钠离子电池碳基负极材料研究进展

作为一种重要的下一代储能器件,钠离子电池正日益受到关注。目前其正极材料的性能已与锂离子电池相当,开发高性能的负极材料是制约其应用的瓶颈问题。本文综述了钠离子电池常用的负极材料(包括合金类材料、金属氧化物、硫化物以及碳材料)的最新研究进展,尤其是对不同维度的碳基材料在钠离子电池负极中的应用做深入探讨,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

钠离子电池负极材料的研究进展

钠离子电池具有资源丰富、成本低、效率高、化学性能稳定等优点,成为锂离子电池的理想替代品。主要阐述了钠离子电池负极材料的研究进展,包括碳基负极材料、低电压金属磷酸盐负极材料、合金类储钠负极材料、金属氧化物负极材料、钛酸盐类负极材料及其他负极材料,并对各类负极材料的性能进行了评价,最后对钠离子电池负极材料的发展方向做出了展望。     

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.     

基于可视化分析辅助探究钠离子电池硬碳负极研究进展

钠离子电池因成本低、安全性高等优势,已经成为当前储能领域的研究热点。为了明确钠离子电池硬碳负极的发展历程,解决钠离子电池初始库伦效率低、稳定性差以及高倍率性能差等问题,探索了硬碳中钠离子储存机制;运用CiteSpace可视化分析了钠离子电池的发展沿程,从材料设计、结构调控、功能设计及界面优化3个方面综述了硬碳负极的性能优化策略研究进展,并对现存硬碳储钠机制进行了总结与探讨。最后,对钠离子电池硬碳负极的发展方向进行了展望。     

绿色大规模制备甘蔗渣衍生的N/O双掺杂硬碳用作高性能钠离子电池负极

得益于丰富的钠资源和类似的插层化学性质,钠离子电池被认为是一种很有前途的锂离子电池替代者.生物质硬碳具有来源丰富、可再生的优点,是一种高性价比的阳极材料.本文采用简单两步法,机械球磨和炭化,将可再生甘蔗渣制备成硬碳材料.这种硬碳电极具有较高的可逆容量(315 mA?h/g),表现出优秀的电化学性能.此外,在全电池HC/...     

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。     

锂离子二次电池碳负极材料的研究进展

介绍了锂离子电池的发展历程、原理、特点和趋势,引出了负极材料开发的重要性,并根据近十多年来锂离子电池碳负极材料的研究成果,综述了在可石墨化碳、无定形碳、石墨等三个主导方向上的研究进展情况,总结了目前碳材料改性的优势和不足,提出了今后发展方向。     

锂离子电池硬碳负极材料的现状及展望

硬碳具有高容量,优异的倍率特性和良好的低温性能,成为电动车电池最具潜力的负极材料.综述了硬碳材料的研究和应用进展,指出任意堆积的石墨烯层结构决定了硬碳材料的性能;原材料和制备工艺会影响硬碳材料的规模化生产质量和应用.随着电动汽车产业的兴起和硬碳材料应用的增长,其相关应用研究将成为热点.     

Si基负极材料在锂离子电池中的研究进展

为了进一步增大锂离子电池的能量密度与功率密度,Si基负极材料已经得到了广泛而深入地研究。Si材料具有很高的比容量,低的电压平台,环境友好且储量丰富。然而,Si材料在充放电过程中会发生巨大的体积变化和形成不稳定的SEI膜,限制了Si基负极材料在锂离子电池中的实际应用。最近,针对Si材料作为锂电池负极材料上的缺陷而进行了大量的研究且取得了比较好的研究结果。     

钠离子电池正极材料研究进展

面对化石燃料日益枯竭、锂资源短缺等问题,钠离子电池以资源丰富、理论成本低、快充性能好、低温性能优异等优势被认为是发展新能源、大规模储能和低速电动交通工具中具有较大潜力的二次电池。钠离子电池正极材料是影响电池能量密度、循环性能、倍率性能等参数的重要因素之一,钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子类化合物、普鲁士蓝类化合物和有机类化合物。总结并介绍了钠离子正极材料,概括了钠离子电池的优劣势,分析了各类正极材料的自身特性和研究方向,对钠离子电池正极材料的发展方向进行了展望。     

碳纳米纤维作为电动汽车电池负极材料的研究

当前我国大力发展新能源电动汽车,开发高效的锂离子动力电池技术是至关重要的一环。采用简易的方法合成了硼掺杂多孔碳纳米纤维作为锂离子电池的负极材料,表现出优异的电化学性能;该电极材料在100mAg~(-1)条件下首次充电比容量达到1450 m Ahg~(-1)的比容量,且120次循环后仍保持1300 m Ahg~(-1)的比容量,甚至在500 m Ag~(-1)电流密度下,800次循环后仍有390 m Ahg~(-1)的比容量。该结构的硼掺杂多孔碳纳米纤维具有很大潜力,可以作为下一代动力锂离子电池的负极材料,且大规模应用。     

碳包覆石墨作为锂离子电池负极材料的研究

将天然石墨(NG)用浓HNO3氧化处理后,在其表面包覆柠檬酸,在惰性气体气氛下700℃处理18h,制得了包覆改性石墨.采用XRD及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了不同包覆比例对材料充放电性能的影响.XRD结果表明包覆改性对石墨的结构并没有明显的影响.充放电测试表明,与天然石墨相比,包覆改性石墨具有更好的电化学性能,其中又以石墨与柠檬酸质量比为2∶1时性能最好,其首次放电容量为345.1 mA h g1,经20次循环后容量仍保持在305 mA h g1以上,容量衰减率仅为11.01%.     

煤基碳负极材料在锂离子电池中的应用研究进展

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,电化学储能技术和相关产业得到了飞速发展,与此同时电极材料的需求也与日俱增。因此,如何利用来源广泛、成本低廉的前驱体制备高性能负极材料成为国内外研究的热点。煤炭因具有碳含量高、储量丰富和价格低廉等特点成为最有潜力的负极材料前驱体。近年来,研究者以煤炭为原料制备了无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯等负极材料,并对其在锂离子电池中的应用进行了深入研究。总结了三类典型的煤基碳负极材料在锂离子电池中应用的研究进展,并对其合成方法、优化改性及电化学性能等方面进行了综述,最后对煤基碳负极材料的发展及应用进行了展望。     

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.     

钠离子电池负极材料 SbSn/石墨烯复合物的合成及电化学性能测试

通过化学共沉淀法制备SnSb纳米合金,并以此为主体材料表面包覆石墨烯的核壳结构复合材料SbSn/rGO用作钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、EDS测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试分析材料的电化学性能。研究表明,SbSn/rGO复合材料缓解了SnSb纳米合金团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SbSn/rGO复合材料150 mA·g~(-1)电流密度及0～3 V充放电电压测试,首次充放电容量为650、700 mA·h·g~(-1),第50次循环的放电比容量保持在350 mA·h·g~(-1),大幅度提高钠电负极材料比容量和循环稳定性。     

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。     

机械合金化法制备锂离子电池锡基负极材料及其性能

采用机械合金化技术制备了系列Sn基合金负极材料,并对其结构和性能进行了详细的研究.结果表明,Cu6Sn5-10%Cu样品表现出最佳的循环稳定性,初期容量约为作为300 mAh/g,100周充放电循环后容量仍然保持在200 mAh/g以上.该样品是由Cu6Sn5,Cu3Sn和CuSn三相组成的复合材料,颗粒分布比较均匀,粒径主要在1~2μm之间.在首次充放电过程中由于有机电解液的分解和形成的CuLi2Sn中间化合物的不完全脱嵌,该材料存在较大的首次不可逆容量损失.通过对充放电电位窗口(截至电位)的限制,可以有效的改善合金负极的循环稳定性.