高能二次电池开发的现状和展望

本栏目针对新材料,从科研、应用、产业化、市场、经营等角度论述新材料产业的现状和趋势。欢迎各界人士参与讨论,共商新材料产业发展大计。     

锂离子蓄电池用天然石墨负极材料

报道了一种高性能锂离子蓄电池用球型天然石墨负极材料,这种材料由天然石墨经球型化处理和化学气相包覆得到.研究了包覆过程中热处理温度、碳包覆量对材料电化学性能的影响.优化条件下得到的碳包覆天然石墨材料首次充放电效率达到92%,可逆比容量为330 mAh/g,50次循环容量维持率为98%.     

Li 含量对球形富锂正极材料结构和电化学性能的影响

富锂正极材料已经成为高能量密度锂离子电池最具有前景的正极材料之一。然而,富锂正极材料电化学性能对其本体和表面的局域结构很敏感,而这些结构跟材料的合成过程密切相关。在目前的工作中,从合成的角度提出了新的思路,Li含量x将影响着富锂Li1.2x Mn0.54 Ni0.13 Co0.13 O2材料的结构特性和电化学性能。基于电化学,XRD,Raman, XPS技术的分析结果,改变Li含量将在材料的本体和表面产生尖晶石相和Li2 CO3物种,会造成所合成的材料局部组分发生变化,进而影响其电压容量曲线。实验结果表明,在正极材料合成的过程中,相比于其他含量,Li含量过量5%(摩尔分数)所合成的样品表现出更好的电化学性能,放电容量高达270 mAh/g。     

基于尖晶石锰酸锂正极材料的新型水系储能体系

以水溶液为电解液的水系锂离子电池体系因其功率高、安全性好且成本低廉得到广泛的研究。由于水系电解液的电化学窗口较窄(≈1.23V),在选择水系锂离子电池正极材料时便受到了一定的限制。尖晶石锰酸锂LiMn_2O_4由于合适的充放电电压平台和较好的热稳定性,而且来源广、成本低、合成工艺简单、环境友好等特点,被认为是最具发展前景的水系锂离子电池正极材料。然而LiMn_2O_4在充放电过程中锰溶解导致电池较差的循环稳定性,这在很大程度上限制了其应用。LiMn_2O_4在水系电解液中的循环稳定性,尤其是高温下的循环稳定性,需要研究者深入探究。围绕LiMn_2O_4材料的合成与结构设计,研究了其在水系电解液中容量衰减机理,并基于LiMn_2O_4正极材料建立了一系列具有优异电化学性能的新型水系储能体系。     

新型储能化学电源研究进展

化学电源作为高效的能量存储/转化装置,在电子设备、电动汽车、大型储能方面的应用都非常广泛。目前的化学电源并不能满足现代社会能源结构的多样化需求,因此,新型电池体系和材料不断涌现。综述了近年来新型储能化学电源体系的研究进展,包括金属离子电池、氢离子电池、有机液流电池、液态金属电池等电化学储能系统的发展。总结了不同电池体系的组成和工作机理,为化学电源的发展提供研究思路。     

化学沉积法制备Pt／n—GaAs肖特基结

本文报导了一种化学镀铂液在n型(N_D=10~(16))单晶GaAs上沉积金属铂制备Pt/n-GaAs肖特基结的方法,由I-V曲线和热电子发射方程,测得其势垒高度和理想因子分别为0.82eV和1.53,文中还讨论了化学沉积机理。     

溶胶凝胶法制备锂离子电池负极材料钛酸锂

目前Li4Ti5O12已逐渐成为锂离子电池负极材料的研究热点,并有望取代石墨类碳材料成为新一代负极材料。详细介绍了溶胶凝胶法制备Li4Ti5O12负极材料的原理及近几年的研究进展,探讨了现阶段改善Li4Ti5O12电化学性能的研究方向,从投加螯合剂、金属离子掺杂、表面改性、物理/化学辅助法四方面介绍了Li4Ti5O12的研究成果。提出了Li4Ti5O12在相关研究中所出现的疑点和之后改性的研究方向,提出了商业化制备所需解决的关键性问题。     

水系锂离子电池研究进展

采用锂离子嵌入化合物(碳和钴酸锂)和有机电解质的锂离子电池,自1990年商品化以来,以其高比能量的优点,迅速占领小型电池市场,并已广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等情报通讯器件。但因为所采用的有机电解质的可燃性和在不正确使用(如过充或短路)时电极材料与有机电解质的高反应活性等引起的安全性和高成本等问题,在一定程度上     

高能球磨辅助固相法制备Zr掺杂的钛酸锂

采用改进的高温固相法合成Zr4+掺杂的Li4Ti5O12,研究了原位包覆技术、高能球磨和金属元素掺杂对其晶型、相结构、颗粒形貌以及电化学性能的影响。结果表明:改进后的高温固相法能有效阻止颗粒团聚、提升颗粒的均匀分散度;Zr4+掺杂能降低电极极化、提升锂离子扩散系数,从而改善电化学性能。所得Li4Ti4.95Zr0.05O12在0.5 C倍率下首次放电比容量达176 mAh·g-1,在40 C高倍率下仍达52 mAh·g-1。另探讨了不同离子半径的Zr4+和Ce4+对掺杂效果的影响,结果表明较小离子半径的元素掺杂效果较好。