石墨烯在锂离子电池材料性能优化中的应用

结合当前利用石墨烯材料特殊二维结构、优良物理化学特性来改善锂离子电池较低能量密度、较差循环性能等缺陷的研究热点,综述石墨烯材料及石墨烯复合材料在锂离子电池正极、负极材料中的研究进展,指出现有电极材料的缺陷和不足,讨论作为锂离子电池电极的石墨烯复合材料结构与功能调控的重要性,并简要评述石墨烯在相关领域中所面临的挑战和发展前景。     

高性能锂离子电池负极材料CoO/石墨烯纳米复合结构的超声法制备(英文)

以羰基钴为原料,采用简易超声法制备氧化亚钴和石墨烯纳米复合结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及光电子能谱(XPS)对该纳米复合结构进行表征。结果表明:粒径为3~5nm的氧化亚钴纳米颗粒均匀分布于石墨烯表面。将氧化亚钴/石墨烯纳米复合结构用作锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明,该复合结构具有高电容量(50次循环后电容量为650mA·h/g,约是商用石墨电极的2倍)、高库伦效率(高于95%)以及很好的循环稳定性。该优异的电化学性能源于氧化亚钴/石墨烯纳米复合结构的特点:纳米尺寸的氧化亚钴颗粒分散于导电的石墨烯衬底上,有利于锂离子的嵌入和脱嵌,缩短了锂离子的扩散路径,提高了氧化物的导电性,从而改善了材料的电性能。     

新型锂离子电池负极材料NiSb_2的研究

采用悬浮熔炼方法合成了新型锂离子电池负极材料NiSb2,并研究了其电化学性能。研究发现,退火与非退火NiSb2的首次可逆容量分别为494mAhg-1和430mAhg-1。经过15个循环后,非退火的NiSb2的放电容量仍保持在260mAhg-1,而退火的只剩下160mAhg-1。由于NiSb2具有优异的电化学性能,它可成为一种新型的锂离子电池负极材料。     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

新型锂离于电池负极材料NiSb2的研究

采用悬浮熔炼方法合成了新型锂离子电池负极材料NiSb2，并研究了其电化学性能。研究发现，退火与非退火NiSb2的首次可逆容量分别为494mAhg^-1和430mAhg^—1。经过15个循环后，非退火的NiSb2的放电容量仍保持在260mAhg^—1，而退火的只剩下160mAhg^—1。由于NiSb2具有优异的电化学性能，它可成为一种新型的锂离子电池负极材料。     

锗基锂离子电池负极材料的制备及研究进展

随着便携式电子产品及电动汽车的快速发展,提高锂离子电池能量密度和功率密度的研究日益增多,其中负极材料作为锂离子电池必备部件之一已成为重要的研究方向。商用的石墨负极因理论容量较低限制了其应用,锗具有较高的理论比容量和优异的物理化学性质,成为锂离子电池负极材料的研究热点。本文介绍了不同形貌和组成的锗基纳米负极材料的制备方法以及国内外的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。     

商品化石墨作为聚合物锂离子电池负极材料的性能表征

采用商品化中间相碳微球(MCMB)及人造石墨与中间相碳微球的混合体作为聚合物锂离子电池的负极材料,通过SEM、XRD对比研究了两种负极材料电化学循环前后的微观形貌和相结构,测试了两种聚合物锂离子电池的倍率放电性能和循环寿命,并通过交流阻抗谱分析了两种负极材料的电化学性能差异.结果表明:掺入人造石墨后,中间相碳微球的平均粒径和比表面积增大,电化学循环200次后的晶面间距减小、石墨化度增大,倍率放电性能降低,电荷转移电阻及锂离子扩散阻抗均增大,循环性能得到较大提高.     

纳米硅合金负极材料

本文研究了一种纳米硅合金锂离子电池负极材料的微观组织和电化学性能。研究结果表明：该负极颗粒的轮廓基本呈圆形,其内部存在着两个含硅量不同的富铜相,在颗粒表层中两相均为纳米结构。该纳米硅合金负极材料需与石墨负极材料、粘结剂和导电剂按一定比例配合使用,搅拌工艺对其电化学性能也有重要影响。在较理想的情况下,所得负极材料的首效率提高到了90%上下,比容量在100周之后仍高于500mAh/g。电池制作工艺与石墨负极相似,便于应用。     

锂离子电池的工作原理与关键材料

锂离子电池具有能量密度高、自放电小和循环寿命长等优点,被广泛用于便携式电子设备和电动汽车等方面,不断推动着社会朝着智能化和清洁化方向发展.简要阐述了锂离子电池的发展历程和工作原理,从材料结构和储锂机制方面对正极材料和负极材料进行分类并综述其性能特点与研究现状,介绍了液态电解液中锂盐、溶剂、添加剂以及固态电解质在锂离子电...     

高性能锂离子电池负极材料

中科院化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究人员，成功研制出一种具有优异循环性能的高容量锂离子电池负极材料。     

原子尺度嵌钠相界面结构以及室温钠离子电池新型负极材料研究取得重要进展

作为电化学储能装置的一种,锂离子电池已广泛用于消费电子类设备如智能手机、笔记本电脑等,并开始应用于电动汽车、规模储能。由于对锂资源的担心,近年来,室温钠离子电池的研究引起了广泛关注。目前,已提出多种可用于室温钠离子电池的正极材料,但负极材料的进展却相对缓慢,挑战也最大。研究较多的负极材料为硬碳,但硬碳具有较低的储钠电位(一     

锂离子电池锡基负极材料研究进展

锡基负极材料容量高,安全性好,是目前动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点。本文综述了近年来国内外在锂离子电池锡基各类负极材料方面的研究进展。重点介绍了它们的电极反应机理,材料合成方法及电化学性能,分析阐述了它们各自存在的优势和不足,总结了现有材料的改性手段。提出制备炭包覆锡基纳米颗粒的复合材料或者核壳、多孔等特殊结构的纳米级锡基材料,并在负极极片中预先引入金属锂,将是解决问题的最佳手段。指出锡基材料作为锂离子电池负极材料具有良好的商业化发展前景。     

负极材料LTO/G和LTO/Ag-G的合成及其电化学性能

采用溶剂热法制备锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/graphene(LTO/G)、Li_4Ti_5O_(12)/Ag-graphene(LTO/Ag-G)。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电池测试系统对合成的样品进行结构、形貌及电化学性能表征。结果表明:Ag纳米粒子(20~50 nm)均匀分布在石墨烯表面,在石墨烯和银微粒的协同作用下,LTO/Ag-G复合材料具有优良的电化学性能。该材料在0.2C和1C倍率下首次放电比容量为205.3 mA·h/g和179.3 mA·h/g;在1C倍率下,循环40次后放电比容量仍为149.6 mA·h/g。因此,LTO/Ag-G复合材料具有较好的倍率性能和循环性能,是一种理想的锂离子动力电池负极材料。     

电沉积乙炔黑 / 锗材料及其性能研究

目的提高锂离子电池锗基材料的电化学性能。方法采用电泳和离子液体电沉积制备乙炔黑/锗负极材料,用SEM,Raman和充放电循环等手段表征其结构和性能。结果乙炔黑/锗负极材料在0.2C倍率下循环100次,比容量依然可达到600 m Ah/g以上。结论乙炔黑/锗负极材料的电化学性能明显优于单独锗材料和碳材料。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及电化学性能

采用嵌段聚合物型表面活性剂P123作为结构导向剂,利用溶胶-凝胶方法制备出纳米TiO2作为合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的原料之一.然后采用湿法球磨辅助的固相反应合成方法,以丙酮作为球磨介质,制备出Li4Ti5O12锂离子电池负极材科,并对所制备的Li4Ti5O12电极材料进行扫描电镜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各出的锂离子电池负极材料Li4Ti5O12具有较高的放电比容量和优异的循环性能.在电流密度为16 mA/g时首次放电比容量为155 mAh/g,首次库仑效率为98.3%.300次循环结束时放电比容量仍可达150.8 mAh/g,约为首次放电比容量的97.3%,300次循环容量仅衰减了2.7%.     

五氧化二钒空心球：性能优异的锂离子电池正极材料

锂离子电池作为一种高效环保的电化学储能器件被广泛地应用于各种移动电子产品,并且在电动汽车和智能电网等新兴领域有巨大的应用前景。层状结构的五氧化二钒可作为锂离子电池的正极材料,具有高容量、价格低、易于合成等优点,长期以来受到广泛的关注和研究。然而,较低的电子、离子传导速率和较差的结构稳定性严重限制了五氧化二钒正极材料的倍率性能和循环性能。近期新加坡南洋理工大学楼雄文教授及其课题组通过模板法合成了具有多层复杂结构的五氧化二钒空心球。该材料作为锂电正极材料表现出优秀的电化学性能。     

锂离子电池用高容量硅/碳复合负极材料（英文）

通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅,并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能,并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明:制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g,循环40次后为780 mAh/g,容量保持率可达88.6%,该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中,很好地抑制了充放电过程中的体积效应,同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性。     

High Reversible Capacity Si/C Composite Anodes for Lithium-Ion Rechargeable Batteries

通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅,并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能,并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明:制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g,循环40次后为780 mAh/g,容量保持率可达88.6%,该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中,很好地抑制了充放电过程中的体积效应,同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性。     

钠离子电池用多孔α-Fe_2O_3纳米球负极材料的制备与电化学性能

随着大规模储能领域的发展,钠离子电池逐渐得到了更多的关注,其中氧化铁负极材料具有成本低、无毒性和高理论容量的优点。采用水热法和牺牲模板法制备了多孔α-Fe_2O_3纳米球。结果表明,这种材料作为钠离子电池负极,展示出良好的电化学性能,在循环过程中,其独特的结构可以适应大体积变化并促进电子和电解液的交换。在50 m A/g的电流密度下,首次放电比容量达到520 m Ah/g。由于合成技术简单,性能优异,多孔α-Fe_2O_3纳米球在钠离子电池负极材料方面有巨大的应用潜力。     

钛酸锂表面碳包覆改性研究进展

尖晶石结构的Li4Ti5O12由于电压平台平稳、循环寿命长、"零应变"和安全性高等优点,成为锂离子电池的热门负极材料。然而纯Li4Ti5O12本身为绝缘体,导电性很差,倍率性能不佳,这限制了它的实际应用。研究表明,对Li4Ti5O12表面进行碳包覆可以有效改善其电化学性能。结合最近国内外研究情况,综述了表面碳包覆对Li4Ti5O12负极材料改性的研究进展,分析了不同的碳包覆方法、碳层厚度、碳结构和碳含量对Li4Ti5O12/C复合材料电化学性能的影响,希望促进Li4Ti5O12/C复合电极材料在锂离子电池领域的应用。