石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研究

介绍了石墨烯电极材料的储锂行为,分别综述了硅基、锡基、过渡金属氧化物、硫化物与石墨烯形成的复合负极材料的制备及性能改善的最近进展。将石墨烯与这些活性材料复合,可以有效地改善锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。最后指出了石墨烯复合电极材料发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望。     

石墨烯材料在锂离子电池中的应用与前景

石墨烯作为一种新型纳米材料,以其特殊的二维单层延伸碳结构、出色的导电性、导热性、韧性及强度等优异性能,在功能材料、能源等多个领域有着广泛的应用前景。其中石墨烯在锂离子电池电极材料的优化改进方面受到了人们的重视,将石墨烯材料用作电极材料或与其他材料的复合能够在一定程度上发挥优势,对电池性能的提升有一定的效果。本文主要介绍石墨烯材料在锂离子电池中的应用及优势发挥,通过对石墨烯结构、性能的分析,简要地分析总结了石墨烯在锂离子电池正极材料、负极材料等方面的应用,从而分析目前石墨烯材料的优势发挥和重点的研究方向,并对石墨烯在锂离子电池领域的应用前景进行一定的展望,为未来石墨烯电池的制备和发展提供参考。     

石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研究

介绍了石墨烯电极材料的储锂行为,分别综述了硅基、锡基、过渡金属氧化物、硫化物与石墨烯形成的复合负极材料的制备及性能改善的最近进展。将石墨烯与这些活性材料复合,可以有效地改善锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。最后指出了石墨烯复合电极材料发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望。     

碳纳米管和石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用

碳纳米管和石墨烯因其优异的电化学性能在锂离子电池中具有广阔的应用前景。本文综述了碳纳米管和石墨烯两种材料在锂离子电池负极材料中的应用研究,尤其是碳纳米管和石墨烯与硅、金属氧化物复合成高容量的电极材料具有很高的实用价值。     

石墨烯复合材料的制备及其在能源领域的应用

石墨烯是一种二维新型碳材料,以其独特的结构和优异的性能,在物理、化学和材料学界引起了广泛的研究兴趣。简要介绍了石墨烯及其功能化改性,并对近年来石墨烯复合材料在锂离子电池、超级电容器、燃料电池电极载体、光伏电池等能源领域的研究进行了综述。     

Fe_2O_3与氧化石墨烯复合材料在锂电池中应用研究进展

从锂离子电池负极材料的发展、制备,以及电极材料的包覆方法方面叙述了Fe_2O_3与氧化石墨烯复合材料在锂离子电池材料中的研究进展,并展望了锂离子电池材料未来的发展方向。     

五氧化二钒电极材料的研究新进展

五氧化二钒作为传统锂离子电池电极材料已被广泛研究。近年来对五氧化二钒电极材料性能的改进一直是锂离子电池研究领域的热点与前沿之一。综述了五氧化二钒材料作为锂离子电池电极材料的研究最新进展,从结构与充放电机理、合成方法及复合改性等方面进行了讨论,总结了五氧化二钒电极材料的各种制备、掺杂和复合方式及其对电化学性能的影响,并指出了其作为锂离子电池电极材料的发展趋势。     

中科院研制出高容量长寿命石墨烯锂电池材料

<正>从便携式电子设备到新能源电动汽车,都对高性能锂离子电池具有迫切需求。作为锂离子电池的核心,电极活性材料普遍要求具有高容量和能量密度、长期循环稳定和安全性。中科院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果,研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。刘金云等通过美国伊利诺伊大学香槟分校和中科院合肥研究院合作,研制了一种基于三维石墨烯的复合电池材料,具有     

锂离子电池大电流放电性能研究进展

研究了锂离子电池大电流放电性能。讨论了最新的材料研究进展,分析了锂离子在活性材料中的扩散性能、电极材料粒度分布及粒径大小、比表面积等因素对锂离子电池大电流放电性能的影响。研究了SEI膜及电解液电导率等对锂离子电池大电流放电性能的控制作用。并针对大电流放电锂离子电池提出了电极及电池设计研究方向。     

锂离子电池负极材料的发展研究

锂离子电池拥有的容量大、质量轻、寿命长、无记忆效应等优异的性能受到了许多研究者的关注,成为新能源方向的研究重点,纵观锂离子电池发展历史,电极材料是制约其性能的关键因素。而负极材料是锂离子电池性能提高的关键之一。本文主要论述如今锂离子电池各种负极材料研究的动态,探讨了各种材料的组成结构、优点和弊端、弊端的改善方法以及部分材料的生产方法,介绍锂离子负极材料发展方向。     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池作为一种电源应用很广泛,但是在应用中存在一些不足,选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面介绍了目前锂离子电池的研究状况,并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

电化学提锂技术中电极材料和电极体系的研究进展

锂及其化合物具有广泛的应用前景,锂资源需求越来越大,因此,开发能实现高储量、低品位的（浓）海水/卤水锂资源高效提取的方法具有重要意义。近年来,电化学提锂技术因其高选择性、低能耗和环境友好等特点而成为研究热点。本文针对电化学提锂技术中锂吸附电极材料的选择/制备和电极体系构建两方面的研究进展进行了归纳分析。在锂吸附电极材料的选择/制备上,基于高锂离子选择性的LiFePO₄、LiMn₂O₄和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电极被逐渐开发应用。在电极体系构建上,与具有阴离子可逆交换性能的AgCl、ZnCl₂和聚吡咯对电极所构成的电极体系可避免副反应发生,能耗较低;不含其他对电极材料的“摇椅式”结构电极体系可降低电极成本,提高提锂效率。此外,指出了目前电化学提锂技术尚存在的不足,未来可从电极材料制备、提锂过程优化、装备设计三方面进行研究,以推进电化学提锂技术的发展与应用。     

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。     

石墨烯材料在水中重金属检测中的应用

近几年,石墨烯及其复合材料的制备及应用受到广泛关注,在环境污染物检测方面取得了显著进展,尤其是水中重金属分析方法的研究。本文综述了各类石墨烯材料用于水中重金属离子检测的研究现状,着重分析了石墨烯改性电极的制备、性能及其电化学检测方法的机理和优缺点。发现石墨烯材料的优异电子传输性能,使其在重金属离子电化学测试方法开发方面具有天然优势,有助于实现在线、原位、实时检测水体中重金属离子;但是石墨烯改性电极研究刚刚起步,存在诸如抗干扰能力和选择性差、电极重复使用性能差、实际应用研究少等问题,有必要继续开展石墨烯修饰的新型复合电极制备,进一步提高电化学测试方法的选择性和抗干扰能力,增加电极使用寿命和非常规环境下的应用研究,拓展石墨烯基复合电极的应用范围等。     

Monolithic carbons with spheroidal and hierarchical pores produced by the linkage of functionalized graphene sheets

We report a novel monolithic porous carbon constructed by the hydrothermal self-assembly of graphene oxide sheets with poly (vinyl alcohol) as the linker in the formation process of a three-dimensional (3D) structure. All the pores in this carbon have circular cross-sections and range from micropores to mesopores to macropores and are formed by the gradual removal of trapped water. This 3D graphene network together with unique spheroidal and hierarchical pore structure with macropore openings at the surface allows fast ion and electron transport into the innermost micropores. The carbon not only exhibits excellent capability for removal of dye pollutants and oils but also shows a good performance as an electrode material in lithium ion batteries. Moreover, it is also proved to be an ideal buffer for expanded active materials in electrochemical energy storage.     

含磷石墨烯复合材料制备方法及其应用

介绍近年开发的石墨烯含磷锂离子电池正极材料、人工生物陶瓷复合材料、柔性电极材料、磷酸盐纳米复合材料等制备技术和应用情况。指出含磷石墨烯复合材料发展方向和对策。     

Effects of heteroatoms on electrochemical performance of electrode materials for lithium ion batteries

Recent studies of lithium ion batteries focus on improving electrochemical performance of electrode materials and/or lowering cost. Doping of active materials with heteroatoms is one promising method. This paper reviews the effects of heteroatoms on anode materials such as carbon- and tin-based materials, and cathode materials such as LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄ and V₂O₅. There are favorable and unfavorable effects, which depend on the species and physicochemical states of heteroatoms and the parent electrode materials. In the application of lithium ion batteries advantageous factors should be exploited, unwelcome side effects should be avoided as far as possible. Considerable gains towards improved electrochemical performance of the electrode materials have been achieved. Nevertheless, there are still problems needing further investigation including theoretical aspects, which will in the meanwhile stimulate the investigation for better electrode materials.     

树脂包覆对石墨化中间相沥青炭微球电化学性能的影响

以中间相沥青炭微球(SSGMCMB)为核、酚醛树脂(PR)热解炭为壳，采用浸渍一固化一炭化手段制备出树脂热解炭包覆SSGMCMB复合材料，并对其电化学性能进行了研究。通过SEM、XRD、恒电流充放电测试等手段研究了不同树脂包覆量对该复合材料的形态、结构及其电化学行为的影响，结果表明：树脂热解炭对SSGMCMB有较好的包覆作用，保持了SSGMCMB的球形形态，有利于锂离子的嵌入／脱出反应，对其电化学性能有一定的提高，改进了酚醛树脂热解炭有较大电压滞后的问题。     

Preparation of graphene supported porous Si@C ternary composites and their electrochemical performance as high capacity anode materials for Li-ion batteries

Graphene supported porous Si@C ternary composites had been synthesized by various routes and their structural, morphological and electrochemical properties were investigated. Porous Si spheres coated with carbon layer and supported by graphene have been designed to form a 3D carbon conductive network. Used as anode materials for lithium ion batteries, graphene supported porous Si@C ternary composites demonstrate excellent electrochemical performance and cycling stability. The first discharge capacity is 2184.7 mA h/g at a high current density of 300 mA/g. After 50 cycles, the reversible capacity is 652.4 mA h/g at a current density of 300 mA/g and the coulomb efficiency reaches at 98.7%. Due to their excellent electrochemical properties, graphene supported porous Si@C ternary composites can be a kind of promising anode materials for lithium ion batteries.