高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池作为一种电源应用很广泛,但是在应用中存在一些不足,选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面介绍了目前锂离子电池的研究状况,并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电池硅负极粘结材料的研究进展

硅基负极材料因具有较高的理论比容量 4200 mAh/g，已成为国内外新能源锂离子电池负极材料领域研究热点课题。然而，由于硅基材料体积膨胀率高达400%，经多次充放电循环后，硅颗粒会发生破裂和粉化使其在电极基体上易脱落，从而导致电池容量衰减快、寿命短的技术缺陷。为缓解硅颗粒巨大体积变化产生的应力以及维持电极完整性，国内外科学研究者们从电池组成上出发，对活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等进行系统研究，其中对聚合物粘结剂改性是一种实现其高寿命、抗衰减的有效手段之一。基于锂离子硅基负极材料优异特性及粘结材料的研究现状，综述了硅基负极组成、结构、性能、作用原理、分子间作用机制以及负极粘结剂的分子结构设计，探讨其对硅基锂离子电池电化学性能的影响规律，为锂离子电池硅基负极粘结材料的应用与开发提供理论和实践指导。     

锂离子电池大容量硅基负极材料的研究进展

高容量锂离子电池是目前新能源电池的研究重点之一。由于硅的理论容量(4 200mAh/g)是石墨电极材料容量(372mAh/g)的十倍以上,因而成为锂离子电池负极材料的研究热点。然而,在充放电过程中,由于硅电极体积变化较大,可造成活性物质的破坏和失效,导致其循环性能变差。此外,硅的电导率较低,并且与传统电解质的相容性较差。这些缺点严重影响了硅的电化学性能,限制了其在锂离子电池领域的广泛应用。综述了锂离子电池硅基负极材料的研究进展,探讨了高性能硅基复合电极材料的制备方法。     

锂离子电池用硅基复合材料的研究进展

锂离子电池硅负极材料具有很高的理论比容量(4200 m Ah/g),但其在充放电过程中巨大的体积变化导致循环性能很差,同时较低的电导率也限制了硅在锂离子电池中的应用前景。将硅与其它材料进行复合是改善硅基负极材料循环稳定性、提高其倍率性能的主要途径。文章综述了近年来硅基复合材料的研究进展,以期为硅基复合材料的研究提供参考。     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池新型负极材料是近年来二次电池的研究热点,开发一种高能量密度、长使用寿命的新型负极材料是广大科研工作者的目标。主要从改性方法方面综述了锡基、硅基和钛酸锂新型负极材料的研究现状和存在的问题,并展望了其发展趋势。     

锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展

硅具有较高的理论比容量,被认为是极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化,导致电极粉化脱落和容量的迅速下降,限制了硅基负极材料的应用。黏结剂是锂离子电池中一个不可或缺的组成部分,对体积变化较大的硅基负极而言,除了满足作为锂离子电池黏结剂的基本要求外,对黏结剂的结构和性能又提出了新的要求,黏结剂的选择对于增强硅基电极结构的稳定性并实现长期循环具有更加重要的意义。总结了近年来硅基负极材料黏结剂的研究进展,重点介绍了用于硅基负极材料的交联类黏结剂、导电类黏结剂和自修复类黏结剂等几种黏结剂的性能特点和应用,为选择和设计更加适合的硅基负极黏结剂提供研究建议。     

锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展

硅具有较高的理论比容量,被认为是极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化,导致电极粉化脱落和容量的迅速下降,限制了硅基负极材料的应用。黏结剂是锂离子电池中一个不可或缺的组成部分,对体积变化较大的硅基负极而言,除了满足作为锂离子电池黏结剂的基本要求外,对黏结剂的结构和性能又提出了新的要求,黏结剂的选择对于增强硅基电极结构的稳定性并实现长期循环具有更加重要的意义。总结了近年来硅基负极材料黏结剂的研究进展,重点介绍了用于硅基负极材料的交联类黏结剂、导电类黏结剂和自修复类黏结剂等几种黏结剂的性能特点和应用,为选择和设计更加适合的硅基负极黏结剂提供研究建议。     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

锂离子电池硅碳负极材料研究进展

硅基材料作为锂离子电池负极具有容量高、来源广泛以及环境友好等优势,有望替代目前应用广泛的石墨负极成为下一代锂离子电池的主要负极材料。硅和碳复合构成的锂离子电池复合负极,不但解决了充放电过程中硅体积效应大和碳容量低的问题,而且综合了碳循环性好和硅容量高的特点。从材料选择、结构设计以及电极优化方面简要介绍了硅/碳复合材料的最新研究进展,并对硅碳复合负极未来发展方向进行了展望。     

锂离子电池用高容量复合负极材料的研究进展

硅基复合材料因具有较高储锂特性而成为锂离子电池用高容量负极材料的首选。本文介绍目前常见的3类硅基复合负极材料:包覆型硅基负极材料、硅/炭复合负极材料、氧化亚硅复合负极材料。简述这几类材料各自的优势和区别,最后对硅基材料所面临的现状进行分析,提出其未来的发展方向。     

锂离子电池材料的研究现状

对锂离子电池材料包括正极材料、电解质材料和负极材料作了简要概述,并综述了当前高容量硅基负极材料的研究概况,对今后发展高容量高循环稳定性的硅基负极材料提出了研发思路.     

锂离子电池负极用微米化硅基材料研究进展北大核心

相比于石墨负极,纳米硅负极材料虽然具备很高的理论比容量,但低的振实密度和面积载量严重削弱了体积比容量和质量比容量。因此,设计高振实密度微米硅基负极可以赋予更好的综合性能。本文综述了近些年锂离子电池负极用硅基材料微米化的研究方向和进展,阐述了不同工艺存在的问题,为其未来的发展方向提出策略。     

石墨烯复合硅碳负极材料及其高能量密度锂离子电池研究获进展

正动力电池、消费类电池等终端产品对高能量密度锂离子电池的需求日益增强。目前,产业界主要采取硅碳复合路线来提升硅基负极应用水平,450 m Ah/g以下的硅碳复合负极材料在循环性、倍率性等方面基本能够满足应用要求;450 mAh/g以上的硅基负极应用还存在技术难点。高比容量、长循环稳定的硅碳复合负极材料开发充满挑战。     

硅负极及其电沉积制备

目前各行各业对高能量密度和高功率密度的锂离子电池的要求越来越迫切,而硅基负极被认为是一个有效的突破点之一。但是现阶段制备硅基负极材料的工艺大多繁琐,需要昂贵的设备,占地面积大,综合成本高。本文从硅基负极材料存在的问题以及研究现状出发,对当前缓解硅负极体积膨胀的方法以及电沉积制备硅的工艺做了一个概述,为实际生产和应用提供一个参考。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

在高能量密度锂离子电池开发中，应用最关键的是硅基负极材料。而硅基负极的实际应用受到首效低，导电率低，充放电时体积变化很大，造成循环寿命很短的限制。科研人员为此进行了大量的硅基负极材料的改性。本文从硅基负极材料的改性方法、补锂技术、导电剂、粘结剂和电解液添加剂这五个方面的研究进展进行了概述，为硅基负极的商业化应用开发提供了研究方向。     

锂离子电池硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术,能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量,得到广泛关注,但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果,是电解液体系不可缺少的部分,具有“用量小,见效快”的特点,通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面,改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展,对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述,并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后,针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结,并展望了未来的研究方向。     

TiO_2基锂离子电池复合负极材料的研究进展

TiO_2锂离子电池负极材料以其安全性高而著称,其被设计为各种纳米结构并与其他导电性好的材料制备成复合材料,以弥补其导电、导锂能力的不足。本文针对近年来TiO_2基复合材料作为锂离子电池负极材料的研究现状,介绍了碳类、硅类和金属类材料与TiO_2进行复合制备负极材料的可行方法,并分别分析了这3类材料的优缺点:碳类负极材料技术成熟,但有易燃的缺点;硅类负极材料理论容量高,但循环性能差且安全性不好;金属类负极材料普遍导电性好,且易与其他材料合金化,但循环性能差。最终提出,由于碳类负极材料技术成熟,且TiO_2可弥补其易燃的缺点;结合碳基材料优良导电性能与TiO_2优异安全性能的复合材料最有望实现工业化,将是锂离子电池领域重要的研究方向之一。     

锂离子电池硅基负极材料

论述了锂离子电池电化学过程的基本机理,同时明确了负极材料应具备的电化学特征,并介绍了硅基负极材料在近十年的研究进展。在列举了几种不同类型的硅基复合材料的基础之上,对该类材料的研究进展作了展望。     

锂离子电池负极材料研究进展

锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源,改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的正负极材料。综述了锂离子电池负极材料的研究进展,介绍了碳素材料、锡基负极材料和其他负极材料。指出了今后锂离子二次电池负极材料的发展方向。