木质素衍生炭在碱金属离子电池负极中的研究进展

碱金属离子在商品化石墨负极材料的嵌入/脱出过程中会发生较大的体积膨胀,导致容量衰减快、倍率性能差等问题。木质素衍生炭材料具有原料丰富、经济、制备工艺简单及结构可控等优点,作为碱金属离子电池负极表现出较高的容量、较好的倍率性能和循环稳定性。木质素衍生炭材料在过去十多年中取得了一些研究进展。基于此,简要介绍了碱金属离子电池碳材料负极的储能机理及特点,系统综述了木质素衍生炭材料在碱金属离子电池负极材料中的最新研究进展,重点总结了其合成策略、结构特征、储存机理以及其电化学性能等,指出了层间距调控、碳层排序和表面功能化与电化学性能之间的构效关系。此外,拓展概述了木质素衍生炭材料的发展前景和面临的挑战,为木质素衍生炭材料的下一步研究和开发提供参考。     

静电纺在可逆离子电池负极材料制备中的应用

着重介绍了静电纺技术在锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池负极材料制备中的最新研究进展,而采用静电纺技术制备的纳米纤维具有很大的比表面积,并且形态可控,对于可逆离子电池电化学性能的提升具有非常大的优势.     

木质素基碳纤维复合材料在储能元件中的应用研究进展

基于木质素天然高分子成本低、可再生性、来源丰富、制备工艺简单以及结构可控等优势,将其制备成碳纤维并应用于超级电容器、可充电电池等储能元件,进一步发挥其充放电速度快、能量密度高和循环寿命长等优异的性能,已得到证实及应用。本文系统综述了近年来利用纺丝方法制备的木质素基碳纤维的过程工艺与纤维性能,并基于木质素基碳纤维在结构设计上的多样性,重点总结了不同木质素基碳纤维用作超级电容器和可充电电池电极材料所表现出的差异化电化学性能。此外,对木质素基碳纤维复合材料的发展前景和面临的挑战进行了展望,为木质素基碳纤维复合材料的下一步研究和开发提供思路。     

椰壳基硬炭作为钠离子和钾离子电池负极的电化学性能研究

以椰壳为前驱体,采用一步热解法制备椰壳基硬炭(CSHC)并作为钠、钾离子电池负极材料。通过X射线衍射、N2吸脱附曲线、拉曼光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、循环伏安法和电化学阻抗谱等考察了椰壳基硬炭的结构特征及其作为钠、钾离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,椰壳基硬炭作为钠离子电池负极材料时,具有305 m Ah/g的可逆比容量,首次库伦效率达79.3%,在0.1 A/g的电流密度下循环130周后容量保持率为97.8%;作为钾离子电池负极材料时,其可逆比容量、首次库伦效率、循环稳定性均略低于钠离子电池,但在大电流密度下的倍率性能更优。     

锂离子电池二硫化钼基负极材料研究进展

锂离子电池以其便携、无记忆效应、循环寿命长等特点广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。负极材料的改进是制备新型高性能锂离子电池的重要环节。具有类石墨烯结构的二硫化钼是极具发展潜力的锂离子电池用负极材料。但纯二硫化钼导电性差、充放电过程中体积膨胀率高,导致其可逆容量低、容量保持率差。复合化与纳米化是解决上述问题的有效途径。综述了近年来用于锂离子电池负极材料的二硫化钼基复合材料研究进展,重点介绍了二硫化钼/碳和二硫化钼/过渡金属化合物体系的形貌特征、比容量、循环稳定性等,并对二硫化钼基负极材料的发展趋势进行了展望。     

钾离子电池炭负极材料的研究进展

随着社会对大规模储能系统需求的不断攀升,迫切需要开发可持续、低成本的新型电池技术。鉴于钾离子储量丰富、成本可控,钾离子电池近年来受到越来越多关注。不仅介绍了目前研究较多的几种炭基材料及其储钾性能,还尝试总结了炭基材料可能的储钾机理,展望了钾离子电池用炭基电极材料面临的问题及未来发展方向。     

锂离子电池负极材料研究进展

能源是影响社会发展的主要因素,同时也是经济社会发展的基础。能源工业既是国民经济的基础产业,又是技术密集型产业。因此,能源科技创新在整个国家科技创新体系中占有十分重要的地位。锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长且无记忆效应等优点而被认为是最理想的储能元件。这也使锂离子电池电极材料的研究成为当近材料研究的热点。锂离子电池的关键材料之一是负极材料,正是因为负极材料的许多问题,限制了锂离子电池的进一步应用。因此,负极材料性能的提高十分必要。     

钠离子电池硬炭负极研究进展

无定形结构的硬炭以其不同于石墨有序结构的结构优势,以及低成本和原材料来源广,被认为是钠离子电池(SIBs)最有前途的碳基负极材料,其复杂的微观结构与钠储存有着密切的关系。在硬炭微观结构中缺陷,层间和纳米孔隙是硬炭储钠的三个关键特征结构,深入研究这些特征结构有利于实现高容量钠离子电池碳基负极的有效构造,并有利于推进钠离子电池产业化进程。最后对高性能钠离子电池负极的结构设计进行了展望。     

锂离子电池硅/碳复合负极材料的研究进展

负极材料是制约锂离子电池发展的重要因素之一.硅/碳复合材料储锂容量高、循环稳定性好,是目前制备新型锂离子电池负极材料的研究热点.介绍了硅/碳复合材料的不同制备方法和复合结构以及优良的电化学性能,综述了硅/碳复合材料的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望.     

普鲁士蓝衍生物在锂离子电池和钠离子电池中的应用进展

开框架型电极材料普鲁士蓝衍生物具有较高的电压平台、较大的能量密度及较快的离子扩散速率,能够延长电极材料的循环寿命和提高安全性.近年来,它们作为能量转换和存储领域的活性材料得到了广泛的研究.因为其结构的缺陷和晶格中异常的阳离子重组,在实际应用中它的循环稳定性相对较差.本文从结构和化学性质两个方面综述了普鲁士蓝衍生物应用于...     

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/钠离子电池过渡金属氟磷酸盐正极材料研究进展

便携式电子产品、电动汽车和储能领域的快速发展对电池能量密度的要求越来越高,正极材料是限制电池能量密度的主要因素。过渡金属氟磷酸盐（A₂MPO₄F,A=Li、Na,M=Mn、Fe、Co、Ni）是一类高比容量（~300 mA·h/g）和高能量密度（>1 000 W·h/kg）的新型正极材料。主要介绍了A₂MPO₄F的结构、合成方法与改性方面的最新进展。讨论了A₂MPO₄F所面临的主要挑战,特别是实现两电子反应所面临的困难。展望了它们的应用前景。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

钾离子电池正极材料的研究进展

由于资源和成本优势,以及工作原理与锂离子电池的相似性,钾离子电池在未来的大规模储能应用中有着光明的发展前景。然而相比于锂、钠离子,钾离子半径较大,这不仅影响了其在电极中的输运,而且容易对电极材料的结构造成一些不可逆的破坏,进而导致较差的电化学性能。对于钾离子电池,负极可采用与锂离子电池相同的石墨负极,而正极材料是目前的研发高性能钾离子电池的关键。因此,本文在总结了最常见的四类钾离子电池正极材料的相关进展,并分别探讨了各自的优势、问题及相应的改性方法的基础上,展望了钾离子电池正极材料未来的发展。     

木质素基介孔碳材料的制备及应用进展

木质素是自然界中唯一可提供再生性芳香基化合物的非石油类资源,酚羟基的可替代性、低成本及其高含碳量使其成为合成可持续介孔碳的优选前体。本文分别介绍了采用硬模板法、软模板法、双模板法、活化法、水热法以及溶胶-凝胶法制备木质素基介孔碳材料的最新研究进展。分析对比了采用不同方法制备的介孔碳材料所具有的孔道结构和形貌特点,并详细说明了其在吸附、催化、药物缓释和超级电容器等主要方面的应用。最后根据木质素基介孔碳材料在制备及应用过程中所面临的困境,提出发展一种简单、绿色、低成本的合成方法用以制备新型介孔结构的高性能复合型木质素基介孔碳材料将成为今后主要的研究方向。     

Impedance spectroscopic study for the initiation of passive film on carbon electrodes in lithium ion batteries

The formation of passive film at the interface between the mesocarbon microbeads (MCMB) electrode and the organic electrolyte in a lithium-ion battery during the initial period of intercalation was investigated by a.c.-impedance spectroscopy. An equivalent-circuit model consisting of five parallel RC-circuits in series combination was adopted for the curve-fitting analysis of the obtained impedance spectra. The results indicated that both the total interfacial resistance and the passive film thickness increased with decreasing intercalation potential in the ethylene carbonate (EC) or dimethyl carbonate (DMC) single-solvent system, whereas an opposite trend was observed in the system containing diethyl carbonate (DEC) only. In addition, the total interfacial resistance was clearly affected by the porous structure of the passive film in a single-solvent system. In binary solvent systems such as EC/DEC and EC/DMC, on the other hand, the effect of the porous structure on the total interfacial resistance was negligible. The total interfacial resistance and the passive film thickness were also smaller in these systems than those in single-solvent systems. Finally, the variation of the total interfacial resistance and of the passive film thickness in the EC/DEC (or EC/DMC) system were also found to be similar to those in the parent DEC (or DMC) system during intercalation.     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

微孔碳材料修饰的隔膜用于高性能锂硫电池

锂硫电池具有较高的能量密度,是有发展前景的能量存储体系之一。但“穿梭效应”严重制约了锂硫电池的实际应用,为解决该问题,本文通过简单的一步热解法合成了孔径均匀的微孔碳材料,探究了微孔碳材料修饰隔膜后对锂硫电池性能的影响。结果表明,制备的微孔碳材料孔径集中在0.56nm左右,修饰隔膜后不仅能够有效抑制“穿梭效应”的产生,还有利于加快锂离子的传输,确保正极一侧溶解的多硫化物的再次利用。在0.1C的电流密度下,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池首次放电比容量为1359mAh/g,循环100次之后容量能保持在966mAh/g,而修饰之前的传统聚丙烯隔膜,循环100次之后的比容量仅为409mAh/g;在1C的电流密度下循环500圈后,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池容量保持率为88%,表现出优异的循环稳定性。     

Advanced Sn/C composite anodes for lithium ion batteries

Metallic tin was deposited in fine particulate form on the surface of carbonaceous mesophase spherules (CMS) and in the pores of porous carbon by the decomposition and reduction of tin(II) 2-ethylhexanoate at 450 °C. The Sn/C composite powders obtained were used as anode materials for lithium ion cells. Electrochemical cycling tests of coin cells show that the dispersion of tin into the carbonaceous materials enhances the reversible capacity of the electrodes. The capacity retention at the 50th cycle is 91 % for Sn/CMS composite containing 22% tin, against 428 mAh g^–1 at the first cycle. With further increase in tin content, the capacity fade upon cycling is more rapid.