硅基负极材料研究开发与产业化进展

硅基负极材料比容量是石墨和钛酸锂的理论比容量的10倍,电位比相应的石墨材料高0.15V,是可替代石墨的新型负极材料。硅基负极材料存在的应用问题是体积膨胀效应,解决办法是纳米化和做成复合材料。日立麦克赛尔和三井金属已经工业化生产这种负极材料。     

锂离子电池硅碳负极材料研究进展

硅基材料作为锂离子电池负极具有容量高、来源广泛以及环境友好等优势,有望替代目前应用广泛的石墨负极成为下一代锂离子电池的主要负极材料。硅和碳复合构成的锂离子电池复合负极,不但解决了充放电过程中硅体积效应大和碳容量低的问题,而且综合了碳循环性好和硅容量高的特点。从材料选择、结构设计以及电极优化方面简要介绍了硅/碳复合材料的最新研究进展,并对硅碳复合负极未来发展方向进行了展望。     

锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展

硅具有较高的理论比容量,被认为是极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化,导致电极粉化脱落和容量的迅速下降,限制了硅基负极材料的应用。黏结剂是锂离子电池中一个不可或缺的组成部分,对体积变化较大的硅基负极而言,除了满足作为锂离子电池黏结剂的基本要求外,对黏结剂的结构和性能又提出了新的要求,黏结剂的选择对于增强硅基电极结构的稳定性并实现长期循环具有更加重要的意义。总结了近年来硅基负极材料黏结剂的研究进展,重点介绍了用于硅基负极材料的交联类黏结剂、导电类黏结剂和自修复类黏结剂等几种黏结剂的性能特点和应用,为选择和设计更加适合的硅基负极黏结剂提供研究建议。     

锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展

硅具有较高的理论比容量,被认为是极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化,导致电极粉化脱落和容量的迅速下降,限制了硅基负极材料的应用。黏结剂是锂离子电池中一个不可或缺的组成部分,对体积变化较大的硅基负极而言,除了满足作为锂离子电池黏结剂的基本要求外,对黏结剂的结构和性能又提出了新的要求,黏结剂的选择对于增强硅基电极结构的稳定性并实现长期循环具有更加重要的意义。总结了近年来硅基负极材料黏结剂的研究进展,重点介绍了用于硅基负极材料的交联类黏结剂、导电类黏结剂和自修复类黏结剂等几种黏结剂的性能特点和应用,为选择和设计更加适合的硅基负极黏结剂提供研究建议。     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

双层结构Si/PPy复合负极在锂离子电池中的应用

通过微波处理聚吡咯,制备了能够储存硅颗粒的线型碳网结构,以此网络结构和微米硅颗粒作为负极片的内层、涂覆不含硅的石墨烯材料作为外层,制备了一种具有双层结构的复合负极。通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗对复合负极的结构、形貌以及电化学性能进行了考察。结果表明:双层结构负极在500 m A/g的电流条件下经过100次循环,可逆比容量高达829.6 m A·h/g,容量的保持率为43.9%,与纯微米硅及单层Si/PPy负极相比,容量保持率分别同比提高了34.4%和13.1%。     

锂离子电池核壳结构硅基负极材料的研究进展

硅作为锂离子电池负极材料的理论比容量大约是商业化石墨负极的10倍,但是由于其巨大的体积效应以及由此引发了一系列问题,特别是活性材料硅从集流体脱落而失活与固相电解质层(SEI)膜的不断破坏与重建,导致硅电极材料在充放电循环中稳定性较差。为了减缓硅材料体积效应的不利影响,研究人员基于硅基材料的结构设计开展了大量工作。总结了核壳结构硅基负极材料的相关研究,对比了不同结构设计的优缺点并分析了构成材料对于硅在锂化过程中体积变化的影响,进而讨论了一些具有代表性的硅核壳结构的制备方法、电化学性能。最后,对硅负极材料的核壳结构设计存在的问题进行了分析并提出了硅基负极材料未来的发展方向。     

锂离子电池用硅基复合材料的研究进展

锂离子电池硅负极材料具有很高的理论比容量(4200 m Ah/g),但其在充放电过程中巨大的体积变化导致循环性能很差,同时较低的电导率也限制了硅在锂离子电池中的应用前景。将硅与其它材料进行复合是改善硅基负极材料循环稳定性、提高其倍率性能的主要途径。文章综述了近年来硅基复合材料的研究进展,以期为硅基复合材料的研究提供参考。     

锂离子电池硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术,能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量,得到广泛关注,但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果,是电解液体系不可缺少的部分,具有“用量小,见效快”的特点,通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面,改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展,对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述,并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后,针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结,并展望了未来的研究方向。     

锂离子电池用高容量复合负极材料的研究进展

硅基复合材料因具有较高储锂特性而成为锂离子电池用高容量负极材料的首选。本文介绍目前常见的3类硅基复合负极材料:包覆型硅基负极材料、硅/炭复合负极材料、氧化亚硅复合负极材料。简述这几类材料各自的优势和区别,最后对硅基材料所面临的现状进行分析,提出其未来的发展方向。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅具有最高的理论比容量、丰富的地壳储量和较低的电压平台，被认为是最有潜力的下一代锂离子电池负极材料，但其在脱嵌锂过程中巨大的体积膨胀及导电性能差都严重影响其性能表现。本文着重聚焦了通过结构设计和复合化这两大方面来改善硅基负极材料性能的一些方案和解决思路，概述了硅基负极材料近年来的研究进展，并对其研究现状进行总结及展望。     

锂离子电池用硅基负极材料研究进展

硅基负极材料由于出色的储锂容量被认为是最有潜力的锂离子负极材料,但其较差的电导率及脱嵌锂过程中巨大的体积变化导致其循环稳定性较差。本文概述了硅/炭复合负极材料和氧化亚硅复合负极材料的改性方法及研究进展,及其预锂化技术、黏结剂、电解液及添加剂研究等,并对硅基负极的研究现状进行总结及展望。     

锂离子电池硅负极粘结材料的研究进展

硅基负极材料因具有较高的理论比容量 4200 mAh/g，已成为国内外新能源锂离子电池负极材料领域研究热点课题。然而，由于硅基材料体积膨胀率高达400%，经多次充放电循环后，硅颗粒会发生破裂和粉化使其在电极基体上易脱落，从而导致电池容量衰减快、寿命短的技术缺陷。为缓解硅颗粒巨大体积变化产生的应力以及维持电极完整性，国内外科学研究者们从电池组成上出发，对活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等进行系统研究，其中对聚合物粘结剂改性是一种实现其高寿命、抗衰减的有效手段之一。基于锂离子硅基负极材料优异特性及粘结材料的研究现状，综述了硅基负极组成、结构、性能、作用原理、分子间作用机制以及负极粘结剂的分子结构设计，探讨其对硅基锂离子电池电化学性能的影响规律，为锂离子电池硅基负极粘结材料的应用与开发提供理论和实践指导。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

在高能量密度锂离子电池开发中，应用最关键的是硅基负极材料。而硅基负极的实际应用受到首效低，导电率低，充放电时体积变化很大，造成循环寿命很短的限制。科研人员为此进行了大量的硅基负极材料的改性。本文从硅基负极材料的改性方法、补锂技术、导电剂、粘结剂和电解液添加剂这五个方面的研究进展进行了概述，为硅基负极的商业化应用开发提供了研究方向。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

高能量密度锂电池研究获进展

正针对硅碳负极材料的体积膨胀问题,中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队近日从源头出发,构筑出高机械稳定的自机械抑制石墨烯复合硅碳负极材料,并建成了百吨级石墨烯复合硅碳负极材料中试生产线。研究人员表示,由于硅基负极材料的可逆容量与体积膨胀呈线性关系,通过机械限制体积膨胀,可有效控制硅基负极材料的可逆容量。石墨烯是已知的机械性能最高的材料,但其片层之间的弱黏附力较弱,宏观结构机械强度较差,沥青裂解碳可有效缝合石墨烯,提升石墨烯宏观体的机械稳定性。     

黑磷基储钠负极材料的研究进展

钠离子电池被认为是商业化锂离子电池最有前景的替代品而受到了极大关注。然而,嵌入型碳基负极材料的固有低比容量导致相对低的能量密度,极大地限制了其未来的应用。研究新型电极材料是研制新一代钠离子电池的基础。目前磷资源丰富,理论比容量高,可用于电池负极材料。综述单一黑磷及黑磷基复合材料作为钠离子电池负极材料的最新研究成果,阐述近几年黑磷基复合材料作为负极在储钠领域的研究进展,分析复合材料的制备及结构形貌对电化学性能的影响等,并展望黑磷基储钠负极材料的未来发展方向。     

锂离子电池硅基负极功能型黏结剂研究进展

在锂离子电池负极材料中，硅材料因具有较高的理论比容量被认为是最有前景的高容量负极材料之一。黏结剂是锂离子电池的重要组成部分，其性能的优劣会直接影响电极的容量和循环性能。然而，常用的黏结剂功能较为单一，在一定程度上并不能满足高能量密度电池的要求。因此，黏结剂的功能化改性是提高电极容量、长循环和安全性能等的重要手段。该文综述了锂离子电池功能型黏结剂的最新研究进展，主要介绍了自愈合型黏结剂、导电型黏结剂以及阻燃型黏结剂，展望了硅基负极黏结剂的发展方向。     

碳纳米管和石墨烯在锂离子电池硅负极中的应用

碳纳米管、石墨烯与具有高理论比容量的硅材料形成的复合负极材料,可以提高硅负极的导电性和稳定性,是目前极具发展前景的锂离子电池负极材料。本文综述了碳纳米管和石墨烯在锂离子电池硅负极材料中应用的研究进展,并对未来的应用前景作了展望。