Reviews on the lithium transition metal orthosilicate as cathode mterial for lithium ion batteries

硅酸盐基材料是一种锂离子电池的新型电极材料.本文简单综述了硅酸盐基材料的结构、合成方法及改性方法,并且对该材料目前存在的问题与应用前景进行了分析和探讨.该材料的开发对于锂离子电池的发展具有积极的推动作用.     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展北大核心

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

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。     

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。     

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。     

柔性锂离子电池负极材料研究进展

柔性锂离子电池越来越受到人们的关注,本文主要介绍了柔性锂离子电池负极材料的研究进展。柔性负极材料主要包括碳纳米管基、石墨烯基、纳米炭纤维基及炭布基等几类,本文对这几类柔性负极材料的特点及研究方法作了介绍。最后,对目前柔性锂离子电池负极材料存在的问题进行了总结,对于这些问题的克服即是将来的研究方向。     

锂离子电池硅碳复合电极材料的研究进展

硅基材料具有超高的理论比容量,作为新一代储能材料被广泛的研究,但硅基材料电导率差、体积膨胀等问题也十分明显。近年来对硅基锂离子电池电极材料的研究十分火热,通过硅基材料复合碳材料来增强电极材料的导电性,同时特殊形貌的碳材料对硅基材料的体积膨胀也起到了一定的限制作用,从而制备出高比容量的锂离子电池,本文综述了近3年锂离子电池硅碳复合电极材料的主要研究进展。     

锂离子电池大容量硅基负极材料的研究进展

高容量锂离子电池是目前新能源电池的研究重点之一。由于硅的理论容量(4 200mAh/g)是石墨电极材料容量(372mAh/g)的十倍以上,因而成为锂离子电池负极材料的研究热点。然而,在充放电过程中,由于硅电极体积变化较大,可造成活性物质的破坏和失效,导致其循环性能变差。此外,硅的电导率较低,并且与传统电解质的相容性较差。这些缺点严重影响了硅的电化学性能,限制了其在锂离子电池领域的广泛应用。综述了锂离子电池硅基负极材料的研究进展,探讨了高性能硅基复合电极材料的制备方法。     

锂离子电池锡基负极材料的改性及研究进展

随着社会的发展,具有较低理论比容量的碳材料(372mAh·g~(-1))作为锂离子电池负极材料已经不能充分满足人们对高容量锂离子电池日益增长的需要。锡基材料具有远高于碳材料的理论比容量以及安全性能,成为下一代锂离子电池负极材料的理想材料。本文综述了近年来研究者们对于锡基材料进行的改性策略和研究进展,并对锡基负极材料的发展前景进行了总结和展望。     

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。     

锂离子电池用Na-Mn-O材料的合成及应用

Na-Mn-O材料可作为离子交换法制备层状LiMnO2的前体,同时也可以直接作为锂离子电池的正极材料,被认为是锂二次电池研究中很有前景的新型材料。本文重点介绍了Na-Mn-O材料的晶体结构、制备方法,以及以该材料为前体,通过离子交换法合成的LixMnO2正极材料的结构与电化学性能。同时讨论了Na-Mn-O材料在锂二次电池、钠离子电池以及其它一些方面的应用,分析了Na-Mn-O材料作为未来锂二次电池正极材料的发展趋势。     

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。     

锂电池回收再生石墨增强水泥性能研究

废弃锂离子电池的负极活性材料主要为石墨,现阶段对于废弃锂离子电池中的石墨主要采用填埋等方法进行处理,造成了资源的浪费和环境的污染。现有的研究表明,废弃锂离子电池中的石墨经高温热解及酸浸处理后可以得到纯净的再生石墨,采用再生石墨增强水泥基复合材料的力学性能和电学性能。结果表明：再生石墨的引入可以增强材料的抗压性能和抗折性能,最大增幅分别达到了57.3%和84.4%。此外,再生石墨的加入有效降低了材料的电阻率,减少了极化时间,当再生石墨的掺加量为3%时,养护28 d后材料的电阻率仅为249 Ω·cm。该复合材料还具有典型的压敏特性。所制备的复合材料有望用于混凝土材料结构的实时动态监测。此外,对于废弃锂离子电池的全组分回收利用及功能水泥材料的研发具有重要意义。     

Highly selective and green recovery of lithium ions from lithium iron phosphate powders with ozone

Since lithium iron phosphate cathode material does not contain high-value metals other than lithium, it is therefore necessary to strike a balance between recovery efficiency and economic benefits in the recycling of waste lithium iron phosphate cathode materials. Here, we describe a selective recovery process that can achieve economically efficient recovery and an acceptable lithium leaching yield. Adjusting the acid concentration and amount of oxidant enables selective recovery of lithium ions. Iron is retained in the leaching residue as iron phosphate, which is easy to recycle. The effects of factors such as acid concentration, acid dosage, amount of oxidant, and reaction temperature on the leaching of lithium and iron are comprehensively explored, and the mechanism of selective leaching is clarified. This process greatly reduces the cost of processing equipment and chemicals. This increases the potential industrial use of this process and enables the green and efficient recycling of waste lithium iron phosphate cathode materials in the future.     

高镍锂离子电池三元材料NCM电解质的应用

高镍三元正极材料成本低、比容量高,符合锂离子电池可持续发展的理念,被认为是下一代的主流正极材料。但是,高镍材料需搭配合适的电解质才能有效发挥其性能,而这一研究很少被关注。因此,总结并选择适配的电解质对于高镍锂离子电池来说格外重要。本文简述了锂离子电池电解质的一般组成及其产生的电解质类型,重点综述了有机液体电解质、固体电解质及离子液体基电解质在高镍三元材料电池中的应用,并通过电解质的量化计算进行了验证总结。分析表明,离子液体-有机溶剂混合电解质在高镍三元材料（NCM）电池中具备更好的循环效果,同时满足了电池安全稳定的要求,更适合作为高镍材料电池的电解质。最后,针对混合电解质各溶剂间的相互作用机理及Li⁺传输等分子动力学研究进行了展望。     

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。     

锂硫电池正极复合材料研究现状

锂硫电池由于其高理论能量密度(2600W·h/kg)而受到了广泛的关注,是极具应用前景的电池体系.硫基正极材料作为锂硫电池的重要组成部分,是提高电池性能的关键.然而锂硫电池还存在一些问题,如硫的利用率低及正极结构的稳定性差等.本文综述了近几年锂硫电池硫正极复合材料的研究现状,分别从硫/碳复合、硫/导电聚合物复合、硫/氧化物复合3个方面进行介绍,指出了未来锂硫电池正极材料要注意结合硫/导电聚合物及硫/氧化物的优势并注重材料结构的设计,向核壳或类核壳结构方向发展的趋势,同时还要提高载硫量,提高循环稳定性,以获得高性能的锂硫电池.     

Rechargeable lithium battery anodes: alternatives to metallic lithium

This review is concerned with alternatives to metallic lithium for use in rechargeable lithium batteries. Emphasis is placed on the use of various materials and combinations of materials in different types of electrodes rather than on the properties of the materials themselves. The review includes carbon based electrodes, alloys, conducting polymers and transition metal compounds. Special consideration is given to electrodes and materials used in organic liquid and polymer electrolytes, whereas liquid cathode and molten salt systems are excluded.     

锂离子电池隔膜材料研究进展

近年来,锂离子电池技术发展迅速,隔膜作为电池中的核心材料之一,决定着锂离子电池的性能,因此隔膜材料及制备技术亟需被深入研究。目前,商业化的锂电池隔膜以聚烯烃隔膜为主,制备工艺正从干法向湿法过渡,但是近几年已经发展出了不同材料体系、不同制备工艺的隔膜。本文简要介绍了聚烯烃隔膜生产技术,重点综述了非织造隔膜材料、涂层以及新型隔膜制备技术的研究成果,并展望了锂电池隔膜的发展方向。