锂离子二次电池多孔集流体的制备与应用

金属基负极材料具有超高的理论容量,是新一代锂离子二次电池理想的负极材料。但是,金属基负极材料在充放电过程中会产生严重的体积膨胀,从而导致负极材料的粉化和脱落,使其循环性能迅速恶化。采用多孔集流体能够充分利用三维连通的孔隙和高的比表面积来显著提高锂离子二次电池的循环性能和能量密度,是缓解金属基负极材料体积膨胀的有效方法之一。本文总结了近年来微米多孔、纳米多孔和双尺度多孔集流体的制备方法及其在锂离子二次电池中的应用。     

锂离子二次电池负极材料的发展

综述了锂离子二次电池负极材料的研究和进展。介绍了石墨,改性石墨,焦炭,热解炭和纳米级碳材料的研究,比较了各类碳材料的性质。也对锡基材料做了介绍,包括锡的氧化物,锡的复合氧化物和锡盐。同时还概述了其它的一些可以作为锂离子二次电池的负极材料。     

非碳锂离子电池负极材料研究进展

自从1958年美国加州大学的一位研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后,锂离子电池的研究开始引人注目。然而,锂离子电池的实用化研究却经历了很长的时间。直到1990年,日本索尼(Sony)公司成功地采用碳材料作负极、氧化钻锂作正极、高氯酸锂-碳酸乙酯+碳酸二乙酯(LiClO4-EC+DEC)作电解质,研制出新一代实用化的新型锂离子二次电池——液态锂离子电池(LIB)。从此,锂离子电池便以其比能量高、电池电压高、工作温度     

锂离子电池用聚萘负极材料的制备及电化学性能

采用3,4,9,10-二萘嵌苯四酸二酐(PTCTA)为原料,经高温自由基聚合、气相沉积、脱氢、石墨化工艺制得锂离子电池用聚萘(PPN)负极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、激光显微拉曼光谱等检测技术对PPN负极材料的结构和表面形貌进行了分析与表征,研究了PPN作为锂离子电池负极材料的电化学行为。结果表明,PPN负极材料具有类似石墨的多片层结构,电化学测试表明,PPN负极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能;在50mA/g电流密度下,PPN负极材料首次放电比容量为368.4mAh/g,经过200圈循环之后,PPN负极材料的放电比容量仍保持在300.3mAh/g。结果显示PPN适用于做锂离子电池负极材料。     

锂离子二次电池负极用碳材料及其储锂机理

碳和石墨用作锂离子二次电池的负极,其性能很大程度上取决于碳、石墨负极材料的微结构和结晶度。介绍了负极碳材料及其储锂机理,并对今后的发展进行了展望。     

石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。本文介绍了石墨烯负极材料、金属/石墨烯复合材料、金属氧化物/石墨烯复合材料和其他石墨烯复合材料的研究现状,阐述了石墨烯作为负极材料的优越性,展望了石墨烯及其复合复合材料在锂离子电池负极材料中的应用前景。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅负极材料具有很高的理论比容量(4200mAh/g),但充放电过程中巨大的体积变化导致其循环性能很差,同时较低的电导率以及与常规电解液的不相容性等因素限制了硅作为负极材料在锂离子电池中的应用。因此,目前大部分研究人员都致力于解决其循环性能差的问题。综述了近年来改善硅基负极材料性能的最新进展,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

锂离子二次电池负极材料的研究综述

总结了在碳材料、合金材料和复合材料等3个锂离子电池负极材料研发的主导方向上的开发情况和它们各自特点,描述了目前的研究所面临难题,给出了锂离子电池负极材料研发取得重大突破的可能途径和建议.     

锂硫聚合物二次电池关键材料研究进展

报告了在复合型纳米硫正极材料、纳米储锂合金负极材料和用原位合成工艺掺入纳米二氧化硅的凝 胶型聚合物电解质的研制方面所取得的进展;所研制的复合型纳米硫正极材料与凝胶电解质及锂金属负极配合 制成扣式实验电池进行测试,容量已达到７００mAh桙g,发现该材料放电电压是现有锂钴氧材料放电电压的一半, 双电池串联可以与现有锂钴氧材料电池互换;采用微乳液新工艺合成的Cu－Sn纳米合金材料,以石墨与金属锡 复合的材料,以及以金属氧化物作为原料,采用乳液法制备碳微球镶嵌金属锡的球形复合材料等高容量负极材 料取得了较大的进展     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

由于硅负极不能在商业上大规模应用,研究者采用多种改性制备方法,提高硅基负极材料初始放电容量和循环性能。综述了近年来改善硅基负极材料性能的几种制备方法,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究EI北大核心CSCD

锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾.因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能.人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极.本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合.     

锂离子电池炭阳极材料的研究进展

解释了锂离子二次电池的工作原理。锂离子电池阳极活性材料为炭—石墨，阳极容量是制约锂离子二次电池关键因素。阐述了影响阳极容量的各个因素，详细介绍了已经在使用的阳极材料的性能和特点。各种热解硬炭材料正在成为新的研究热点，故介绍了各种高容量的热解硬炭材料的性能和结构，尤其是聚对苯撑的热解炭，以及他们的插锂机制。     

下一代二次锂电池发展趋势及展望

锂电池包括一次锂电池和二次锂电池,顾名思义,后者可循环使用而前者是一次性的。一次锂电池技术较为成熟,但只在一些特定用途上应用,目前市场很小。二次锂电池主要有2大类,一类是正极材料采用含锂的氧化物电池,通常称为锂离子电池;另一类是负极材料采用金属锂的电池,这一类电池主要包括锂硫电池和锂空气电池,以及目前尚未统一名称的一些新型二次锂电池。现阶段市场占据绝对统治地位的是锂离子电池。     

二次锂离子电池硫系正极材料研究进展

##正##发展高性能锂离子电池的关键技术之一是正极材料的研发,在锂离子电池充放电过程中,不仅要提供正负极嵌锂化合物往复嵌/脱所需要的锂,而且还要负担负极材料表面形成SEI膜(固体电解质界面膜)所需的     

全固态薄膜锂离子电池负极和电解质材料的研究进展

全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池的最新研究领域,薄膜化的负极、电解质材料是全固态薄膜锂离子电池的重要组成部分.主要对碳基材料、锡基材料、硅基材料,合金等全固态薄膜锂离子电池负极材料和电解质薄膜材料近几年来的研究状况进行了综述,并展望了其发展趋势.     

锂离子二次电池固体电解质材料发展现状及展望

简述了锂离子二次电池的发展、组成及工作原理。重点介绍了锂离子二次电池中聚合物电解质分类,导电原理、性能以及发展方向。作为新型锂离子电池的电解质材料,聚合物电解质的性能较液体电解质有更大的发展潜力。     

固态离子学的新应用

固态离子学是研究固体中快离子输运规律及其应用的科学。它是上世纪70年代发展起来的一门新兴学科, 重点研究具有快离子传导特性的固体电解质材料以及具有离子/电子混合传导特性的电极材料。近年来, 固体离子及混合导电化合物在二次电池、燃料电池、传感器、超级电容器、电色器件、太阳能电池等方面的应用取得了突破性进展, 锂离子电池在各种电子器件中的大规模应用及其新材料体系的发现[1-2]、钠硫电池在大规模储能应用中的领先地位、ZEBRA电池在储能市场上的崛起、固体氧传感器在市场上的稳步发展以及SOFC逐步迈进市场成为固态离子学领域一个个闪光点, 极大地促进了新能源利用、电动汽车开发以及智能电网建设等重大任务的实施, 多领域的科学家和工程技术人员投身到固态离子学的研究中。
　　在众多的新能源技术研究方向中, 高比能量二次电池的研究是当前热点, 也是目前电动汽车开发和智能电网建设公认的瓶颈技术。近几年, 金属电极电池技术的发展使人们对二次电池的未来充满了信心。以金属为负极的二次电池得益于金属电极本身极高的比容量。金属负极主要以碱金属锂、钠和碱土金属镁为代表, 其中锂的重量和体积比容量分别高达3860 mAh/g和2062 mAh/cm3, 远高于目前商业化的碳类负极材料, 成为未来高比能量二次电池的目标。近期, 以金属锂负极活性材料的锂硫电池和锂空气电池的研究在国内外如火如荼, 并不断取得进展。
　　这些电池不仅具有高比能量的特点, 更有价格低廉的绝对优势, 同时也存在尚需改进之处。(1)在锂硫电池方面, 美国Sion Power公司利用PolyPlus公司的锂负极保护膜技术, 有望实现锂硫电池能量密度500 Wh/kg及循环500次的目标[3]。就在近期, 英国Oxis Energy公司报道其研制的200 Wh/kg的锂硫电池预计循环1700~1800次后的容量维持率仍达80%, 该公司计划明年早些时候实现量产[4], 这无疑是对锂硫电池的有力推动。国内有众多研究锂硫电池的机构, 如防化研究院、国防科技大学、北京理工大学、上海硅酸盐研究所、南开大学等均研制了软包装锂硫电池[5]。上海硅酸盐研究所研制的硫电极在2C倍率下循环500次后比容量达到900 mAh/g以上。不过目前看来, 锂硫电池虽然前景良好, 但要在市场上展现其价值尚需开展很多工作。(2)在锂空气电池方面, 针对电解质隔膜、催化剂、载体等核心材料有大量的文献报道, 通过无碳电极设计以及基于LATP锂离子固体电解质的电池设计, 很好地改进了锂空气电池的基本性能[6-8], 但离实际应用还差距甚远, 其电池反应机理方面尚存在争议, 电池技术还没有取得公认的突破。然而, 以锂空气电池为代表的金属空气电池由于其极高的比能量仍是未来电动汽车无法抗拒的追逐目标。
　　金属负极电池的开发在很大程度上取决于固体电解质新体系和新型电极材料的开发, 固态离子学成为高比能量二次电池研究与开发必须掌握的一门重要的科学, 无论是已经获得规模化应用的LiCoO2和LiFePO4等锂离子电池正极材料, Na-β/β″-Al2O3、ZrO2等离子导体, 还是新近突破的Li10GeP2S12和Li7La3Zr2O12[1-2]等锂离子导体新体系, 都为实现锂金属电池新的突破以及锂电池的全固体化、从而从根本上解决锂离子电池的安全性问题奠定了坚实的基础。正因为如此, 锂离子电池的企业界也在大力拓展市场的同时, 不断关注新型二次电池以及固态离子学的进展, 仅以我国两年一届的全国固态离子学学术会议为例, 其规模也从1980年的数十人发展到2012年第16届全国会议的与会代表400余人, 其中近20%代表来自电池与材料企业。可以说, 未来固态离子学将越来越发挥其重要作用, 为新能源技术的发展保驾护航。     

锂离子电池电解质的最新研究进展

综述了近几年来电解质（即液态电解质和固态电解质）的研究进展，主要是介绍如何提高液态电解质的性能和固态电解质的性能。对液态电解质主要是电化学稳定性的提高，而对固态电解质则包括对离子电导率、电化学稳定、机械性能等的提高。虽然在锂离子电池中，对电池性能起决定作用的是电极材料，但只有对正、负极匹配合适的和性能好的电解质才能达到对锂离子电池性能的优化和提高。因而电解质性能的好坏对锂离子电池的性能有重要的影响。     

黑磷在离子电池中的应用研究进展

新型纳米材料黑磷呈二维折叠层状结构,具有独特的光电特性,其理论容量大、载流子迁移率高、氧化还原电位低、带隙可调,在电化学储能、光催化制氢、癌症靶向治疗等领域应用前景广阔。尤其是在电化学储能领域,因其高达2 596 mAh/g的理论比容量,已被作为锂离子电池与钠离子电池的负极材料得到了广泛的应用,是可充电电池理想的负极材料之一。综述了黑磷在离子电池领域的应用,旨在为后续黑磷的结构设计奠定基础,为储能领域蓬勃发展铺平道路。     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。