用于锂离子电池负极SnO2MCMB复合材料的研究

以中间相碳微球(MCMB)为核心,用直接沉淀法制备了一种氧化锡颗粒修饰的新型复合碳材料.用X射线衍射和扫描电镜对材料的结构及形貌进行了表征.通过恒流充放电、交流阻抗、循环伏安等测试手段对该材料的嵌脱锂特性进行了研究,循环20周后其比容量仍然保持在360 mAh/g以上.此种复合物可以作为一种锂离子电池新型负极材料.     

中间相炭微球作为锂离子电池负极材料的研究现状

中间相炭微球（MCMB）由于具有独特的类石墨的片层结构,是一种极具发展潜力的锂离子电池负极材料,它除了具有一般炭负极材料的优点外,由于其球形层状结构还使其具有密度高、易脱嵌锂、边界损失小等特,董。本文主要论述了锂离子电池负极材料中间相炭微球的制备、热处理和改性等方面的研究现状及存在的问题;在当今锂离子电池高容量低成本的发展要求下,预期低温热处理的中间相炭微球将是今后的研究重点。     

石油沥青基中间相炭微球用作锂离子电池负极材料时与电解液的相容性

选择经最高热处理温度tmax＝2800℃处理过的石油沥青基中间相炭微球（P－MCMB）试样作为锂离子电池（LIB）的负极材料，组配了6种常用的电解液，运用恒电流充、放电法，粉末微电极循环伏安法，考察了P－MCMB试样在各种电解液中的充、放电性能。采用FTIR光谱技术测定了P－MCMB试样在6种电解液中首次充电时表面生成的SEI膜的化学成分。实验结果表明，P－MCMB试样与电解液的相容性和SEI膜的织构有关。     

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。     

热处理温度对锂离子电池用中间相炭微球结构及性能的影响

中间相炭微球作为一种重要的锂离子电池的负极材料,其结构直接关系到锂离子电池的充放电性能。以沥青为原料在惰性环境下,进行热缩聚反应,制备出中间相炭微球。采用XRD手段分别对炭化样品的和石墨化样品（热处理温度不同的炭微球）进行结构分析,又通过恒电流仪对他们的充放电性能进行了测试和结果比较。探讨了热处理温度对中间相炭微球结构及其性能的影响。     

热处理对锂离子电池硅/石墨/炭负极电化学性能的影响

将天然石墨、酚醛树脂和微米级硅粉进行球磨处理制备复合材料前驱物,再于N2气氛下700℃炭化得到硅/石墨/炭(Si/G/C)复合电极材料,采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜及电化学循环充放电对其形貌、结构及其电化学性能进行表征.结果表明,Si/G/C作为锂离子电池负极材料具有高于900 mA·h/g的可逆比容量,40次循环后保持在550 mA·h/g.对电极进行热处理后,其循环性能显著提高,40次循环后比容量保持在700 mA· h/g.扫描电镜分析结果显示,热处理后集流体上电极材料分布更均匀,因涂抹不均形成的空隙不复存在.热处理后电极结构更致密、内部黏结强度增大使其结构稳定性明显提升,是电极循环性能提高的主要原因.     

锂离子电池负极材料研究

本文综述了锂离子电池负极材料的最新研究进展,包括非金属类材料,金属氧化物材料以及合金材料。并对锂离子电池负极材料的发展趋势进行展望。     

锂离子电池负极材料纳米SnO2制备及电化学性能研究

利用溶胶-凝胶方法制备出纳米二氧化锡,并对所制备的纳米材料进行扫描电镜SEM、透射电镜TEM、粉末X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及循环性能测试.电化学性能测试表明所制备出的纳米电极材料具有较高的放电比容量,在电流密度为0.3mA/cm2、电位区间为0.05～1.2V vs.Li /Li时首次可逆放电比容量可达789mAh.g-1.     

锂在负极材料中的扩散行为对其大倍率充放电性能的影响

采用恒电位阶跃的方法,对锂在锂离子电池负极材料中的扩散系数进行测量,对天然石墨和中间相炭微球两种负极材料进行了大倍率充放电性能测试。结果表明,锂在两种负极材料中的扩散系数是不同的,锂在天然石墨中的扩散系数较小,只有1.90×10-11cm2/s,而锂中间相炭微球中的扩散系数较大,达4.25×10-9cm2/s,扩散系数大,电极的大电流充放电性能好,天然石墨在5 C放电下放电平台升高到0.3 V,放电容量急剧减小,而中间相炭微球在5 C放电下仍能保持0.2 V左右的放电平台,放电容量保持在234 mA.h/g。     

铋基材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

铋基材料因其高体积容量、电压平台较低等优点而被用作锂离子电池负极材料。本文总结了近几年铋基材料用作锂离子电池负极材料的研究进展。     

热缩聚工艺条件对中间相炭微球形成的影响

以中温煤沥青为原料采用常压热缩聚工艺制备中间相炭微球。考察了不同聚合条件对中间相炭微球收率及形态的影响,从而找出制备中间相炭微球的最佳工艺路线。     

石墨添加对中间相炭微球电化学性能的影响

以煤焦油沥青为原料，采用聚合法制备中间相炭微球。研究了不同天然鳞片石墨添加量在相同热处理条件下得到的中间相炭微球作为锂离子电池炭负极材料的电化学性能。研究结果表明，石墨的添加使中间相炭微球内部结构变的复杂，X衍射显示石墨的添加降低了炭微球的石墨化度和晶形尺寸。随石墨添加量的增加，电池的首次充放电容量和效率有所减小，三次循环后充放电效率趋于一致。     

锂离子蓄电池正极材料LiCoO2的制备与电化学性能研究

以Co3O4 为Co源、Li2 CO3 为Li源、非水介质为分散剂 ,采用改进高温固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiCoO2 ,并采用XRD和电化学性能评价考察了不同合成条件对材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明 ,材料的合成温度、前驱物的纯度和处理方法对材料的结构、充放电容量和循环性能有较显著的影响 ,焙烧时间对材料的电化学性能影响相对较小。以优化的最佳合成条件制备正极材料 ,材料的充放电比容量均大于 15 0mAh/g ,效率在 96 .0～ 99.9%之间。循环 10 0次后 ,材料的充放电比容量仍大于 146mAh/g ,容量保持率大于 97.3 %。优于常规固相反应法所得结果 ,显示了较好的应用前景     

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。     

锂离子蓄电池正极材料LiCoO2的制备与电化学性能研究

以Co3O4为Co源、Li2O2为Li源、非水介质为分散剂,采用改进高温固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiCoO2,并采用XRD和电化学性能评价考察了不同合成条件对材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,材料的合成温度、前驱物的纯度和处理方法对材料的结构,充放电容量和循环性能有较显著的影响,焙烧时间对材料的电化学性能影响相对较小,以优化的最佳合成条件制备正极材料,材料的充放电比容量均大小于150mAh/g,效率在96．0－99．9％之间,循环100次后,材料的充放电比容量仍大于146mAh/g,容量保持率大于97．3％,优于常规固相反应法所得结果,显示了较好的应用前景。     

微晶石墨作为阳极材料对二次锂离子电池电化学性能的影响

利用Li－C实验电池,得到了微晶石墨（无定形石墨）作阳极材料时,其成分、粒度对锂离子电池电化学性能的影响。结果表明,微晶石墨在0．7V左右的不可逆容量与石墨颗粒的粒度和纯度无关;随着杂质含量的减少,可逆容量略有增加,但不可逆插入容量明显减少;杂质的成分与含量对微晶石墨的循环性能的影响不大;其可逆容量与不可逆插入容量都随着石墨粒度减小而增大;颗粒大小对其循环性能的影响不大。     

B／P共掺杂呋喃树脂炭用作锂离子电池负极材料的研究

以添加8wt％磷酸的呋喃树脂为前驱体,经固化后混入不同含量的硼酸,升温至8500C炭化制得B／P共掺杂树脂裂解炭。采用热重分析考察固化后树脂的热失重,采用XRD和氮气物理吸附分别考察物相、微晶结构变化以及比表面积和孔结构的变化,同时采用恒流充放电技术对其充放电性能进行了研究。结果表明,B／P共掺杂使裂解炭的比表面积明显下降,孔洞数量减少,且随着B／P的增加,裂解炭中BPO4的含量增加;当B：P（at％：at％）=1．0时,树脂裂解炭的电化学性能得到了有效改善,首次可逆容量高达378．2mAh／g,较磷掺杂树脂裂解炭提高～30mAh／g,且循环50次后可逆容量保持率为86．8％。