以稻壳为硅源纳米硅负极材料的制备及其电化学性能

以稻壳为硅源,在NaCl/KCl/AlCl_3的混合熔盐介质中,采用熔盐活化低温铝热还原法制备纳米硅样品,采用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和电化学测试等技术对样品的组成、结构和电化学性能进行表征分析。结果表明:样品为纯相立方晶系硅,由粒径为100～300 nm的近球状团聚体组成,一次颗粒粒径为10～20 nm;纳米硅作为锂离子电池负极材料,表现出良好的综合电化学性能,电流密度为0.05 A·g~(-1)时,最大可逆容量为2 960 mAh·g~(-1),电流密度提高到2 A·g~(-1)时,可逆容量达1 930 mAh·g~(-1);在0.5 A·g~(-1)的电流密度循环200圈后,比容量仍高达1 769 mAh·g~(-1)。     

锂离子电池高性能硅基负极材料研究进展

硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。     

锂离子电池用高容量合金类硅基负极材料研究进展

锡、硅负极材料由于具有高的比容量等优点,成为提高锂离子电池能量密度的首选负极材料。首先介绍了目前产业界开发锡、硅负极材料的进展,并从商业化的角度比较了这两类材料在开发工艺及实际使用电性能方面的区别。进一步从基础研发角度重点阐述了不同结构的硅基材料(单质硅、硅氧化物、硅碳复合物及硅合金)的电性能改性研究进展,指出了具有工业化前景的工艺方法。     

锂离子电池硅/石墨/碳负极材料性能

为提高锂离子电池硅基材料的循环性能,用高温固相热解法合成硅/石墨/碳复合材料.采用XRD、循环伏安和充放电技术表征其结构和电化学性能.考察不同的粘结剂体系和极片热处理对材料电化学循环性能的影响.结果表明:采用水性粘结剂可以提高材料的电化学性能;对极片进行热处理也可以很好地提高电极的循环稳定性.首次脱锂比容量为970.5 mAh/g,40次循环后,脱锂比容量仍高达822.1 mAh/g.     

锂离子电池硅/石墨复合负极材料的制备及性能研究

锂离子电池发展的重要目标之一是高容量的负极材料,而硅材料以其高达4 200 mAh/g的理论比容量成为研究热点;但是硅负极材料有较大的体积效应,从而造成其电化学循环性能的快速下降,限制了其在生产中的应用.本研究以纳米硅与石墨不同比例的掺杂,通过高能球磨与退火处理,表明当硅与石墨比例为2：1时,首次放电比容量可达2 136.4 mAh/g,同时首次的充放电效率为85.5%; 经过35次循环之后,其可逆容量的保持率85.3%,具有良好的电化学性能.硅/石墨复合材料良好的电化学性能,使其在锂离子电池负极材料的生产及应用中具有重要研究价值.     

锂离子电池硅基负极材料预锂化技术的研究进展

硅基负极材料由于具有比容量高、安全及商业发展前景好等优点而受到业界广泛关注,但锂离子电池硅基负极存在循环寿命短和首次库仑效率低等问题,采用硅基负极预锂化技术可有效改善这类问题。综述硅基负极材料预锂化技术的最新研究进展,着重阐述稳定的金属锂粉末、电化学预锂化、添加剂预锂化及机械预锂化等技术,并展望未来硅基负极预锂化的研究方向。     

锂离子电池硅基负极材料表面和界面调控的研究进展

在锂离子电池众多负极材料中，硅具有超高的理论比容量（4 200 mA·h/g）和较低的嵌锂电位（约为0.4 V vs Li/Li+），是制备高能量、高功率锂离子电池理想的负极材料。然而，在嵌/脱锂过程中，硅负极巨大的体积变化造成电极材料严重的结构破坏和快速的容量衰减。梳理了硅作为锂离子电池负极材料的储锂机制、结构演变、界面反应和动力学行为等方面的研究，总结了表面和界面改性在锂离子电池硅基负极材料中应用的最新进展，阐述内容主要包括硅电极的表面修饰、电解液的优化和黏结剂的开发等，并对硅负极材料表面和界面改性进行了展望。     

多孔碳包覆硅微球于锂离子电池负极中的应用

为了缓解纯硅负极材料在充放电过程中带来的巨大体积效应并降低电解质与电极之间的副反应程度,提出了一种简单高效的硅碳复合材料合成方法 .以P123为分散剂、葡萄糖为碳源,利用水热法制备P-Si/C复合材料.结果表明,制备得到的复合材料可以极大地缓解充放电过程中产生的体积效应.当复合材料作为锂电池负极时,其首次放电比容量为1 800 mA·h/g,在500 mA/g电流密度下经100次循环后,其放电比容量能够稳定维持为521 mA·h/g,呈现出良好的循环性能.     

多孔碳包覆硅微球于锂离子电池负极中的应用

为了缓解纯硅负极材料在充放电过程中带来的巨大体积效应并降低电解质与电极之间的副反应程度,提出了一种简单高效的硅碳复合材料合成方法.以P123为分散剂、葡萄糖为碳源,利用水热法制备P-Si/C复合材料.结果表明,制备得到的复合材料可以极大地缓解充放电过程中产生的体积效应.当复合材料作为锂电池负极时,其首次放电比容量为1 800 mA·h/g,在500 mA/g电流密度下经100次循环后,其放电比容量能够稳定维持为521 mA·h/g,呈现出良好的循环性能.     

锂离子电池负极材料多孔硅/硅铁合金的制备及性能

为改善锂离子电池硅负极材料的电化学性能,利用镁热还原法制备了不同铁掺杂量的多孔硅/硅铁合金复合材料,并对其结构以及在锂离子电池中的充放电性能进行了研究.材料均呈现多孔结构,硅铁合金均匀分布在孔道内部.多孔硅/硅铁合金复合材料具有较好的循环稳定性,在0.1C倍率下循环100圈后可逆容量为1 133.5 m A·h/g,容量保持率为66%;在1C倍率下可逆容量仍可以达到776.9 m A·h/g.     

以稻壳灰为硅源制备SAPO-34分子筛

以不同温度条件下焙烧得到的稻壳灰为硅源, 采用水热法合成SAPO-34 分子筛, 考察了不同温度条件下焙 烧得到的稻壳灰中的二氧化硅的形态及其活性, 并进一步研究其对合成所得SAPO-34 晶体结构、形貌的影响。采用 示差同步扫描热分析仪(TG-DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X 射线衍射仪(XRD) 和扫描电镜(SEM) 等对稻壳灰 及合成的SAPO-34 分子筛的微观结构及形貌进行表征。结果表明: 不同温度条件下焙烧得到的稻壳灰中二氧化硅 的形态和活性差异较大, 对后期合成的SAPO-34 分子筛的晶形有着较为显著的影响。稻壳最佳焙烧温度为600 ℃, 该温度下得到的稻壳灰有利于SAPO-34 晶体的合成, 且合成的SAPO-34 分子筛结晶度最好。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_(5-x)Co_xO_(12)的结构与电化学性能

主要采用溶胶凝胶法合成Li4Ti5-xCoxO12负极材料,通过XRD、SEM和电化学测试手段,系统的研究了尖晶石型Li4Ti5-xCoxO12的结构和电化学性能.结果表明:0.06≤x≤0.24的样品均为纯相尖晶石型结构,掺杂Co3+对晶粒的生长有抑制作用,但团聚现象明显;引入Co元素降低了样品的首次放电比容量,但是没有影响样品的循环稳定性.     

以稻壳为原料制取氟硅酸钠

稻壳燃烧后的灰分中含硅酸酐和无定形硅达９５％，与萤石粉充分混合，在浓硫酸的作用下生成气态ＳｉＦ４和硫酸钙ＳｉＦ４经水吸收得固相硅胶和氟硅酸溶液，氟硅酸溶液与食盐作用生成氟硅酸钠和盐酸，因过程中的中间产品为气相，故最终产品的纯度一步可达９９％，收率为６２％，本法对以稻壳为燃料装置中灰渣的利用有很大的意义。     

锂离子电池硅电极新型粘合剂的研究进展

硅(Si)作为目前理论容量最高的一种负极材料,被认为是最有前景的一种锂离子电池负极材料,但较大的体积膨胀和较差的导电性限制了其在锂离子电池当中的应用。在硅电极体系中,选择一种合适的粘合剂对于硅电极的机械完整性和电子完整性起着至关重要的作用。总结了硅负极材料的容量衰减机理,介绍了粘合剂结构的不同对硅电极性能的影响以及新型的导电粘合剂在硅电极方面的应用。     

稻壳制备超细二氧化硅新工艺

研究以稻壳为原料,经过预处理、燃烧、后处理、粉碎过程,制备超细二氧化硅新工艺.过程可回收稻壳燃烧热能,治理稻壳灰造成的污染.通过单因素实验与正交实验,确定过程的最佳工艺条件为:盐酸浓度为1.3mol/L,酸浸泡时间为24 h,燃烧温度为650℃,燃烧时间为5 h,后处理剂体积分数为25%.此条件下可制备得到白度为90.5,二氧化硅含量为98.62%,平均粒径为0.96 ltm的优质超细二氧化硅.     

稻壳热解特性及其动力学研究

研究不同粒径的稻壳以及其在不同的升温速率下的热解特性。从TG和DTG图上可看出,粒径为0．88～0．38mm的稻壳的失重率（约60％）最大,粒径在0．08mm以下的失重率最小（约55％）;随着升温速率的增加,TG和DTG曲线向高温侧移动,热流率逐渐增大,最大失重速率对应的温度升高,而最大失重速率降低。采用FWO法和Popescu法计算了稻壳热解的动力学参数并确定最佳机理函数。     

稻壳暗管在改良低湿地中的应用

黑龙江省宝清县三江水利试验站稻壳暗管排水资料表明，稻壳暗管既能排出地表残留水、水壤过湿水分稻壳腐乱后，又能增加上壤有机成分，改善作物生态环境，促进作物生长，提高作物产量，是改良低湿地有效的技术措施。     

获得多孔硅蓝绿光发射的新方法

对多孔硅进行“胺液浸泡 快速热氧化”处理 ,光致发光谱显示 ,经处理样品的发光峰值波长短到 5 0 0nm ,而且在干燥空气中存放 160d后 ,发光强度变化很小。红外吸收谱表明 ,处理后的多孔硅的主要成分是硅和氧 ,胺液没有在发蓝绿光的样品中留下残迹 ,电子自旋共振谱表明 ,这种蓝绿光样品有相当低的悬挂键密度。这些结果揭示 ,量子限制效应和表面态在多孔硅蓝绿光发射中起着关键性的作用。这种制备发蓝绿光样品的方法简单易行 ,成功率可达 70 %。     

Study of Kinetic Characteristics for Drying Rice Husk

Rice husk (biomass fuel) samples have been dried in drying oven and a series of drying curve for illustrating moisture migration of rice husk have been obtained. It is first research for rice husk drying, and it can provide reference of fuel processing for different boilers which require rice husk with various water contents. In this paper, we apply Page equation to reflect the drying process and obtain drying characteristic curve, then analyze the drying law. Kinetic analysis of the results of moisture migration test has been done, after which, effective moisture diffusion coefficient, activation energy and drying kinetic equation of rice husk samples are obtained in test temperature range (80-130 ℃). And these results show specific influence law of temperature for effective moisture diffusion coefficient.