钠离子电池负极材料的研究进展

钠离子电池具有资源丰富、成本低、效率高、化学性能稳定等优点,成为锂离子电池的理想替代品。主要阐述了钠离子电池负极材料的研究进展,包括碳基负极材料、低电压金属磷酸盐负极材料、合金类储钠负极材料、金属氧化物负极材料、钛酸盐类负极材料及其他负极材料,并对各类负极材料的性能进行了评价,最后对钠离子电池负极材料的发展方向做出了展望。     

钠离子电池碳基负极材料研究进展

作为一种重要的下一代储能器件,钠离子电池正日益受到关注。目前其正极材料的性能已与锂离子电池相当,开发高性能的负极材料是制约其应用的瓶颈问题。本文综述了钠离子电池常用的负极材料(包括合金类材料、金属氧化物、硫化物以及碳材料)的最新研究进展,尤其是对不同维度的碳基材料在钠离子电池负极中的应用做深入探讨,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

V_2O_5干凝胶薄膜电极的储钠性能

以V_2O_5溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上制备了V_2O_5薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的表面形貌和晶体结构;用循环伏安(CV)、电化学交流阻抗(EIS)和充放电测试研究了该薄膜作为钠离子电池正极材料的储钠性能。结果表明,该薄膜是具有片状纳米结构的V_2O_5干凝胶薄膜;作为钠离子电池正极,该薄膜表现出很好的储钠活性、优异的循环稳定性和高Na+扩散能力,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。     

基于可视化分析辅助探究钠离子电池硬碳负极研究进展

钠离子电池因成本低、安全性高等优势，已经成为当前储能领域的研究热点。为了明确钠离子电池硬碳负极的发展历程，解决钠离子电池初始库伦效率低、稳定性差以及高倍率性能差等问题，探索了硬碳中钠离子储存机制；运用CiteSpace可视化分析了钠离子电池的发展沿程，从材料设计、结构调控、功能设计及界面优化3个方面综述了硬碳负极的性能优化策略研究进展，并对现存硬碳储钠机制进行了总结与探讨。最后，对钠离子电池硬碳负极的发展方向进行了展望。     

Ｖ２Ｏ５ 干凝胶薄膜电极的储钠性能

以Ｖ_２Ｏ_５溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上制备了Ｖ_２Ｏ_５薄膜。采用场发射扫描电子显微镜（ＦＥＳＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析了薄膜的表面形貌和晶体结构;用循环伏安（ＣＶ）、电化学交流阻抗（ＥＩＳ）和充放电测试研究了该薄膜作为钠离子电池正极材料的储钠性能。结果表明,该薄膜是具有片状纳米结构的Ｖ_２Ｏ_５干凝胶薄膜;作为钠离子电池正极,该薄膜表现出很好的储钠活性、优异的循环稳定性和高Ｎａ^＋扩散能力,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。     

用于锂硫电池正极的生物质碳材料制备与应用

当前市场对于新一代高能量密度的电池需求日益迫切,锂硫电池作为最有前景的二次电池之一,其正极材料的研究广受关注。而生物质为前驱体的碳材料因其来源广泛易制备、环境友好性能高而不断被应用到锂硫电池正极材料的研究中。介绍了正极材料的研究现状,制备生物质基碳材料的主要方法,不同制备因素对于生物质碳材料的影响以及在锂硫电池中性能的影响;介绍了生物质碳材料结合目前正极材料的改进措施的实例;最后对生物质碳材料在锂硫电池正极未来的发展方向提出了思考。     

有机电解液型锂空气电池空气电极研究进展

有机电解液体系的锂空气电池因其超高能量密度受到广泛关注.为寻求高性能、安全实用的锂空气电池,国内外就正极材料、催化剂、电解液和锂负极等开展了大量研究,其中空气电极的优化、电解液的稳定性是锂空气电池高性能发挥的关键.介绍了近年有机电解液锂空气电池空气电极上的反应机理、空气电极影响因素、正极材料和催化剂等最新研究进展,分析了各类多孔材料和催化剂的优缺点,及其对电池电化学性能的影响,结合本课题组研究成果,指出了锂空气电池空气电极的发展方向,即结合新型复合氧化物催化剂,构筑独特的多孔电极结构,以实现高容量、长寿命的锂空气电池.     

锂离子电池正极材料表面包覆MgO的研究

锂离子电池正极材料和电解液之间的恶性相互作用是引起正极材料和电池性能劣化的重要原因.实验研究了在锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4上包覆MgO来改善材料在循环过程中容量衰减过快的问题.研究表明,MgO包覆层的存在减少了正极材料与电解液的直接接触,阻止了电解液对材料的侵蚀,从而有效地改善了材料的循环性能.     

钠离子电池正极材料V2O5研究进展

钠离子电池(SIBs)具有资源丰富、成本低廉及供应风险低等优势，被认为是极具潜力的下一代电化学储能器件。目前，五氧化二钒(V₂O₅)正极材料因具有高工作电压及高理论容量等优点，逐渐成为SIBs正极材料的研究热点。然而，V₂O₅正极材料的低离子扩散系数、低电导率及反复的离子嵌入/脱嵌所致的结构不稳定等缺点，限制了其在SIBs中的应用。分析了V₂O₅正极材料的晶体结构和储钠机制，并通过形貌控制、晶体结构修饰、化学预插入以及与其他材料复合等改性方法，综述了V₂O₅正极材料在SIBs中的研究进展，最后对V₂O₅正极材料的发展趋势进行了展望。     

汽车动力电池正极材料锰酸锂球磨工艺研究

通过锂电池正极材料锰酸锂的研究,探索材料制备工艺对正极材料电化学性能的影响,对比不同球磨工艺对所制备锰酸锂电化学性能影响,并使用XRD、粒度分析仪、高精度电池性能测试系统等对正极材料、电池进行分析,得出了的球磨方法.     

核壳结构锂离子电池正极材料磷酸钒锂研究进展

锂离子电池因其具有的优点而得到广泛应用,锂离子电池材料也得到深入研究,其中聚阴离子型正极材料磷酸钒锂受到了较多关注.制备具有核壳结构的复合正极材料可改善其固有的缺陷并提高电极的电化学性能,对这种核壳结构复合材料的结构、制备及特点进行了综述,指出了其今后发展的方向.     

锂离子电池NCM三元正极材料的研究进展

介绍了锂离子电池NCM三元正极材料的发展背景、结构特点以及研究现状,分析和对比了不同体系的NCM三元材料的结构和性能。对NCM三元材料的制备工艺、改性方法、工业化进程进行了概括和举例说明。最后对NCM三元材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

富镍三元正极材料的改性研究进展

随着便携式电子产品和电动车领域的高速发展,对高能量密度锂离子电池的性能提出了更高的要求。相比传统的钴酸锂正极材料,富镍层状金属氧化物具有较高能量密度和较低的原料成本,被视为理想的锂离子电池正极材料。然而,其结构缺陷和不稳定的表面化学特性会恶化材料的电化学性质、热力学稳定性和安全性能。本文主要回顾了近年来关于富镍三元正极材料的改性研究进展,旨在为今后富镍三元正极材料的设计提供重要思路,并实现其工业化应用。首先,介绍了富镍正极材料本身存在的固有缺陷和电化学性能衰减机制。然后,讨论了通过调控界面结构提升富镍材料性能的改性策略,包括包覆电化学惰性物质、设计元素全浓度梯度及核壳结构、构筑核壳异质结构和调控包覆物质厚度等。再然后,总结了通过元素的体相掺杂提升富镍正极材料性能的策略,包括碱金属位掺杂、过渡金属位掺杂、氧位掺杂和复合共掺杂。最后,我们对该领域的未来发展进行了总结和展望,希望能激发更多创新性的见解和策略,以促进富镍三元正极材料的实际应用。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究进展

评述了锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的最新研究进展,阐述其结构特征和存在的优缺点,介绍LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备方法,以及离子掺杂和包覆改性对该正极材料性能的影响,展望其发展方向.     

5V锂离子电池正极材料的制备和电化学性能研究

用液相法合成出用锂和镍取代的尖晶石锂锰氧化物正极材料.用XRD和FTIR对其进行了表征,并探讨了其在有机电解液的电化学性能.研究结果表明:在锂锰氧化物掺入适量的镍(锰∶镍的摩尔比为1.4∶0.6)可以改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,提高放电平台,使其大部分容量往高电位方向移动,电池的放电电压提高,这样的材料适合做5V电池的正极材料.     

LiFePO4纳米材料的制备及电化学性能研究

锂离子电池正极材料的研究主要有过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物等材料.其中正极材料LiFePO4虽然有了一定的研究和应用,具有一定的电化学性能,但其在放电电压、电导率及放电速率方面还有一定的发展空间,因此,还有必要从制备方法等方面进行一些研究和探索.采用水热法、溶剂热法和喷雾法,分别制备了LiFePO4纳米材料,并通过X射线衍射和扫描电镜对样品结构形貌进行了表征,然后以其为正极材料,金属锂片为负极,组装纽扣电池,进行充放电、循环性能、倍率性能以及交流阻抗等电化学性能分析.结果表明,采用溶剂热法制备的样品颗粒分散,大小均一,能够有效提升材料的循环性能.而采用喷雾法制备的样品则具有更高的充放电比容量和充放电效率.     

能源与环保

<正>新型混价钒氧化物三维纳米织构提升锂电池动能中国科学技术大学与德国马普固体研究所合作,发展了一种室温氧化还原自组装方法,成功合成了混价钒氧化物的三维纳米织构,并将该材料成功应用于高能量密度锂离子电池正极材料,获得了优异的电化学性能。这种新材料将能够大大提升锂电池的动能,有望在长续航里程电动汽车及其它高能量密度电池应用领域得到广泛应用。钒氧化物资源丰富、比容量高,因而可用作锂离子电池正极材     

钠离子电池电解液溶剂化结构对SEI的影响

在钠离子电池中电解液是关键组成部分,其内部的溶剂化结构对固体电解质界面(SEI)的形成和组成具有重要影响,并直接影响钠离子电池的电化学性能。文章探讨钠离子电池电解液中溶剂化结构对SEI性质和电池性能的影响机制,总结高浓度电解液溶剂化结构研究的相关成果,探讨溶剂浓度、种类及溶剂化结构对SEI的影响,阐述了电解液中阴阳离子、溶剂分子间作用与钠离子电池性能之间的构效关系。     

锰基普鲁士蓝正极材料掺杂Fe2+的储钠性能研究

以开放框架结构的普鲁士蓝材料为基础,在络合剂和富钠环境下通过共沉淀法,对锰基普鲁士蓝钠离子电池正极材料进行Fe²⁺掺杂研究,来提升其电化学性能。经过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)检测和电化学测试表征。结果表明,在0.1 C电流密度下100圈循环后半电池的比容量为83.2 mA·h/g,容量保持率为69.3%。在倍率测试中比容量波动幅度不超过50%,5 C的大电流密度下保持61 mA·h/g的比容量,材料的改性明显提高了半电池的稳定性。     

基于λ-MnO_2的钠离子电容器研究

以商品化锰酸锂(LiMn_2O_4)为原料,制备了λ-二氧化锰(λ-MnO_2),并作为钠离子电容器的正极材料.采用粉末X线衍射(XRD)对样品进行微观结构分析,采用循环伏安和恒流充放电测试了钠离子电容器的电化学电容性能.结果表明:钠离子电容器在0~2.2 V电位区间内的比电容量为49.6 F/g;经500次循环后钠离子电容器的比电容为首次的93%,循环性能优良.研究表明,λ-MnO_2是钠离子电容器有潜力的电极材料.