其他材料进行复合。

例如,通过与碳材料(如石墨烯、碳纳米管等)进行复合,可以提高MnO2的导电性和结构稳定性。

本实验采用简单的溶液混合法,将MnO2与石墨烯进行复合,得到MnO2/石墨烯复合物。

首先,将石墨烯分散在水中,然后加入MnO2粉末,通过搅拌使其充分混合。

最后,通过真空抽滤、干燥等步骤得到复合物粉末。

四、电化学性能研究我们通过循环伏安法(CV)、恒流充放电测试、电化学阻抗谱(EIS)等方法对所制备的MnO2及其复合物负极材料的电化学性能进行了研究。

结果表明,MnO2/石墨烯复合物具有较高的比容量、优异的循环稳定性和良好的倍率性能。

这主要归因于石墨烯的高导电性和优异的结构稳定性,有助于提高MnO2的电化学性能。

此外,我们还研究了不同制备条件对材料电化学性能的影响,为优化制备工艺提供了依据。

五、结论本文研究了锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法与电化学性能。

《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》

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《锂离子电池MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究》篇一锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究一、引言随着电动汽车、便携式电子设备等领域的快速发展,对锂离子电池的性能要求日益提高。

作为锂离子电池的核心组成部分,负极材料的研究与开发显得尤为重要。

在众多负极材料中,MnO2因其资源丰富、环境友好、成本低廉等优点,受到了广泛关注。

然而,其在实际应用中仍存在一些挑战,如容量衰减快、循环性能差等。

为了解决这些问题,研究者们开始探索将MnO2与其他材料进行复合,以提高其电化学性能。

本文将重点研究锂离子电池中MnO2及其复合物负极材料的制备方法与电化学性能。

二、MnO2负极材料的制备1. 实验材料与设备实验所需材料主要包括Mn盐、锂盐、有机溶剂等。

设备包括搅拌器、烘箱、马弗炉等。

2. 制备方法采用溶胶凝胶法或化学沉淀法制备MnO2。

具体步骤为:将Mn盐溶解在有机溶剂中,加入沉淀剂或通过溶胶凝胶过程得到前驱体,经过洗涤、干燥、煅烧等步骤得到MnO2。

三、MnO2复合物负极材料的制备为了进一步提高MnO2的电化学性能,研究者们开始尝试将MnO2与其他材料进行复合。

常见的复合材料包括碳材料、金属氧化物等。

本文以碳材料为例,介绍其制备方法。

采用机械混合法或原位合成法制备MnO2/碳复合物。

机械混合法是将MnO2与碳材料通过物理混合得到复合物;原位合成法是在碳材料表面原位合成MnO2,得到更紧密的复合结构。

四、电化学性能研究1. 测试方法通过循环伏安测试、恒流充放电测试、交流阻抗测试等方法,研究MnO2及其复合物负极材料的电化学性能。

2. 结果与讨论(1)循环性能:在一定的充放电电流下,测试材料的首次充放电容量及循环性能。

发现MnO2/碳复合物具有更高的首次充放电容量和更优的循环稳定性。

(2)倍率性能:在不同电流密度下测试材料的充放电性能。

结果表明,复合物在各电流密度下均表现出较好的充放电性能。

共轴结构MnO_Ag_介孔碳锂离子电池负极材料的制备及性能_戴义辉

共轴结构MnO_Ag_介孔碳锂离子电池负极材料的制备及性能_戴义辉
中国科学: 化学 SCIENTIA SINICA Chimica 论 文
2015 年
第 45 卷
第 6 期: 662 ~ 670
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS

共轴结构 MnO/Ag@介孔碳锂离子电池负极材料的 制备及性能
[20]
2
2.1
实验部分
试剂
四水合硝酸锰 (Mn(NO3)2·4H2O) 、聚环氧乙烷 聚 环 氧 丙 烷 - 聚 环 氧 乙 烷 三 嵌 段 共 聚 物 (PEO-PPOPEO, P123) 、多巴胺和硝酸银 (AgNO3) 购于 SigmaAldrich 贸易有限公司(美国), 分析纯(AR). 四水合氯 化锰 (MnCl2·4H2O) 、十二烷基苯磺酸钠 (SDBS) 、高 锰酸钾(KMnO4)、 三羟甲基氨基甲烷(Tris)、 柠檬酸钠 (C6H5Na3O7·2H2O)、硼氢化钠(NaBH4)、聚乙烯吡咯 烷酮(PVP)、碳酸锂(Li2CO3)和双氧水(H2O2, 30 wt%) 购于国药集团化学试剂有限公司(中国), 分析纯(AR). 所有试剂均未经过进一步处理.
合团聚的不足, 采用两步多巴胺包覆、将 Ag 纳米晶 包裹在两层聚多巴胺之间并将其固定住的手段 . 通 过在介孔碳层中嵌入高分散性的 Ag 纳米晶, 进一步 提高介孔碳层的导电率 , 从而确保最终制备的复合 材料具有高的倍率性能. 图 2(a) 是所制备 MnO/Ag@MC 核壳纳米线的 SEM 照片, 可以看出, MnO/Ag@MC 纳米线形貌均一, 平均直径大约 80 nm. 图 2(b)为 MnO/Ag@MC、 MnO/ MC 和 MnO 纳米线的 XRD 曲线, 3 种样品的主要衍 射峰都与 MnO 标准卡片(JCPDS card No. 07-0230)一 一对应, 且均为面心立方结构. 最强的 5 个衍射峰分 别出现在 2θ = 34.9°, 40.5°, 58.7°, 70.2°, 73.8°位置上, 依次对应(111), (200), (220), (311), (222)晶面. 其中, MnO/Ag@MC 样品在 2= 38.1°, 44.3°, 64.4°, 77.4°位 置上呈现出明显的 Ag (JCPDS card No.65-2871)衍射 峰 , 分 别 对 应 (111), (200), (220), (311) 晶 面 , 说 明 MnO/Ag@MC 中的 Ag 纳米晶并没有与 MnO 反应, 而 是 独 立 存 在 . 值 得 注 意 的 是 , MnO/Ag@MC 和 MnO/MC 样品在 2θ≈26°附近都出现了 C(002)衍射 峰, 说明 2 个样品中含有石墨化的碳. 此外, 在 MnO 纳米线的 XRD 曲线中, 位于 32°, 36°, 60°附近还可以 观察到 3 个弱的衍射峰 , 来自于少量未完全分解的 MnCO3 前驱体. 为进一步研究所制备 MnO/Ag@MC 核壳纳米线 的微结构, 采用 TEM 手段对其做了详细分析. 从图 2(c)也可以看出, MnO/Ag@MC 纳米线形貌及尺寸与 SEM 观察结果一致 . 经过高温碳化过程后 , 碳层均 匀地包覆在 MnO 表面. 此外, Ag 纳米晶均匀分散在 介孔碳层的内部 , 且粒径大小均一 , 无团聚现象发

喷雾裂解法制备硅基负极材料

喷雾裂解法制备硅基负极材料

喷雾裂解法制备硅基负极材料硅基负极材料作为一种高容量锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量和较低的电压平台,被广泛应用于新能源领域。

然而,硅基负极材料在循环过程中存在体积膨胀大、容量衰减快等问题,严重制约了其在实际应用中的推广和应用。

为了解决硅基负极材料的问题,研究人员提出了喷雾裂解法制备硅基负极材料的方法。

喷雾裂解法是一种将前驱体溶液喷雾在高温炉中,通过热分解、裂解、烧结等反应得到所需材料的方法。

相比于传统的固相反应法和溶胶-凝胶法,喷雾裂解法具有以下优点:喷雾裂解法制备硅基负极材料的工艺简单,操作方便。

只需要将硅前驱体溶解在溶剂中,然后通过喷雾器将溶液雾化成微小颗粒,再将颗粒喷向高温炉中进行热分解、裂解和烧结反应,即可得到所需材料。

相比于其他方法,喷雾裂解法无需复杂的实验步骤和设备,降低了制备的难度和成本。

喷雾裂解法可以制备出具有良好结晶度和均匀微观形貌的硅基负极材料。

喷雾裂解法中,通过调控喷雾器的喷雾速度和炉内温度,可以控制硅基材料的形貌和结晶度。

研究人员发现,在较高的炉内温度下,硅基材料的晶粒尺寸变大,结晶度提高,从而提高了材料的电化学性能。

喷雾裂解法还可以制备出复合材料,改善硅基负极材料的电化学性能。

通过在硅前驱体溶液中添加其他元素或化合物,可以制备出硅基复合负极材料。

研究表明,添加碳纳米管、石墨烯等碳材料可以提高硅基负极材料的导电性和结构稳定性,减缓其体积膨胀效应,从而改善材料的循环性能和倍率性能。

喷雾裂解法是一种制备硅基负极材料的有效方法。

该方法具有工艺简单、制备成本低、结晶度高和形貌均匀等优点,并可以制备出硅基复合负极材料。

然而,目前仍存在一些挑战,如材料的循环稳定性和体积膨胀问题等,需要进一步的研究和改进。

相信随着技术的不断进步和研究的深入,喷雾裂解法制备硅基负极材料将会在新能源领域得到更广泛的应用。

mno2纳米材料锂离子电池电极材料

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quality of Mn(AC)2·4H2O
precursor solution
3.Graphene-MnO composite and hollow-structured MnO powders
Electrochimica Acta 132 (2014) 441–447
Precursor solution: 0.06M
Characterization
Different morphology: (a)MnOx–Carbon Nanocomposites (b)MnO-C composite powders (c)Graphene-MnO composite
Disadvantages: 1. Poor cycling stability 2. Inferior rate capability 3. High potential hysteresis 4. Low coulombic efficiency
Introduction
Modification:
Characterization
SEM images of the prepared MnO thin films: (a) MnO@Ni and (b) MnO@SS before the annealing; (c) MnO@Ni and (d) MnO@SS after the annealing in N2.
Aerosol Spray Pyrolysis
2. MnO-C composite powders
0.15 M precursor solution
Mn(Ac)2·4H2O Dextrin
Journal of Power Sources 295 (2015) 9-15

Ultrasonic Spray Pyrolysis
Dissolving 100 ml 1,2-dihydroxypropane
700C
N2 atmosphere ESD
240 ◦C/3h
Three-dimensionally MnO film
500℃/6h N2
manganese oxide were deposited on nickel foam/SS
Cu2O-Li2O on different substrate
Ni foam
Cu foil
excellent electrochemical properties obtained from special structure
Nanotechnology 18 (2007) 055706 (5pp)
ESD
Schematic Diagram of ESD
(1)Droplets atomized (2)Migrate (3)Deposition (4)Dispersion of droplets on
the substrate (5)Solvent evaporation,
forming film
Electrochemical performance
(a) cycling performance and coulombic efficiency ( 80 mA g−1); (b) Rate performance of the electrodes at different current densities.
Improved ESD
Three-dimensionally porous MnO and MnO-RGO thin films
Electrochimica Acta 121(2014)15–20
Preparation Process
MnO
The precursor solution
0.01 mol Mn(Ac)2·4H2O
Preparation Process
MnO-RGO
Mn(AC)2·4H2O 1.2 - dihydroxypropane
GO+H2O
heating and agitating 1h ultrasonic dispersion 1h
Hybrid ultrasonic 1h
※ GO are 0wt%,2.5wt%, 5wt%,10%wt,20wt% the
1. MnO–carbon composites 2. Dopant 3. Thin film,nanocrystallization
Introduction
Spraying method: 1、Spray Pyrolysis
Aerosol Spray Pyrolysis(ASP) Ultrasonic Spray Pyrolysis(USP)
2、Electrostatic Spray Deposition(ESD)
Aerosol Spray Pyrolysis
1.Amorphous MnOx–Carbon Nanocomposites
0.05 M precursor solution
Mn(NO3)2 sucrose Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 803–811
Introduction
Metallic oxide reaction mechanism:
MO + 2Li+ + 2e- Li2O+M
CMnO,t
NA e z 3.6 MW
964852 756mAh g1 3.670.94
Advantages: 1. High theory capacity:756mAh/g 2. Relatively lower electromotive force 3. Low price 4. Non-poisonous
Synthesis of MnO via spraying method for lithium-ion battery
anode materials
Presenter:姚宇 Members: 廖家英、胡乔、谢云、
史鼐、苗利娜、杨海、 孙喜珍、夏修阳
Main content
• Introduction • Synthesis methods • Characterization • Conclusion
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