锂硫电池正极材料的研究进展

世界能源短缺危机日益严重,发展可再生能源成为必然趋势,而储能系统的研究则成为其中的关键.另外,锂离子电池在电子设备中有着重要的作用,但是其较低的理论比容量,使之难以满足大型电子设备的需求.锂硫电池具有数倍于锂离子电池的理论比能量密度(2600 Wh·kg-1)和理论比容量(1675 mAh·g-1),而且单质硫储量丰富...     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)作为新一代锂离子电池正极材料,以其高安全性、稳定的循环性能、环境友好和价格低廉等优点引起了人们极大的关注,虽然它的研究时间比较短,但是很快实现了商品化。LiFePO4具有170 mA.h/g的理论比容量和3.5 V左右的平稳放电平台,由于存在电导率低的问题,它的大规模应用受到限制。从材料的制备和改性等方面综述了近年来LiFePO4材料的研究进展,比较了不同的合成方法及掺杂对材料性能的影响,认为掺杂少量高价金属离子是提高LiFePO4电导率的一种有效方法。继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

锂/硫电池正极材料的改性研究进展

为了解决锂/硫电池中硫基电极材料导电性差且存在着穿梭效应、体积膨胀效应等缺点,人们进行了大量的改性研究。其中,用氮掺杂的多孔碳材料容易对电解液中溶解的多硫化物活性材料进行更好的吸附,从而抑制了锂/硫电池中多硫化物的溶解和迁移而引起的穿梭效应;另外,导电聚合物具有较好的电子导电性,作为硫/碳复合材料的载体,可以提高硫基电极材料的电导率,使锂/硫电池具有更好的循环稳定性。对锂/硫电池硫基复合电极材料的上述2种重要改性方法进行了详述,介绍了在锂/硫电池中的应用研究进展状况,并对上述材料在电化学储能中的应用进行了展望。     

落叶用于制备锂硫电池正极导电材料

以常见废旧落叶为原料,通过改变制备工艺参数得到性能优异且具有较大比表面积的活性炭。落叶制备的活性炭负载硫后做为锂硫电池正极材料,硫负载量高达70%(wt.%)。采用SEM、红外、BET等方法,分析正极材料的结构和官能团。本文制备出的活性炭,比表面积可高达2894.25 m²·g^-1。在0.1 C循环时首圈放电比容量可达1295 mAh·g^-1,0.5 C循环200圈后比容量还能维持在507mAh·g^-1。电池在2 C时电池放电比容量可达535 mAh·g^-1,当倍率恢复到0.2 C时,容量可以恢复到756 mAh·g^-1,体现了材料优异的电化学性能。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂的安全性非常高,而且其循环性能优异,在高温下也可以使用,是最有发展前景的电池正极材料。磷酸铁锂的循环寿命较长,而且其放电性能是其他的离子电池不能比的,在高温下稳定性比较好,使磷酸铁锂成为电池正极常用的材料。但是,磷酸铁锂的电导率并不是特别的理想,而且锂离子的扩散系数不足,在低温下不能发挥较好的效果,所以产生一定的局限性。通过分析磷酸铁锂的结构、性能等,在一定程度上可以完善磷酸铁锂的性能。     

锂硫电池正极材料的制备及电化学性能

目的：制备高性能的锂硫电池正极材料。方法：通过碳化表面包覆聚合物的磷钨酸铵微球,制备碳包覆的氧化钨,在其表面负载稀土氧化物,并与单质硫复合,制备硫正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜对制备的材料进行表征,采用恒电流充放电方式测试材料的电化学性能。结果：在0.1C的倍率下,硫电极首次放电容量为1 263.7 mAh/g S,循环100次后的放电容量仍然保持有840.6 mAh/g S,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性。结论：负载稀土氧化物的策略可以有效提升硫电极的电化学性能。     

碳纳米管正极载体制备及在锂硫电池中的应用

锂硫电池因其高能量密度,材料来源广泛,成本低廉的优点,使其在下一代动力电池储能体系中,具有很大研究潜力。然而抑制穿梭效应是商业化锂硫电池亟待解决的关键问题。为解决"穿梭效应"严重的问题,我们采用碳纳米管作为正极载体材料,应用在锂硫电池中。碳材料通过范德华力物理吸附多硫化物,起到抑制多硫离子的作用。在0. 5 C电流密度下,首次放电高达980 m Ah/g,在循环100圈后,容量保持在586 m Ah/g。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

与氧化钴锂（LiCoO₂）、氧化镍锂（LiNiO₂）相比,橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO₄)具有安全、环保、比容量高、循环性能优异、高温特性好等优点,被誉为最具发展前景的锂离子电池正极材料。长的循环寿命、优良的高倍率放电性能、高的放电平台、大的能量密度以及良好的热稳定性能,也使得磷酸铁锂成为高功率动力电池正极的首选材料。但是,磷酸铁锂也存在电子电导率相对较低、锂离子扩散系数小、振实密度不高、低温特性不好等缺点,因而制约着它的应用和发展。从磷酸铁锂结构、性能、制备和改性等方面综述了近年来磷酸铁锂的研究进展。     

改善锂硫电池循环性能的研究进展

综述了制约锂硫电池循环性能的因素和正极、负极、电解质对锂硫电池循环性能改善的影响。介绍了制约锂硫电池循环性能的主要因素：不可逆硫化锂的形成、硫正极多孔结构的失效和电解液组分与锂负极的副反应。分别介绍了改善锂硫电池循环性能的途径：合适的黏合剂、碳材料、正极制备工艺,锂负极保护技术,合理组分的电解质,电池结构与设计。并在此基础上对今后的发展趋势进行了展望。     

Charge/discharge characteristics of sulfur composite cathode materials in rechargeable lithium batteries

The charge and discharge characteristics of lithium batteries with sulfur composite cathodes have been investigated. The sulfur composites showed novel electrochemical characteristics. The analysis of the differential capacity indicated that the discharge process showed two voltage plateaus of 2.10 V and 1.88 V, and the charge process also presented two voltage plateaus of 2.22 V and 2.36 V. The overcharge test showed that the composite cannot be charged over 4.0 V, the voltage always stopped at about 3.9 V during charging, indicating that the composite presented the intrinsic safety for the overcharge of lithium batteries. The overcharge can cause serious safety problem for the conventional Li-ion batteries. The overcharge test also showed that the batteries with sulfur composite were destroyed when the upper cut-off voltage was over 3.6 V. However, the composite presented good reversible capacity after it was deep discharged even to 0 V. It showed stable cycleability and high cycling capacity of 1000 mAh g⁻¹ when cycling between 0.1 V and 3.0 V, indicative of the different characteristic from the conventional oxide cathode materials. The prototype polymer battery with the composite cathode material presented the energy density of 246 Wh kg⁻¹ and 401 Wh L⁻¹.     

锂离子电池钒系正极材料的研究进展

锂离子电池具有很多的优良特性,发展很快并得到了广泛地应用。其中锂离子电池正极材料的研究主要集中在第四周期过渡金属的嵌锂氧化物LiCoO_2、LiMO_2、LiCoxNi_1-xO_2、LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2、LiMnO_2、LiMn_2O_4、LiMn_2O_4、LiFePO_4上,近年来,钒系正极材料的研究引起了人们的广泛关注。本文对钒系化合物LiV_3O_8、V_2O_5、V_6O_(13)、LiV_2O_4和LiNiVO_4等正极材料的制备方法、结构及电化学性能的研究现状进行了综述。     

锂硫电池正极复合材料研究现状

锂硫电池由于其高理论能量密度(2600W·h/kg)而受到了广泛的关注,是极具应用前景的电池体系.硫基正极材料作为锂硫电池的重要组成部分,是提高电池性能的关键.然而锂硫电池还存在一些问题,如硫的利用率低及正极结构的稳定性差等.本文综述了近几年锂硫电池硫正极复合材料的研究现状,分别从硫/碳复合、硫/导电聚合物复合、硫/氧化物复合3个方面进行介绍,指出了未来锂硫电池正极材料要注意结合硫/导电聚合物及硫/氧化物的优势并注重材料结构的设计,向核壳或类核壳结构方向发展的趋势,同时还要提高载硫量,提高循环稳定性,以获得高性能的锂硫电池.     

锂离子二次电池正极材料锰酸锂的研究进展

锂离子电池正极材料锰酸锂的理论比容量较高,但由于多次循环过程中衰减严重,阻碍其商业化应用.综述了近年来其发展状况,总结了尖晶石型锰酸锂正极材料具备比容量较高、原料资源丰富、价格便宜、环境友好等特点,以及各方面应用情况.论述了其结构特点、工作原理、存在缺陷等.着重总结了近期的材料制备方法和稀土掺杂改性研究的进展情况,分类指出了一元稀土掺杂及多元稀土掺杂对材料改性的影响并指出了存在的问题,同时提出了未来的研究方向和发展前景.     

Binder effect on cycling performance of silicon/carbon composite anodes for lithium ion batteries

The cycling performance of a silicon/carbon composite anode has been significantly enhanced by using acrylic adhesive and modified acrylic adhesive as binder to fabricate the electrodes for lithium ion batteries. The capacity retentions of Si/C composite electrodes bound by acrylic adhesive and modified acrylic adhesive are 79% and 90% after 50 cycles, respectively. These two binders are electrochemically stable in the organic electrolyte in the working window. They also show larger adhesion strength between the coating and the Cu current collector as well as smaller solvent absorption in the electrolyte solvent than polyvinylidene fluoride (PVDF). Furthermore, sodium carboxyl methyl cellulose (CMC) plays an important role on improving the properties of acrylic adhesive, which increases the adhesive strength of acrylic adhesive and improves the activation of the electrodes.     

Polymer lithium cells with sulfur composites as cathode materials

Sulfur-carbon nano-composites were prepared by two methods: thermal treatment and mechanical milling. The resulted composites were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Brunauer-Emmett-Teller. The structures and electrochemical properties of the composites were decided by the preparation methods and sulfur contents. By thermal treatment, most part of sulfur could be embedded in the micro pores of the active carbon. Combined with polymer electrolyte, the composites with favorable sulfur contents exhibited high specific capacity up to 800 mA h g⁻¹ in the initial cycle and a stable reversible capacity approximately 440 mA h g⁻¹. The utilization of electrochemically active sulfur was about 90% assuming a complete reaction to the product of Li₂S.     

多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。     

锂电池正极材料合成用堇青石-莫来石质匣钵研究进展

介绍了锂离子电池正极材料合成用堇青石-莫来石匣钵的开发与应用现状,重点阐述了该材质匣钵面临的主要问题,总结分析了其损毁机制。认为含锂化合物与堇青石、莫来石反应形成的AlLiO 2和LiAlSiO 4导致较大的体积膨胀,因而在热应力及机械力的作用下出现剥落、脱皮导致损毁。同时总结了国内外关于堇青石-莫来石匣钵的改进技术途径,并指出了正极材料合成用匣钵的发展方向。     

Novel nanosized adsorbing sulfur composite cathode materials for the advanced secondary lithium batteries

A novel conductive sulfur-containing nanocomposite cathode material was synthesized by heating the mixture of sublimed sulfur and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) in certain conditions. The cathode with MWNTs-sulfur nanocomposite (MSN) material shows the improvement of not only the charge-discharge capacity but also cycle durability. From the results, it is confirmed that the MWNTs shows a vital role on adsorbing sublimed sulfur and the polysulfides within the cathode and is an excellent electric conductor for the lithium-sulfur rechargeable system. It can effectively prevent the shuttle behavior of the lithium-sulfur battery.     

Ethynedithiol‐based polyeneoligosulfides as active cathode materials for lithium‐sulfur batteries

Ethynedithiol‐based polyeneoligosulfides have been synthesized in 96% yield by the reaction of sodium acetylides (HC?CNa, NaC?CSNa) and elemental sulfur through the Na? C_sp bond in liquid ammonia with the following spontaneous polymerization of ethynedithiols (HSC?CSH) formed by the hydrolysis. The polyeneoligosulfides synthesized are brown powders (up to 77% sulfur content, mp 128–184°C), partially soluble in organic solvents. They are high‐resistance semiconductors (10^?13 to 10^?14 S cm^?1), possess paramagnetic (10¹⁷ to 10¹⁸ spin g^?1) and redox properties. The oligosulfides obtained, being redox systems capable of reversible redox processes, provide high values of discharge capacity (345–720 mA h g^?1) of rechargeable lithium‐sulfur batteries. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008