锂离子电池负极材料研究进展

锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源,改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的正负极材料。综述了锂离子电池负极材料的研究进展,介绍了碳素材料、锡基负极材料和其他负极材料。指出了今后锂离子二次电池负极材料的发展方向。     

钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展

绿色能源的应用,促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一,已被应用于各种电子产品中,但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加,限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此,寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理,而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点,有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展,首先根据钠离子在负极材料存储方式不同,分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制,然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式,随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题,最后,以实际生产和工业应用为基础,展望了钠离子电池负极材料的研究方向。     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

锂离子电池铁氧化物负极材料的研究进展

铁氧化物负极材料具有较高的储锂容量和较低的电压平台,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一,而且铁氧化物负极材料具有合成方法简单、对环境友好等特点,受到研究者的关注。本文介绍了铁氧化物负极材料在锂离子电池中的应用以及最新进展情况,总结了铁氧化物材料的不同制备方法,重点分析了不同铁氧化物负极材料在电化学性能方面表现出的差异,展望了铁氧化物负极材料电化学性能的研究趋势。     

锂离子电池负极材料研究进展

锂离子电池负极材料的电化学性能直接影响锂离子电池导电性、储锂容量、倍率特性和循环稳定性等,本文对近年锂离子电池负极材料研究方面的主要成果进行了综述,着重关注几种热点负极材料及其设计、实现与性能优化研究。比较了不同负极材料的特性,总结了相关的研究成果。     

锂离子电池硅负极粘结材料的研究进展

硅基负极材料因具有较高的理论比容量 4200 mAh/g，已成为国内外新能源锂离子电池负极材料领域研究热点课题。然而，由于硅基材料体积膨胀率高达400%，经多次充放电循环后，硅颗粒会发生破裂和粉化使其在电极基体上易脱落，从而导致电池容量衰减快、寿命短的技术缺陷。为缓解硅颗粒巨大体积变化产生的应力以及维持电极完整性，国内外科学研究者们从电池组成上出发，对活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等进行系统研究，其中对聚合物粘结剂改性是一种实现其高寿命、抗衰减的有效手段之一。基于锂离子硅基负极材料优异特性及粘结材料的研究现状，综述了硅基负极组成、结构、性能、作用原理、分子间作用机制以及负极粘结剂的分子结构设计，探讨其对硅基锂离子电池电化学性能的影响规律，为锂离子电池硅基负极粘结材料的应用与开发提供理论和实践指导。     

锂离子电池氧化物负极材料的研究进展

锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源,改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的负极材料.现在国内外商业用锂离子电池中应用的碳材料已无法满足人们对高容量的需求,于是大量的研究工作集中在寻找更高容量的新型负极材料上.介绍了氧化物负极材料的研究进展,包括:锡氧化物、其他金属氧化物、复合氧化物.重点介绍了各种氧化物材料的合成方法、电化学性能和脱嵌机理,探讨了该类材料目前存在的问题及解决的办法,对该类材料的发展趋势进行了展望.     

锂离子电池锡基负极材料的研究进展

锡基负极材料与碳负极材料相比,具有容量密度高,安全性好等优点,成为动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点之一。本文综述了近年来国内外针对锡基材料首次不可逆容量高、循环性能差等问题所进行的改性研究,分别从材料的制备方法、组成结构及电化学性能等方面进行比较分析,并对锡基负极材料的进一步研究、发展应用予以展望。     

沥青在锂离子电池负极材料中的应用研究进展

沥青是原油蒸馏或煤炼焦加工过程中产生的较难处理的副产物,对其进行定向的、高效应用具有重要经济意义.目前沥青在锂离子电池负极材料领域已有相关的研究和应用,但其组成和结构复杂,基础性能与电化学性能的关联尚不明确导致应用受限.本文重点综述沥青基负极材料以及沥青作为改性负极在锂离子电池中的应用研究进展,并对沥青在新能源领域的专...     

黑磷基储钠负极材料的研究进展

钠离子电池被认为是商业化锂离子电池最有前景的替代品而受到了极大关注。然而,嵌入型碳基负极材料的固有低比容量导致相对低的能量密度,极大地限制了其未来的应用。研究新型电极材料是研制新一代钠离子电池的基础。目前磷资源丰富,理论比容量高,可用于电池负极材料。综述单一黑磷及黑磷基复合材料作为钠离子电池负极材料的最新研究成果,阐述近几年黑磷基复合材料作为负极在储钠领域的研究进展,分析复合材料的制备及结构形貌对电化学性能的影响等,并展望黑磷基储钠负极材料的未来发展方向。     

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。     

苯丙氨酸的电化学储锂性能

为了研究苯丙氨酸的电化学储锂活性,首先借助傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对苯丙氨酸的微观结构及形貌进行了表征,然后将其用作锂离子电池负极活性材料,并通过恒流充/放电、循环伏安(CV)和交流阻抗(AC)技术研究了其电化学脱/嵌锂性能.结果表明:苯丙氨酸负极材料在0.1C循环充/放电50次后,可逆放电比容量为55.2 mAh·g-1;同时表现了良好的倍率性能,表明有机苯丙氨酸作为锂离子电池负极活性材料的良好可行性.     

锰酸锂合成方法，的研究进展

尖晶石型锰酸锂是当前锂离子正极材料的研究热点。结合笔者的研究工作,详细阐述了传统工业制法以及软化学方法的制备方法、优缺点及合成材料的电化学性能。重点综述了近几年来合成锰酸锂新的合成方法及其优势,介绍了改善锰酸锂材料循环性能煦多种方法,充分说明了锰酸锂被将广泛地用作锂离子电池正极材料巨大的应用前景。     

Li ion battery materials with core-shell nanostructures

Nanomaterials have some disadvantages in application as Li ion battery materials, such as low density, poor electronic conductivity and high risk of surface side reactions. In recent years, materials with core-shell nanostructures, which was initially a common concept in semiconductors, have been introduced to the field of Li ion batteries in order to overcome the disadvantages of nanomaterials, and increase their general performances in Li ion batteries. Many efforts have been made to exploit core-shell Li ion battery materials, including cathode materials, such as lithium transition metal oxides with varied core and shell compositions, and lithium transition metal phosphates with carbon shells; and anode materials, such as metals, alloys, Si and transition metal oxides with carbon shells. More recently, graphene has also been proposed as a shell material. All these core-shell nanostructured materials presented enhanced electrochemical capacity and cyclic stability. In this review, we summarize the preparation, electrochemical performances, and structural stability of core-shell nanostructured materials for lithium ion batteries, and we also discuss the problems and prospects of this kind of materials.     

锂离子电池及其材料

介绍了锂离子电池的基本原理及特点，锂离子电池的开发过程和制造过程，重点从锂离子电池的正极材料，负极材料，电解液，粘合剂，隔膜等组成部分从化工生产的角度介绍了锂离子电池。并简要介绍了锂离子电池及其材料在我国的发展现状，展望了其发展前景。     

提高钛酸锂负极材料倍率性能的研究进展

锂离子动力电池目前存在的主要问题为快速充电和安全性能较差。与石墨负极相比,钛酸锂负极能够明显提高锂离子动力电池的快速充电和安全性能,具有较大的应用前景。介绍了钛酸锂的嵌脱锂机制,分析了提高钛酸锂倍率充放电性能的主要方法,发现钛酸锂与金属和碳基材料复合,能够显著提高材料的电化学性能;通过控制钛酸锂形貌,也可得到倍率性能良好的钛酸锂,但是材料的振实密度较低;制备由纳米级一次粒子组成的微米级二次粒子,材料兼具纳米级一次粒子优越的电化学性能和微米级粒子较高的振实密度。总体而言,高性能钛酸锂材料的设计和制备已经取得了重大进展,然而目前钛酸锂电池面临的主要问题是其胀气行为,所以未来的研究重点将是揭示和研究钛酸锂电池的胀气机理和解决机制。     

掺杂对尖晶石锰酸锂正极材料的影响

合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是研究和制备有应用前景的锂离子蓄电池电极材料的关键，锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化，掺杂是提高其性能的一种有效方法。掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的金属离子，能显著改善其循环性能。综述了阳离子掺杂、阴离子掺杂以及复合掺杂对锂锰氧化物电化学性能的影响，其中主要介绍了铬、钴、铝、镍等元素的掺杂对锰酸锂的影响。     

锂离子电池负极材料用包覆石墨复合微粉及其研究

介绍了包覆石墨微粉负极材料及核壳模型概念，其优点和现阶段的研究现状，包覆石墨复合微粉由于其能在一定程度上克服石墨材料的缺点，有望能成为最实用的负极材料。