热处理温度对锂离子电池用中间相炭微球结构及性能的影响

中间相炭微球作为一种重要的锂离子电池的负极材料,其结构直接关系到锂离子电池的充放电性能。以沥青为原料在惰性环境下,进行热缩聚反应,制备出中间相炭微球。采用XRD手段分别对炭化样品的和石墨化样品（热处理温度不同的炭微球）进行结构分析,又通过恒电流仪对他们的充放电性能进行了测试和结果比较。探讨了热处理温度对中间相炭微球结构及其性能的影响。     

碳酸丙烯酯含量对中间相炭微球负极材料电化学性能的影响

碳酸丙烯酯(PC)溶剂具有极低的熔点和较高的介电常数,因此作为锂离子电池电解液溶剂,可以有效提高锂离子电池的低温性能。但由于PC易与锂离子在石墨负极表面发生共嵌入而破坏石墨结构,从而导致电池性能急剧变差。以结构稳定的中间相炭微球为负极,利用循环伏安、充放电循环测试和交流阻抗测试方法,研究了不同PC溶剂含量电解液对中间相炭微球电化学性能的影响。结果表明,中间相炭微球结构稳定,当PC含量增加到40%时仍未发生共嵌入现象。同时,随着PC含量的增加,中间相炭微球的循环性能逐步衰减。而PC含量为10%时,中间相炭微球具有最佳的循环性能,其与在不含PC溶剂的电解液中的循环性能相比,没有明显变化,循环100次后的放电比容量为207.1 m A·h/g,容量保持率为57.5%。     

中间相炭微球制备工艺的研究

中间相炭微球是一种优良的锂离子电池负极材料。以沥青为原料,通过对喹啉不溶物(QI)、反应温度、反应时间和气体流量等指标的研究,摸索出了一条实验室制备路线,得到了合格的中间相炭微球,并对其作为负极材料的物理性能和电化学性能进行了检测和分析。     

石墨添加对中间相炭微球电化学性能的影响

以煤焦油沥青为原料，采用聚合法制备中间相炭微球。研究了不同天然鳞片石墨添加量在相同热处理条件下得到的中间相炭微球作为锂离子电池炭负极材料的电化学性能。研究结果表明，石墨的添加使中间相炭微球内部结构变的复杂，X衍射显示石墨的添加降低了炭微球的石墨化度和晶形尺寸。随石墨添加量的增加，电池的首次充放电容量和效率有所减小，三次循环后充放电效率趋于一致。     

锂离子二次电池炭负极材料

综述了锂离子二次电池用炭负极材料:石墨、各种体系炭纤维、石墨化中间相炭微球、焦炭、热解炭的结构与电性能等特点,并通过比较选择出最适宜的炭负极材料。     

中间相炭微球的研究进展

中间相炭微球(mesocarbon microbeads,MCMB)具有良好的化学稳定性、优良的导热导电性能,是一种有着极大开发潜力和应用前景的炭材料。本文对中间相炭微球的形成机理及其性能的改进进行了概述,并介绍了其作为锂离子电池负极材料的优势、嵌锂模型、电化学性能的改进方法及其发展趋势。     

成核剂对中间相炭微球性能的影响

以煤液化沥青为原料,炭黑、石油焦、石墨和针状焦为成核剂,在410℃恒温5h条件下,采用热聚合法制备中间相炭微球,并研究四种成核剂在相同热处理条件下得到的中间相炭微球,作为锂离子电池负极材料的性能.结果表明:以炭黑和石墨为成核剂可以制备得到粒度分布均匀、表面形貌较好的中间相炭微球.由电性能测试结果可知,首次可逆容量和首次效率分别为353.9mAh/g与92.9%和346.5mAh/g与92.6%.对比商品化中间相炭微球指标,发现以炭黑和石墨为成核剂制备得到的中间相炭微球,其性能与国内同类产品的性能相近.     

锂电池关键技术在天津率先实现国内产业化生产

一项标志着锂电池生产的关键性技术——中间相炭微球锂电池负极材料,日前在天津率先实现国内产业化生产。中间相炭微球是一种重要的锂电池负极材料,因其具有优良的电化学性能,被电池生产厂家普遍使用。过去,国内电池厂家所使用的中间相炭微球负极材料主要依赖进口。据专家介绍,如按年产2亿只电池计算,仅天津市场近期需要的优质电池负极材料每年将超过600t,要花费1.2亿元人民币用于进口。如今,这项由天津大学王成扬教授担纲研究的锂电池负极材料生产技术,顺利完成了中间相炭微球项目的中试,并形成了年产200t的工业化生产规模。这项拥有国内独…     

中间相炭微球制备及应用概述

中间相炭微球（MCMB）是一种新型的炭材料,拥有杰出的化学稳定性、热稳定性、优良的导电导热性能,已引起人们的广泛关注。本文概述了MCMB的结构与形成机理、各种制备方法。以及在高密度各向同性炭材料、锂离子电池负极材料的应用研究及其最新研究进展;并展望了MCMB的应用和研究前景。     

锂在负极材料中的扩散行为对其大倍率充放电性能的影响

采用恒电位阶跃的方法,对锂在锂离子电池负极材料中的扩散系数进行测量,对天然石墨和中间相炭微球两种负极材料进行了大倍率充放电性能测试。结果表明,锂在两种负极材料中的扩散系数是不同的,锂在天然石墨中的扩散系数较小,只有1.90×10-11cm2/s,而锂中间相炭微球中的扩散系数较大,达4.25×10-9cm2/s,扩散系数大,电极的大电流充放电性能好,天然石墨在5 C放电下放电平台升高到0.3 V,放电容量急剧减小,而中间相炭微球在5 C放电下仍能保持0.2 V左右的放电平台,放电容量保持在234 mA.h/g。     

中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。     

钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展

绿色能源的应用,促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一,已被应用于各种电子产品中,但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加,限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此,寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理,而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点,有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展,首先根据钠离子在负极材料存储方式不同,分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制,然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式,随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题,最后,以实际生产和工业应用为基础,展望了钠离子电池负极材料的研究方向。     

Multiwalled nanotube-coated mesophase carbon microbeads for use as anode material in lithium ion batteries

The recent developments in lithium ion secondary batteries (LIBs) have been achieved by using selected carbon materials as the anode. Mesophase carbon microbead (MCMB) anode materials have stable Li intercalation and de-intercalation characteristics, making them a good anode material for use in LIBs. However, batteries with pure MCMB anodes are known to have a low power density. Multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) are one of the most promising materials for improving a range of electrochemical energy conversion and storage devices because of their unique physical properties, including high electrical conductivity and superior chemical and mechanical stability. Therefore, in this study, MWNTs were deposited on the surface of MCMB anodes to improve their electrical conductivity. The anode materials were separately functionalized using carboxylic acid and amine groups to form MWNT-COOH and MCMB-NH₂, respectively, providing them with surfaces of opposite charge. The surface morphology was assessed using scanning electron microscopy, and the electrochemical characteristics were analyzed by cyclic voltammetry and AC impedance measurements in a coin cell. The AC impedance and cyclic voltammetry measurements indicated that MCMBs with MWNTs deposited on their surfaces are promising electrode materials, providing high power density for LIBs.     

锂离子动力电池碳负极材料研究进展

动力电池的性能是制约电动车大规模应用的重要因素,而负极材料在动力电池的生产和应用中起着关键的作用。动力型负极材料要围绕安全性、长寿命、一致性、低成本和较高的倍率充放电能力等方面进行深入系统的研究。综述了锂离子动力电池碳负极材料的研究进展,比较了中间相炭微球、石墨类与硬炭类材料的优缺点,并对提高材料高倍率充放电性能的改性方法进行了介绍。     

钠离子电池中关键材料及技术的发展与前景

钠离子电池因其储量大、成本低和高安全性等优势,成为锂离子电池的有效替代品,可在一定程度上缓解锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题。本文对钠离子电池发展现状、面临的挑战以及未来发展趋势进行梳理分析,并精选钠离子电池最新前沿综述,包括正极材料、负极材料和先进表征技术等,探讨当前钠离子电池的研究热点,为新能源材料领域技术研究提供参考。     

锂离子电池锡基负极材料的研究进展

锡基负极材料与碳负极材料相比,具有容量密度高,安全性好等优点,成为动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点之一。本文综述了近年来国内外针对锡基材料首次不可逆容量高、循环性能差等问题所进行的改性研究,分别从材料的制备方法、组成结构及电化学性能等方面进行比较分析,并对锡基负极材料的进一步研究、发展应用予以展望。     

添加表面活性剂对中间相炭微球表面形貌和电性能的影响

通过将中温煤沥青在400~450℃下进行聚合可以得到中间相炭微球(MCMB),但由于中温煤沥青中含有喹啉不溶物(QI),MCMB在生成过程中QI会附着在MCMB表面,造成MCMB表面粗糙,进而影响了MCMB的电化学性能。通过在中温煤沥青中添加表面活性剂可以有效降低MCMB表面能,减少QI的附着,提高MCMB表面光滑度,从而提高了MCMB的电化学性能。     

锂离子电池铁氧化物负极材料的研究进展

铁氧化物负极材料具有较高的储锂容量和较低的电压平台,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一,而且铁氧化物负极材料具有合成方法简单、对环境友好等特点,受到研究者的关注。本文介绍了铁氧化物负极材料在锂离子电池中的应用以及最新进展情况,总结了铁氧化物材料的不同制备方法,重点分析了不同铁氧化物负极材料在电化学性能方面表现出的差异,展望了铁氧化物负极材料电化学性能的研究趋势。     

锂离子电池硅基复合负极制备方法

硅（Si）被视为取代现有商业化石墨负极极具潜力的材料之一,然而硅基材料在充放电过程中巨大的体积变化严重影响电池的电化学性能和使用寿命,因此如何有效克服体积效应以提高其电化学性能成为亟待解决的问题。本文围绕硅基复合负极制备过程,从物理方法、化学方法、多种方法结合三个方面综述了目前在硅基负极改性方面的最新进展,重点对不同的制备方法及过程进行了简介、分类、比较和分析,总结了其优缺点,指出多种方法结合制备硅基复合负极最具优势。最后对未来高性能硅基复合负极的研究和开发进行了展望,以期为硅基负极性能优化及探索新型制备方法提供借鉴。