硅基锂离子电池负极材料研究进展

作为锂离子电池负极材料,硅基材料具有较高的理论比容量、适中的嵌/脱锂电位、与电解液反应活性低等特点,成为最有前景的锂离子电池负极材料之一。然而由于其巨大的体积效应和较低的导电性导致其商业化应用具有相当的挑战性。本文综述了近年来为改善硅基材料的缺点而做的一些研究,展望了硅基材料作为锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电池锑基负极材料研究进展

锑具有首次嵌／脱锂容量大等优点，是制备大容量高安全性锂离子电池负极潜在的优良材料。本文介绍了此系列材料的制备方法、特性及其用途。     

锂离子电池铁基二元复合金属氧化物负极材料研究进展

铁基二元复合金属氧化物(MFe2O4,M=Zn,Co,Ni……)是一种极具应用前景的新型锂离子电池负极材料,具有价格低廉、无毒、理论比容量高,环境友好等优点。本文对Zn Fe2O4、Co Fe2O4、Ni Fe2O4等铁基二元复合金属氧化物锂离子电池负极材料的制备方法、微结构和电化学储锂性能的研究现状进行了综述,针对其实际应用中所存在的主要问题,提出了相应的改善方法和应对策略,并展望了其广阔的应用前景。     

锂离子电池锡基负极材料研究进展

锡基负极材料容量高,安全性好,是目前动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点。本文综述了近年来国内外在锂离子电池锡基各类负极材料方面的研究进展。重点介绍了它们的电极反应机理,材料合成方法及电化学性能,分析阐述了它们各自存在的优势和不足,总结了现有材料的改性手段。提出制备炭包覆锡基纳米颗粒的复合材料或者核壳、多孔等特殊结构的纳米级锡基材料,并在负极极片中预先引入金属锂,将是解决问题的最佳手段。指出锡基材料作为锂离子电池负极材料具有良好的商业化发展前景。     

锗基锂离子电池负极材料的制备及研究进展

随着便携式电子产品及电动汽车的快速发展,提高锂离子电池能量密度和功率密度的研究日益增多,其中负极材料作为锂离子电池必备部件之一已成为重要的研究方向。商用的石墨负极因理论容量较低限制了其应用,锗具有较高的理论比容量和优异的物理化学性质,成为锂离子电池负极材料的研究热点。本文介绍了不同形貌和组成的锗基纳米负极材料的制备方法以及国内外的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。     

硅与氮化钛纳米复合材料作为锂离子电池负极的吸放锂性能研究

采用直流电弧等离子体方法合成了硅与氮化钛纳米复合材料,利用XRD,TEM等手段研究了其微观结构.结果显示,得到的纳米颗粒由Si和TiN以及部分Cu0.1Si1.9Ti组成,其形状为球形,颗粒尺寸大多分布在10～50 nm之间.用恒流充放电的方法研究了其作为锂离子电池负极的电化学行为,在锂的嵌入硅镍纳米颗粒的过程中,Si充当活性中心,而其中的TiN和Cu0.1Si1.9Ti作为惰性成分,不与Li反应,充当缓冲基体及导电剂的作用.当电流密度为150 mA·g-1时,电极的循环稳定性最好,首次可逆容量为737 mAh·g-1,20次循环后容量仍为542 mAh·g-1.在0.05～0.8V的电位区间的循环稳定性是最好的.     

二元锰基复合金属氧化物锂离子电池负极材料的研究进展

在现有的各类锂离子电池(LIBs)负极材料中,二元锰基过渡金属氧化物材料(AMn_2O_4,A=Zn,Co,Ni等)已经被证明是较为理想的锂离子负极材料,以ZnMn_2O_4、CoMn_2O_4、NiMn_2O_4 3种负极材料为例,介绍了AMn_2O_4负极材料的储能机理、合成方法、以及结构-储锂性能之间构效关系,并提出了各材料目前存在的问题和相应的解决方案,以促进其在锂离子电池市场上的进一步推广和应用。     

锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展

石墨是目前商业化锂离子电池应用最广的负极材料,日益增长的市场需求对石墨负极材料的储锂性能提出了更高的要求。概述了锂离子电池的工作原理和石墨嵌锂机制,针对石墨负极材料理论比容量(372 mA.h/g)较低和电解液兼容性较差等问题,总结了近年来石墨负极材料的改性手段,主要分为表面改性和结构调控等2类,其中表面改性技术包括氧化和卤化处理,特点是通过调控界面化学性质,可增强石墨结构的稳定性,促进稳定SEI膜的形成,但对于石墨储锂容量的提升非常有限;结构调控包括剥层法和缺陷构筑法,特点是通过扩大石墨层间距、降低石墨维度及在石墨结构上构筑缺陷,从而增加锂离子的活性位点,提供更多锂离子扩散通道,缓解循环过程中的体积变化,改善石墨与电解液的相容性,显著提升石墨的储锂性能。最后对石墨负极材料的未来发展趋势进行了展望。     

电沉积法制备Sn-Co-C锂离子电池负极材料

分别采用柠檬酸和乙二胺四乙酸(EDTA)作为络合剂在CoCl2、SnCl4溶液中用电沉积方法制备Sn-Co合金电极,然后在相同条件下在镀液中加入硬碳制备Sn-Co-C复合电极.充放电测试结果显示,EDTA作为络合剂时镀层循环性能明显好于柠檬酸,且比容量也较高.Sn-Co合金电极循环30次比容量保持率达91.6%,加入硬碳的Sn-Co-C复合电极比容量及循环性能较之Sn-Co合金电极都有了较大提高.电子探针结果表明,EDTA作为络合剂的Sn-Co-C镀层中Sn、Co、C原子分数分别为61.8401%,22.3788%,12.5409%.SEM观察Sn-Co-C镀层表面为稳定的球状结构.     

高容量锂离子电池负极

日本大和化成研究所与兵库县立工业技术中心等单位协作 ,共同研制成了一种锂离子电池用的新型高容量负极材料 ,该负极是在铜箔的两面都用电镀法镀复上一层光亮锡合金镀膜。所采用的电镀浴液中添加了特殊的添加剂和微量金属元素 ,从而能够得到晶粒细小而且表面平滑的镀膜。这种负极的制造过程简化 ,工序缩短了 ,因而生产成本大幅度降低。使用这种负极的容量要比传统的碳负极容量大约高 1 7倍 ,并且在充放电过程中由于金属间化合物的生成而引起的体积变化很小 ,且与集电极的密合性很好 ,是制造高容量锂离子电池用的优质负极材料高容量锂离子电…     

锂离子电池硅/石墨/无定形碳复合阳极材料的制备及电化学性能表征

提出并制备了一种优化结构的硅/石墨/无定形碳复合材料,材料主要通过对硅、石墨和蔗糖的混合物进行超细粉碎和热解制备,硅基材料的电化学性能得到有效改善。研究了硅/石墨/无定形碳材料的形貌、电化学性能、循环稳定性,并对硅含量进行了优化。结果表明,将纳米硅材料负载在石墨碳基体上,结合高温热解技术,可以有效提高阳极材料的电化学性能。以石墨为缓冲基体、具备导电网络和非晶碳涂层的硅/石墨/无定形碳材料表现出良好的电化学性能。硅/石墨/无定形碳材料的非晶碳涂层可以明显降低硅与电解液之间接触损耗的可能性,并通过释放硅体积变化产生的应力来帮助保持材料的稳定性。     

锂离子电池含硫无机电极材料研究进展

锂离子电池含硫无机电极材料包括二元金属硫化物、硫氧化物、Chevrel相化合物、尖晶石硫化物、聚阴离子型磷硫化物等。综述了含硫无机材料作为锂离子电池电极材料的研究现状,展望其发展趋势,并指出聚阴离子型磷硫化物等新型材料的重大研究价值。     

天然石墨／锑复合材料作为锂离子电池负极材料嵌／放锂性能研究

研究了用简单混杂和球磨方法制备的天然石墨／锑复合材料作为锂离子电池负极材料的嵌／放锂性能以及循环过程中嵌／放锂容量衰减机理。复合材料中的锑以独立的可逆嵌／放锂反应参与吸／放锂过程并显著提高复合材料的嵌／放锂容量。较大颗粒的锑在嵌／放锂过程中体积剧变导致颗粒破碎、电接触恶化而渐渐失去嵌／放锂活性，因此由简单混杂所获得石墨／锑复合材料在循环过程中容量逐渐降低；采用球磨方法在天然石墨颗粒表面形成弥散分布的小颗粒锑则能获得具有较高可逆容量和较好的循环稳定性的石墨／锑复合锂离子电池负极材料。     

金属锑薄膜用作锂离子电池负极的研究

采用磁控溅射方法制备金属锑薄膜,并把它作为锂离子二次电池负极进行研究。研究发现,通过磁控溅射比较容易控制条件得到符合条件的锑薄膜,并且薄膜锑有较平的吸放锂平台。另外,不同厚度对锑薄膜的吸放锂性能有较显著的影响,较薄的锑薄膜有着更好的电化学吸放锂性能,经过15 个循环后其脱锂容量仍保持在400 mAh·g-1 以上。     

锑基合金电化学嵌锂性能研究

采用高温熔炼方法后机械球磨和机械合金化方法分别制备了CoFe_3Sb_(12)和FeSb_2合金粉末,并对其电化学嵌锂性能进行了研究。研究发现,FeSb_2 的首次可逆容量为394 mAh·g-1,比CoFe_3Sb_(12) 的首次可逆容量(485 mAh·g-1)低。但是FeSb_2 容量衰减的速度要远远小于CoFe3Sb12。FeSb2 的容量保持率在第10 个循环时仍保持在70%以上,而CoFe_3Sb_(12 )却只有50%左右。通过二者嵌锂性能对比研究表明,减少嵌锂活性中心能有效地缓解合金类负极材料在循环中的容量衰减现象。     

Electrochemical Behavior of Fe—Based Coatings Containing Amorphous Phase Prepared by Electric Arc Spraying

采用倒相法在Cu箔上制得与Cu箔结合牢固的PAN与石墨多孔复合膜,以其作阴极、纯Sn作阳极进行脉冲电沉积, Sn通过多孔复合膜的微孔沉积在铜箔上,然后在氩气气氛中热处理,得到具有复合结构的Sn基合金电极(碳膜隔离的Cu-Sn合金),用作Li离子电池的负极. SEM和EDS能谱分析以及模拟电池的电化学性能测试结果表明:与通常的在裸Cu箔上直接电沉积Sn并热处理的Sn电极相比,这种具有复合结构的Sn电极热处理后具有更好的循环性能和更高的循环容量,首次放电容量达到538.3 mA·h/g,50次循环后充电(Li离子的脱出)循环容量保持率仍有85.5%.