煤基碳负极材料在锂离子电池中的应用研究进展

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,电化学储能技术和相关产业得到了飞速发展,与此同时电极材料的需求也与日俱增。因此,如何利用来源广泛、成本低廉的前驱体制备高性能负极材料成为国内外研究的热点。煤炭因具有碳含量高、储量丰富和价格低廉等特点成为最有潜力的负极材料前驱体。近年来,研究者以煤炭为原料制备了无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯等负极材料,并对其在锂离子电池中的应用进行了深入研究。总结了三类典型的煤基碳负极材料在锂离子电池中应用的研究进展,并对其合成方法、优化改性及电化学性能等方面进行了综述,最后对煤基碳负极材料的发展及应用进行了展望。     

锂离子电池氧化物负极材料的研究

采用氨解法制备了SnO，Sb2O3，GeO2 3种氧化物粉末，将其分别作为锂离子电池负极材料的活性物质，利用恒电流电池测试仪研究其电化学性能．研究发现，这3种活性物质有较高的电化学容量，其首次放电容量分别为1520mAh/g(GeO2)，820mAh/g(Sb2O3)，1040mAh/g(SnO)；首次充电容量分别为800mAhg/(GeO2)，520mAh/g(Sb2O3)，800mAhg/(SnO)．同时还发现其不可逆容量损失也较大，讨论了产生这一结果的可能原因，提出了减少不可逆容量损失的办法．     

废旧锂离子电池负极材料回收利用研究进展

锂离子电池的广泛应用导致大量废旧锂离子电池产生,废旧锂离子电池具有危险废弃物和可用资源的双重属性,利用不同的回收工艺实现废旧锂离子电池的高效回收再利用对环境保护和资源再生均有重要意义.在论述锂离子电池的组成和回收其中有价金属的基础上,着重介绍废旧锂离子电池材料放电预处理、负极活性物质的分离回收及负极材料的再利用,以期找...     

锂离子电池硬碳负极材料的现状及展望

硬碳具有高容量,优异的倍率特性和良好的低温性能,成为电动车电池最具潜力的负极材料.综述了硬碳材料的研究和应用进展,指出任意堆积的石墨烯层结构决定了硬碳材料的性能;原材料和制备工艺会影响硬碳材料的规模化生产质量和应用.随着电动汽车产业的兴起和硬碳材料应用的增长,其相关应用研究将成为热点.     

锂离子电池锡合金负极薄膜材料制备及性能

采用化学沉积的方法在铜箔上制备锡薄膜,通过改变沉积条件,制得三种不同厚度和结构的锡合金负极材料.运用XRD、SEM、充放电和循环伏安等多种方法对电极结构和性能进行表征和研究.研究表明:沉积时间为10min的锡薄膜负极材料具有四方晶系结构,其表面由尺寸在4μm左右的合金颗粒构成,颗粒有大小均匀的孔洞结构,增加了电极的比表面积.该锡薄膜电极具有较高的容量,在0.01～1.00V电压区间内,电极的首次放电容量为885.7mAh/g,循环100周后放电容量仍保持在460mAh/g以上.     

Si基负极材料在锂离子电池中的研究进展

为了进一步增大锂离子电池的能量密度与功率密度,Si基负极材料已经得到了广泛而深入地研究。Si材料具有很高的比容量,低的电压平台,环境友好且储量丰富。然而,Si材料在充放电过程中会发生巨大的体积变化和形成不稳定的SEI膜,限制了Si基负极材料在锂离子电池中的实际应用。最近,针对Si材料作为锂电池负极材料上的缺陷而进行了大量的研究且取得了比较好的研究结果。     

锂离子电池高性能硅基负极材料研究进展

硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。     

钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,但导电性差和锂离子扩散率低等问题限制了其广泛应用.在介绍钛酸锂主要制备方法的基础上综述了国内外对于该材料作为锂离子电池负极材料的改性方法,包括体相内的金属离子掺杂、碳包覆和氮化处理等表面改性手段以及材料粒子的大小和形貌控制等.除了体相内锂位的掺杂对材料性能提升不明显外,导电层包覆和颗粒纳米化对材料性能都有较大的提高,因此对于钛酸锂体相内氧位或锂位的掺杂是比较有价值的研究方向.要同时提高材料的离子导电率和电子导电率必须从多个方面综合考虑和设计.     

纳米CoSb作为锂离子电池新型负极材料的研究

用溶剂热法合成了纳米尺寸的CoSb合金粉末，并研究了该合金粉末作为锂离子二次电池新型负极材料的电化学性能.合成的合金粉末经过了X射线衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM) 和场发射扫描电镜 (FESEM) 的表征,研究发现，该合金粉末的首次可逆容量达到362 mA·h/g，经过了20个循环后，其可逆容量仍保持在320 mA·h/g. 与用悬浮熔炼/球磨工艺所得的微米尺寸的合金粉末相比，用溶剂热方法制得的纳米CoSb粉末的可逆容量和循环性能均显著提高.这是因为，纳米CoSb粉末颗粒尺寸较小，在充放电过程中绝对体积变化较小 (尤其在最初的几个循环中)，这显著地减缓了活性材料的粉化和剥落.     

碳包覆石墨作为锂离子电池负极材料的研究

将天然石墨(NG)用浓HNO3氧化处理后,在其表面包覆柠檬酸,在惰性气体气氛下700℃处理18h,制得了包覆改性石墨.采用XRD及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了不同包覆比例对材料充放电性能的影响.XRD结果表明包覆改性对石墨的结构并没有明显的影响.充放电测试表明,与天然石墨相比,包覆改性石墨具有更好的电化学性能,其中又以石墨与柠檬酸质量比为2∶1时性能最好,其首次放电容量为345.1 mA h g1,经20次循环后容量仍保持在305 mA h g1以上,容量衰减率仅为11.01%.     

Optimization of Process Parameters for in High-Energy Ball Milling of CNTs/Al2024 Composites Through Response Surface Methodology

The mathematical models are developed to evaluate the ultimate tensile strength( UTS) and hardness of CNTs / Al2024 composites fabricated by high-energy ball milling. The effects of the preparation variables which are milling time,rotational speed,mass fraction of CNTs and ball to powder ratio on UST and hardness of CNTs / Al2024 composites are investigated. Based on the central composite design( CCD),a quadratic model is developed to correlate the fabrication variables to the UST and hardness. From the analysis of variance( ANOVA),the most influential factor on each experimental design response is identified. The optimum conditions for preparing CNTs / Al2024 composites are found as follows: 1. 53 h milling time,900 r / min rotational speed,mass fraction of CNTs 2. 87% and Ball to powder ratio 25 ∶ 1. The predicted maximum UST and hardness are 273.30 MPa and 261.36 HV,respectively. And the experimental values are 283.25 MPa and256.8 HV,respectively. It is indicated that the predicted UST and hardness after process optimization are found to agree satisfactory with the experimental values.     

Application of Nanocomposites in High-Energy Materials Structure

Experimental research results of laws of ignition and burning high-energy materials containing up to 20% of aluminum powder of various dispersivity are presented.The opportunity of application of metal nanopowder additives as catalysts of process of ignition is considered.     

新型锂离子电池负极材料Li1.1VO2的合成和电化学性能

采用高温固相反应法合成了新型锂离子电池负极材料Li1.1VO2。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和恒电流充放电法研究了不同温度下合成的Li1.1VO2试样的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明：1 100℃下合成的Li1.1VO2试样结构完整、颗粒大小均匀,具有最佳的电化学性能。在0.1C、1C倍率下,放电容量分别为313.2,210.5 mA.h/g;在1C倍率下,经过50次循环后,放电容量保持率高达95.45%。     

新型锂离子电池负极材料Li1.1VO2的 合成和电化学性能

采用高温固相反应法合成了新型锂离子电池负极材料Li1.1VO2。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和恒电流充放电法研究了不同温度下合成的Li1.1VO2试样的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明:1 100℃下合成的Li1.1VO2试样结构完整、颗粒大小均匀,具有最佳的电化学性能。在0.1C、1C倍率下,放电容量分别为313.2,210.5 mA.h/g;在1C倍率下,经过50次循环后,放电容量保持率高达95.45%。     

锂离子电池正极材料的制备方法

综述了锂离子电池正极材料的工作原理、应具备的结构与性质以及目前最具有吸引力的三种正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。通过比较这三种正极材料的制备方法和电化学性能，讨论了这些材料存在的问题和相应的解决方法。     

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。     

球磨和立式磨矿渣微粉的粒度特性研究

用激光粒度分析仪测定了球磨和立式磨生产的矿渣微粉的颗粒群分布,结果表明,两种产品均符合RRB分布,立式磨矿渣微粉粒度分布范围较窄。水泥粒度分布与Fuller曲线有较大差异,掺入矿渣微粉可使水泥细颗粒部分向Fuller曲线靠近,但粗颗粒部分又进一步远离Fuller曲线。     

废旧磷酸铁锂电池正极活性材料与集流体的分离

在废旧磷酸铁锂电池回收的工艺流程中,研究高温煅烧与有机溶剂对正极活性材料的分离效果。正极片在500℃的N2氛围下加热5 h,活性材料的分离率(η)达到95.98%。在60℃固液比(g/mL) 1:25的条件下,将表面积0.25 cm~2的正极片浸泡在碳酸丙烯酯(PC)溶剂中超声120 min,活性材料的η达到68.6%。相比传统的处理方法,这两种方法降低了成本,避免因采用强酸强碱而产生二次污染。     

锂离子电池硅基负极材料表面和界面调控的研究进展

在锂离子电池众多负极材料中，硅具有超高的理论比容量（4 200 mA·h/g）和较低的嵌锂电位（约为0.4 V vs Li/Li+），是制备高能量、高功率锂离子电池理想的负极材料。然而，在嵌/脱锂过程中，硅负极巨大的体积变化造成电极材料严重的结构破坏和快速的容量衰减。梳理了硅作为锂离子电池负极材料的储锂机制、结构演变、界面反应和动力学行为等方面的研究，总结了表面和界面改性在锂离子电池硅基负极材料中应用的最新进展，阐述内容主要包括硅电极的表面修饰、电解液的优化和黏结剂的开发等，并对硅负极材料表面和界面改性进行了展望。