硬碳包覆人造石墨作为锂离子电池负极材料的快充性能评价CSCD

电动汽车及混合动力汽车的发展对锂离子电池的功率特性提出了更高的要求.目前商业化的锂离子电池负极材料以石墨为主.然而石墨材料的层间距较小(0.335 nm),锂的扩散受到限制,不利于大电流充电.因此,制备和评价具有快充能力的石墨负极材料将有力推动锂离子电池在电动汽车中的应用.本文选择了一种小粒径(约6.7 μm)人造石墨,通过包覆硬碳进一步提高材料的快充性能.采用SEM、BET等表征材料的物理指标.考察材料首次充放电曲线、倍率、电化学阻抗和锂离子扩散系数等,评价硬碳包覆对快充性能的影响.     

Technology review of anode materials for lithium ion batteries

本文综述了目前已经商业化生产的锂离子电池负极材料,主要包括天然石墨,人造石墨,硬碳,软碳,Li₄Ti₅O₁₂材料,硅基材料等.详细阐述了这些负极材料的优缺点,并对它们的性能优劣进行了对比,给出了各自具有代表性的充放电曲线.概述了各类负极材料目前的国内外市场状况,并对未来几年锂离子电池负极材料市场的发展趋势进行了预估.介绍了各类负极材料的产业化现状,包括主流生产工艺,产品应用领域,行业领先企业等,总结了各类负极材料,尤其是天然石墨和人造石墨在中国的早期研发历史,并整理了各类负极材料在国内最早发表的文章和专利.最后概述了目前整个锂离子电池负极材料行业存在的一些问题,讨论了目前锂离子电池负极材料的发展思路,并展望了未来的技术发展趋势.     

Fundamental scientific aspects of lithium batteries (Ⅷ)----Anode electrode materials

锂离子电池的成功商业化,起始于石油焦负极材料.负极作为锂离子电池必不可少的关键材料,目前主要集中在碳,钛酸锂以及硅基等合金类负极,采用传统的碳负极可以基本满足消费电子,动力电池,储能电池的要求,采用钛酸锂可以满足高功率密度,长循环寿命的要求,采用合金类负极材料有望进一步提高能量密度.本文小结了目前广泛使用和正在研究的锂离子电池负极材料的性能特点,讨论了下一代锂离子电池负极材料的研究和发展状况.     

废旧锂离子动力电池的性能和梯次利用的可能性研究

近年来随着电动汽车产业的发展,大量锂离子动力电池达到使用寿命,进入报废退役阶段,报废动力电池的处置成为人们关注的热点。综述了废旧锂离子动力电池的性能和梯次利用方面的技术进展,指出做好筛选分类与重新组合的工作,以确保二次利用电池组内部电池单元性能的同质性将是梯次利用的关键。     

Progress of electrolyte additives for high-capacity power lithium ion batteries

动力电池是新能源汽车的核心部件,而电解液是制约动力电池发展的关键。电解液一般由碳酸酯类溶剂、锂盐和添加剂组成,其性质对电池的高低温、倍率、寿命等性能有显著影响。高比能动力电池所需电解液的主要开发策略是利用功能添加剂在电池正、负极同时形成稳定的保护膜,同时稳定界面。文章回顾了近年来匹配高压正极材料和高容量硅碳负极材料所需添加剂的组成和基本功能,论述了添加剂作用机理和发展趋势,认为300 W·h/Kg高能量密度电池电解液的关键在于开发新型多功能添加剂。     

退役动力电池梯次利用项目环评类别简析

新能源汽车产业高速发展过程中产生了日益增多的退役动力电池,除传统的材料回收利用途径之外,退役动力电池回收利用领域内的梯次利用逐渐引起多方关注.动力电池回收利用项目已不仅仅是"资源再生利用项目".对于动力电池梯次利用项目的环评,惯例做法仍是依循资源再生利用项目的经验编制环境影响报告书.这在本质上是混淆了电池梯次利用与材料...     

高镍三元锂离子电池高温存储性能衰退机理CSCD

随着动力电池市场对长续航里程需求的不断提升,高能量密度的高镍三元材料已逐渐成为动力电池正极材料的开发热点之一。动力电池使用寿命一般要求10年以上,考虑到产品开发的时效性,目前一般采用加速寿命试验的方法来评估动力电池的长期使用寿命。本工作以共沉淀-高温烧结法自主合成的高镍NCM811材料为研究体系,将NCM811/石墨软包电池在60℃满充条件下进行存储实验,电池的高温存储寿命约为180天;采用XRD、SEM、ICP-AES、XPS和HRTEM等方法对存储前(BOL)和存储后(EOL)的极片进行表征,研究结果表明高镍材料电池高温存储失效主要与以下因素有关:存储后高镍三元材料表面副产物累积,材料表面岩盐相增加,导致电池阻抗增加;溶出的过渡金属元素在负极石墨上沉积,破坏负极表面的SEI,从而加速了活性锂的消耗。对材料进行有效的表面包覆或体相掺杂是改善高镍三元材料高温存储性能的关键。     

钠离子电池筛分型碳:缘起与进展北大核心CSCD

钠离子电池被广泛认为是锂离子电池在大规模储能应用领域的最佳补充甚至替代,硬碳是目前最具潜力的实用化负极材料,但硬碳负极低电位平台的产生机制仍存争议,且硬碳复杂的微纳结构与低电位平台的关联机制尚不明确,严重制约了钠离子电池的产业化进程。本工作首先概述了钠离子电池碳负极的研究进展与关键挑战,并分析探讨了设计理想碳负极的关键结构要素;其次介绍了本研究团队有关碳分子筛负极的研究进展,并基于碳分子筛提出了理想的碳负极模型——筛分型碳;最后重点论述了筛分型碳“樱桃小嘴、大腹便便”的孔结构特征及其对储钠机制和电化学性能的影响,明确提出了筛分型碳负极的理性设计原则,并对筛分型碳未来在钠离子电池产业化进程中所面临的机遇和挑战进行了简要的评述和探讨。     

石墨负极材料形态对LiFePO4动力电池性能的影响

本文分别以树脂包覆天然石墨（RCNG）、人造石墨（AG）和中间相碳微球（MCMB）为负极材料,制备了三种不同的圆柱形磷酸铁锂（LiFePO4）动力电池。通过X射线衍射分析仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的晶体结构与形貌进行表征,并采用多种手段测试了各动力电池的电化学性能。结果显示,磷酸铁锂/中间相碳微球（LFP/MCMB）电池表现出较为优异的电化学低温、倍率和循环性能,其在 −20℃下的1 C容量保持率为61.04%,6 C高倍率容量保持率和温升分别为87.52%和24.8℃,3 C循环1 000次后容量保持率为93.81%。     

Research progress of carbon-based sodium-storage anode materials

钠离子电池具有资源丰富、成本低廉、环境友好等优势,被认为是最有可能取代锂离子电池成为大规模储能应用的理想电源之一。钠离子电池的性能主要决定于储钠正负极材料,而储钠负极材料是其中一个重要的组成部分。在目前所研究的储钠负极材料中,碳基负极不仅具有较低的嵌钠平台、较高的容量及好的循环稳定性,还具有资源丰富、制备简单等优点,是目前最具应用前景的储钠负极材料。本文综述了石墨、石墨烯、软碳和硬碳等几种碳材料的储钠行为及研究进展,探讨了碳材料储钠性能与微观结构的内在联系,进而阐明了硬碳材料作为最为理想的储钠碳负极材料的应用优势。本文还探讨了目前颇具争议的两种硬碳储钠机理—“嵌入-吸附”和“吸附-嵌入”,并对硬碳材料的发展前景作出了展望。     

退役动力电池梯次利用发展态势与政策体系研究

我国退役动力电池梯次利用技术发展迅猛,作为推进我国"双碳目标"的有效途径,退役动力电池梯次利用产业化仍处于发展初级阶段,面临的政策标准体系和市场机制亟待完善.为此,立足动力电池规模化退役现状,梳理国家退役动力电池梯次利用政策顶层设计及地方出台政策,提炼我国退役动力电池梯次利用及回收的政策体系建设要点,并结合我国退役动力...     

废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析

传统能源与环境矛盾的日益突出,电动汽车已经越来越普及,电动汽车电池报废或更新换代使动力电池的回收以及梯次利用成为关键问题。近年来,在行业规范和政府补贴政策的支持下,我国废旧动力锂电池的拆解回收和梯级利用都得到了快速的发展。以动力锂电池为例,综述了废旧电动汽车用动力电池的梯级利用及拆解回收技术,并对相关经济效益进行了分析。随着废旧电池回收规模的日益增长,磷酸铁锂动力电池的梯级利用以及三元电池的湿法回收均具有较高的收益价值。     

Research progress on the nano-Si/C materials with high capacity for Lithium-iom battery

纳米硅碳材料主要成分为纳米硅与碳材料,纳米硅具有较小的颗粒尺寸,其储锂容量较高,碳材料具有较高的电子电导,为复合材料提供较好的电子通道;同时将碳与硅材料复合后能缓和硅材料体积形变带来的应力变化;此外,碳作为包覆材料能有效稳定电极材料与电解液的界面,使SEI膜稳定生长。因此,硅碳复合材料有望替代石墨成为下一代高能量密度锂离子电池负极。本文简要介绍了纳米先导专项硅负极研究团队在纳米硅碳材料方面的研究进展。通过持续的研发与技术更新,目前低容量复合材料（380～450 mA·h/g）的反弹系数、效率、压实密度、加工性能皆不亚于目前商品石墨的水平;在高容量及超高容量材料（500～2000 mA·h/g）方面,通过精细的结构设计,循环性能和倍率性能等得到了较大提升。     

A review on recycling technology of spent lithium iron phosphate battery

纯电动客车用电池以磷酸铁锂电池为主,电池寿命结束后将产生大量的废旧电池,如何处理废旧电池是人们关心的重要问题。基于此,本文介绍了国家目前对于废旧电池回收的相关政策以及废旧LiFePO₄电池的主要有价成分。详细介绍了废旧LiFePO₄材料的多种回收、再利用方法,包括化学沉淀法回收、高温固相修复技术、高温固相再生技术、生物浸出技术以及机械活化处理回收技术等;并分别介绍了高温热解处理、有机溶剂萃取回收、超临界CO₂回收的电解液回收处理技术以及负极材料的分选回收技术、石墨修复改性技术。沉淀法回收产物为含锂、铁的工业原料,该类方法易于实现规模化应用,但是会产生大量酸碱废液;高温固相修复、再生方法工艺流程短,除杂将会是该工艺规模化应用的难点。对不同类型的回收材料提出不同回收处理方法,为废旧磷酸铁锂电池的回收提供参考。     

废弃风电叶片材料回收与再制造技术的研究进展

首先，介绍国内外风电叶片的使用规模和退役风电叶片趋势，阐述国际上通用的退役风电叶片处置方式（堆放、掩埋、回收利用）及其优缺点；其次，系统介绍废弃叶片材料的典型回收利用方法，即机械回收、热回收和化学回收，比较3种典型回收利用方法的技术特点；然后，总结了利用退役风电叶片进行产品再制造的典型案例，包括制备再生复合材料板材、制造混凝土骨料、制备3D打印耗材等；最后，针对风电材料常见的玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料等的难切削性能，介绍风电叶片回收加工技术与装备，包括切割加工技术和装备、破碎及粉碎加工技术和设备等。     

Research progress on Si/C composites as anode for lithium ion batteries

硅基负极材料具有比容量高、电压平台低、环境友好、资源丰富等优点,有望替代石墨负极应用于下一代高比能锂离子电池。但是硅的导电性较差,且在充放电过程中存在巨大的体积效应,极易导致电极极化、材料粉化、SEI膜重构、库仑效率低和容量持续衰减。硅和碳复合能很好地综合两者的优势,形成结构稳定、循环性好及容量高的负极材料。本文从不同维度的硅（SiNPs、SiNTs/SiNWs、SiNFs、Bulk Si）与碳复合这一角度,综述了硅碳复合材料在结构设计、制备工艺、电化学性能等方面的最新研究进展,并对未来的硅碳复合材料的研究工作进行了展望。     

非金属杂原子掺杂对锂离子电池硬碳负极改性研究进展

动力型锂离子电池是当今主流的能源存储与转化器件，具备着能量密度高、循环寿命长、环境友好等特性。硬碳负极具有更大的层间距和更为丰富的孔隙结构，弥补了石墨负极电解液兼容性和低温倍率性能等方面的不足，但存在振实密度和首次库伦效率较低等缺点，整体性能较差。杂原子掺杂改性通过提高电子电导率、增强表面润湿性、赝电容贡献以及多元素共掺杂的协同作用方式有效改善了硬碳负极材料的电化学性能。本文在概述杂原子掺杂制备方法的基础上，综述了近年来针对锂离子电池硬碳负极材料杂原子掺杂改性的研究进展，包括非金属杂原子单掺杂、多原子共掺杂机理和应用，并对未来发展做出了展望。     

电动汽车大功率充电过程动力电池充电策略与热管理技术综述

为实现"双碳"目标,电动汽车成为了交通工具转型的重要途径.但由于充电速度影响电动汽车用户体验,一定程度上制约了电动汽车的推广应用,为此,发展大功率充电是提升电动汽车市场渗入率的重要技术途径.然而,由于大功率充电带来的动力电池加速老化以及快速产热导致的动力电池组温度分布不一致性等问题,给电动汽车快速充电策略的制定和热管理系统的设计带来了新的挑战.本文从电动汽车大功率充电策略优化和电池组热管理系统设计两个角度,归纳了目前面向电动汽车大功率充电过程的管理技术研究现状.围绕大功率充电方式对动力电池性能的影响,评价了不同充电策略和热管理系统设计方法的优缺点.在此基础上,重点分析了电动汽车大功率充电策略及热管理技术发展中面临的挑战.     

锂电池百篇论文点评(2021.2.1-2021.3.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了 Web of Science从2021年2月1日至2021年3月31日上线的锂电池研究论文,共有2566篇,选择其中100篇加以评论.本文对层状氧化物正极材料的研究集中在掺杂、包覆、前驱体及合成条件、循环中的结构变化,其中,高镍三元材料是讨论的重点.硅基负极材料方面关注体积膨胀及其带来的后续问题,相关研究内容包括对硅颗粒的包覆、复合硅基负极及其结构调控.金属锂、碳负极和氧化物负极等其他负极也有涉及,其中,对金属锂负极界面的研究和三维结构负极设计是重点.固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物-氧化物复合固体电解质的合成、掺杂以及相关性能研究.液态电解液方面主要为针对适应高电压三元层状氧化物正极和金属锂负极的电解液及添加剂研究,还有添加剂对正/负极界面层的调控作用和对石墨、硅负极的性能提升.对于固态电池,复合正极制备和设计、活性材料的表面修饰、锂金属/固态电解质界面等都是主要研究内容.其他电池技术偏重于基于催化、高离子/电子导电基体的复合锂硫正极构造以及"穿梭效应"的抑制.表征分析部分涵盖了金属锂沉积,石墨和硅负极的体积膨胀问题,正极的微结构、过渡金属元素溶解和产气以及固态电池中电解质分解、界面接触损失等问题.理论模拟工作涉及固态电池中界面接触损失、锂负极的沉积和剥离、电极界面稳定性.界面主要涉及固态和液态电池中SEI及其可视化表征.     

废弃混凝土碳酸化再生利用技术进展

随着城镇化进程加快,每年来自于城市拆迁带来的废弃混凝土高达数亿吨.近年来,废弃混凝土的碳酸化再生利用由于其高效的碳封存能力和材料强化效果,成为二氧化碳利用技术的前沿.从技术原理、再生机制、再生性能三个方面对废弃混凝土碳酸化再生技术进行了综述,并指出未来在我国开发CO2矿化利用、废弃物资源化利用等关键技术以及实现建材行业...