CNT@PP膜的制备及其在锂金属电池中的应用

为解决锂金属作为负极时锂金属/电解液界面的不稳定性和锂金属表面可能出现的锂枝晶生长问题,利用聚乙烯亚胺(PEI)与聚丙烯酸(PAA)的静电吸引作用包覆碳纳米管(CNT),通过真空抽滤的方式制备了PEI与PAA包覆CNT(CNT@PP)膜,对其微观形貌和分子结构进行表征,并将CNT@PP膜作为锂金属负极的保护层组装为电池,对电池的循环稳定性能、倍率性能和循环性能进行测试。结果表明：PEI和PAA均匀附着在碳纳米管上,并形成纳米级孔道结构;PEI与PAA具有强静电作用;在1.0 mA/cm²的电流密度下,Li‖Li对称电池能稳定循环250 h,表明CNT@PP膜有利于锂的均匀沉积和界面稳定;在全电池恒流充放电中,CNT@PP膜能明显提高全电池的倍率性能,2.0 C下比容量达91 mAh/g,而无保护电池的比容量仅为22 mAh/g;在0.5 C长循环测试中,CNT@PP膜保护的电池可稳定循环200圈,并有75.21%的容量保持率。该研究表明,CNT@PP膜可以有效地保护锂金属负极,是改善锂金属电池的可行策略。     

锂硫电池负极保护策略研究进展

锂硫电池因具有能量密度高、成本低等优势,成为未来电动汽车和新型储能设备的潜在选择.负极保护成为近期研究热点,通过负极优化可有效缓解锂枝晶带来的电池循环寿命降低问题.从电解液添加剂和负极结构设计两方面介绍了锂硫电池负极保护的策略,并对其作用机理进行简述.最后,对锂硫电池负极保护的策略发展进行展望.     

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。     

锆掺杂钛酸锂负极材料的电化学性能研究

采用高温固相法制备锆掺杂钛酸锂负极材料,改变锆的掺杂量得到Li₄Zr_5xTi₍5(1-x))O₁₂(x=0.01,0.03,0.05)材料作为负极材料组装成电池,研究不同锆掺杂量对电池性能的影响,以期提高钛酸锂在高倍率下的放电比容量和循环容量保持率。     

钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,但导电性差和锂离子扩散率低等问题限制了其广泛应用.在介绍钛酸锂主要制备方法的基础上综述了国内外对于该材料作为锂离子电池负极材料的改性方法,包括体相内的金属离子掺杂、碳包覆和氮化处理等表面改性手段以及材料粒子的大小和形貌控制等.除了体相内锂位的掺杂对材料性能提升不明显外,导电层包覆和颗粒纳米化对材料性能都有较大的提高,因此对于钛酸锂体相内氧位或锂位的掺杂是比较有价值的研究方向.要同时提高材料的离子导电率和电子导电率必须从多个方面综合考虑和设计.     

MOFs及其衍生物在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因高比容量、高能量密度、低成本和环境友好等显著优点，有望成为取代锂离子电池的下一代高比能电池。然而，锂硫电池的实际应用严重受限于电极材料中存在的系列问题，如较低的离子/电子传导性、多硫化物的穿梭效应、充放电中较大的体积变化和锂负极的稳定性等。将硫与各类载体材料结合来提高活性材料的利用率和电池循环稳定性成为当前的研究热点。在已报道的各类载体材料中，具有丰富的孔道和开放活性位点的金属有机框架及其衍生物材料因其优异的结构特点引起了人们的广泛关注。总结了金属有机框架及其衍生物在提高硫正极循环稳定性中的应用进展，并对其在锂硫电池中的发展趋势进行了展望。     

锂离子电池负极材料的研究现状及研究方向

在简要介绍锂离子电池的工作原理的基础上,对锂离子电池负极材料的研究现状进行分析,比较各种负极材料的优缺点,并对未来的研究方向进行展望,指出对各类锂离子电池负极材料,应该结合其优缺点,有针对性和侧重点地单独研发,如开发高容量型合金负极、高功率/高安全型钛酸锂负极以及低成本型金属氧化物负极材料。     

有机电解液型锂空气电池空气电极研究进展

有机电解液体系的锂空气电池因其超高能量密度受到广泛关注.为寻求高性能、安全实用的锂空气电池,国内外就正极材料、催化剂、电解液和锂负极等开展了大量研究,其中空气电极的优化、电解液的稳定性是锂空气电池高性能发挥的关键.介绍了近年有机电解液锂空气电池空气电极上的反应机理、空气电极影响因素、正极材料和催化剂等最新研究进展,分析了各类多孔材料和催化剂的优缺点,及其对电池电化学性能的影响,结合本课题组研究成果,指出了锂空气电池空气电极的发展方向,即结合新型复合氧化物催化剂,构筑独特的多孔电极结构,以实现高容量、长寿命的锂空气电池.     

电极材料与添加乙腈的LiBOB的兼容性研究

采用循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒流充放电测试的方法研究了双乙二酸硼酸锂(LiBOB)电解液体系在常温下与正负极材料的兼容性及正极材料的倍率性能,并考察了乙腈(ACN)对LiBOB电解液体系电化学性能的影响.结果表明:正极材料LiFePO4在LiBOB电解液体系中,表现出良好的电化学性能,添加乙腈能够改善其充放电循环稳定性.负极材料SCMG(shape controlled micro-graphite)在LiBOB电解液体系中能够形成稳定有效的固体电解质界面(SEI)膜,且首次循环的可逆比容量略有提高,但乙腈的加入使循环的稳定性变差.     

高质量密度储氢材料-氨基化合物的合成

采用真空蒸发法制备了氨基化锂LiNH2(+2·LiH)薄膜,即首先将Li真空镀膜到金属基板上,然后经氮化、氢化处理合成LiNH2薄膜.此外,真空蒸发法也用于Mg部分置换Li后薄膜的制备.实验结果证明,与传统的粉末状试样相比,薄膜状试样能够在更低的温度下释放出氢气.研究表明采用包括真空蒸发法等非传统方法合成金属络合物储氢材料对进一步提高其储放氢特性具有良好的效果.     

Al_2O_3包覆对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的电化学性能影响

采用水热法合成富锂三元正极材料,探究了最佳包覆比例下Al_2O_3包覆对材料的电化学性能影响.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了富锂三元正极材料的表面形貌和结构,通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)技术分析了材料电化学性的影响因素.结果表明,通过异丙醇铝水解制得了氧化铝包覆层,提高了材料的比容量,稳定了材料的结构.     

超声辅助喷射电沉积Ni-Gns复合镀层制备工艺

针对传统的石墨负极存在着比容量低、充电时体积膨胀大导致电极结构不稳定、倍率性能差等缺点,提出采用镍-石墨烯纳米薄片(Ni-Gns)复合镀层作为锂离子电池负极材料的解决方案.为验证该材料的性能,创新研制超声辅助喷射电沉积实验装置,在不同的工艺条件下制得Ni-Gns复合镀层,并制成电池负极.采用正交实验法,以电极充放电循环50次后的放电容量为评价指标,测定最优的电沉积工艺参数组合.结果表明,电沉积参数显著性顺序为:Gns的掺量m镀层厚度h电流密度D镀液温度T,最优数值组合为:m=0.75 g·L~(-1),h=30μm,D=33 A·dm~(-2),T=35℃.观察在此条件下制得的镀层的表面形貌和微观结构,发现Ni-Gns复合镀层结构致密,界面结合良好,Gns在其中弥散分布;给出碳族纳米纤维(晶须)作为增强相的过渡族金属-碳族复合材料电沉积过程机理模型.研究认为:超声波起到提升电沉积效率、改善镀层组织结构的作用;在功率超声和电沉积的协同作用下,Ni(基体相)和Gns(增强相)之间形成由"镍桥"搭接构成的密集且分布均匀的"逾渗导电网络",结合Gns的多层细密蜂窝状薄片结构和自身优异的力学、电化学性能,因此该材料的导电性能优异、结构稳定,适合用作锂离子电池负极材料.     

新型锂储藏合金负极材料研究进展

合金型锂离子电池负极材料由于容量高、安全性好而受到了极大的关注，最有希望取代碳材料在下一代高性能锂离子电池中得到应用．笔者着重介绍了以锡合金为代表的锂储藏合金的研究进展，以及最新的纳米技术和薄膜技术在研究过程中的应用．由于新技术的应用，解决了合金材料在充放电过程中由于体积膨胀而粉化的缺点，锂储藏合金材料的研究取得了突破性的进展，循环寿命已经达到了300周以上，离实际应用仅一步之遥．锡基合金负极材料是最有竞争力的下一代锂离子电池负极材料之一。     

泡沫铅板栅对VRLA电池充电接受能力的影响

以泡沫铅和铸造板栅为负极集流体,组装阀控铅酸(VRLA)蓄电池,并进行充放电循环测试,结果表明:在填涂相同的负极活性物质条件下,泡沫铅VRLA电池不仅负极活性物质利用率、容量高,并且充电接受能力好.对放电态的两种板栅负极分别进行循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)测试和SEM观察,并采用计时安培法测量了两种负极的真实表面积.结果表明,放电态泡沫铅负极的氧化峰的峰值电势较负,还原峰的峰值电势略正,泡沫铅负极氧化峰、还原峰的峰值电流更大,放电态的泡沫铅负极的电化学反应电阻小,真实表面积大,活性物质中的PbSO4结晶颗粒较小,表明泡沫铅有利于提高VRLA电池的充电接受能力.     

锂离子电池硅基负极材料研究现状与发展趋势

硅基负极材料因具有高电化学容量是一种极具发展前景的锂离子电池负极材料.评述单质硅、硅-金属合金、硅-碳复合材料以及其他硅基复合材料作为锂离子二次电池负极材料的最新研究成果,分析锂离子电池硅负极材料存在问题,探讨硅基负极材料的合成、制备工艺以及未来硅基材料的研究方向和应用前景.分析结果表明,通过硅的纳米化、无定形化、合金化及复合化等技术手段,实现硅基负极材料同时兼备高容量、长寿命、高库伦效率和倍率性能,是未来的主要发展方向.     

锂-氧电池用石墨烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究

为有效提升锂氧电池的电化学性能,以钴铝复合金属氢氧化物(Co Al-LDH)作为催化剂,研究其对锂空气电池性能的影响.采用工艺简单、成本低廉的共沉淀法将其与石墨烯复合后,制备出r GO/Co Al-LDH纳米复合材料,并将其应用于锂氧电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、同步热分析和扫描电镜对材料结构进行表征,利用恒流充放电测试、交流阻抗测试(EIS)和线性伏安扫描(LSV)对电池电化学性能进行表征.研究结果表明:制备得到的纳米复合材料可明显提升氧还原反应(ORR)的催化活性,首次放电容量达到2 662 m A·h·g~(-1),与单纯石墨烯相比提高了51.5%,同时充电电位降低了430 m V.循环过程中电池库伦效率较高,电池循环性能得到显著改善.     

最新的锂金属电池

中科红叶电子公司开发最新的锂金属电池项目，得到了中国电池工业协会的批准。 　　锂金属电池比锂离子电池同体积时容量大 30％左右，同重量时能量高 30％左右。由于锂金属电池的正极不需要化学加工和电池不需要进行化成工艺，其成本要比锂离子电池低 40％左右，将取代电压为 3. 6伏的锂离子电池成为今后手机的主要配套电池。 其薄型工艺，可加工成厚度只有 5毫米的电池而取代固态锂电池。用该工艺生产的笔记本电脑电池，长 30厘米、宽 20厘米、厚度 0. 5厘米，既可作为笔记本电脑的底盖，其高达 8AH的电容量，又能使笔记本电脑的工作时间…     

锂离子电池负极材料 Na2Li2Ti6O14的嵌脱锂过程动力学研究

为了研究钛酸钠锂(Na2Li2Ti6O14)负极材料嵌脱锂的动力学行为,用溶胶-凝胶法合成 Na2Li2Ti6O14负极材料,采用 X 射线衍射法(XRD)和电子显微镜(SEM)分别对材料进行物相分析和微观形貌的观察.采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)和恒电流间歇滴定法(GITT)研究了 Na2Li2Ti6O14的电化学性能和嵌脱锂过程动力学.研究结果表明,制备的 Na2Li2Ti6O14材料纯度高,结晶度良好,循环稳定性好;由不同扫描速率的循环伏安法测出的 Na2Li2Ti6O14中锂离子在氧化、还原峰对应的化学扩散系数 Da和 Dc分别为7.3×10-11和7.8×10-11cm2/s;由恒电流间歇滴定技术测得的锂离子在 Na2Li2Ti6O14电极中的扩散系数为10-11~10-8cm2/s.     

衬底效应对LiTaO3薄膜制备的影响

用溶胶凝胶法在N型硅、P型硅、石英、铂、镍衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,用XRD和SEM对钽酸锂薄膜性能参数进行了表征;发现掺杂少量环氧树脂能提高钽酸锂薄膜的均匀性,改善薄膜与衬底的粘附性;研究了衬底效应与薄膜厚度的关系,薄膜厚度超过0.2 μm,Ni衬底的XRD峰值强度几乎不再出现,说明衬底对薄膜初始结晶取向有重要影响;利用不同衬底上生长钽酸锂薄膜,XRD研究结果表明:N型硅、P型硅、石英衬底上只能制备多晶钽酸锂薄膜,铂衬底上制备的钽酸锂薄膜在(012)晶向有强大的择优取向性,镍衬底上制备的钽酸锂薄膜有更好的C轴择优取向性,C轴择优取向系数可达0.082。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。