二次锂电池碳硫聚合物正极材料的制备及性能研究

采用一步法、两步法制备了新型二次锂电池碳硫聚合物正极材料,利用红外光谱(IR),拉曼光谱(Raman),扫描电镜(SEM)等手段对样品的结构、形貌、性质进行了研究与比较。结合样品的电化学性能,结果表明采用两步法制得的样品具有良好的电性能,0.4mAh/g放电,首放容量为600mAh/g,充放电循环20次后,放电比容量保持在400mAh/g,从第2次循环开始容量保持率超过95%,效率始终维持在100%左右。     

改性PVDF或替代PVDF粘结剂在锂电池中的应用研究进展

在锂电池中,粘结剂主要用来稳定电极结构,虽然含量较少,但是对电池性能影响较大.聚偏氟乙烯(PVDF)是目前主要使用的粘结剂,但其在不同活性物质中的应用存在不同的缺陷.因此对于不同活性物质应选用不同的粘结剂.在正极中,磷酸铁锂和三元材料(NCM)由于本身晶型限制,表现出较差的导电性和离子电导率,具有更高离子扩散系数的粘结剂对电池性能的提高作用更明显.硫正极在充放电过程中,"飞梭效应"是导致电池性能变差的主要因素之一,而具有含氧官能团的粘结剂捕获多硫化锂能力极强,对电池性能的提高作用明显.对于锂电池负极活性材料,传统PVDF粘结剂易与碳基材料反应导致锂盐沉积在负极,影响电池性能.因此在电池循环中,能产生更均一且稳定的SEI膜的粘结剂可阻止活性物质脱落和促进锂离子传导,提高电池性能.硅基负极材料在脱嵌锂过程中,材料体积变化较大,易使活性物质从集流体上脱落,而粘弹性适中且具有立体网状结构的粘结剂可以使硅负极发生可逆膨胀,减少活性物质损失,提升电池性能.此外,尖晶石结构的LTO负极材料导电性较差,人们对导电聚合物粘结剂关注较多,未来其也将会是主要研究方向之一.本文将近几年关于粘结剂的文献基于活性材料进行分类综述,探究粘结剂对锂电池的影响,并对未来正负极粘结剂的发展趋势进行展望.     

锂电池新型正极材料聚有机二硫化物的研究进展

聚有机二硫化物是20世纪80年代末才发展起来的新型储能材料,是一种具有比能量高、价廉低毒、易加工成型、结构易预控等优点的锂电池正极材料.简单分析了该材料的储能机理,重点综述了其近年来的研究成果和存在的问题,并探讨了其研究趋势.     

电子导电剂对石榴石基固态锂电池循环性能的影响

基于石榴石固体电解质的固态锂电池面临着固体电解质和固体电极之间较大的界面阻抗问题, 导致循环性能不佳。为了解决此问题, 本课题组制备并研究了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极、Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂陶瓷固体电解质和金属锂负极构成的固态锂电池。在构筑LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极时采用三种不同的导电碳, 研究表明, 与科琴黑和超导炭黑相比, 使用气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber, VGCF)时, 固态电池有更优异的循环性能。这是因为充电到高电压时, VGCF比另外两种导电剂引起的副反应更少, 从而减少能增加电池内阻的碳酸盐类副产物的形成。这些结果说明电子导电剂的稳定性对固态锂电池的循环性能有重要影响。     

锂电池的研究进展

综述了近年来在锂电池正极材料、负极材料和电解质材料且装方面的研究进展，并对锂电池的发展作了展望。     

加拿大用纳米技术研制新型硫锂电池

据报道,近日加拿大滑铁卢大学的研究人员表示,他们制成了一种比传统锂电池容量大3倍的硫锂电池原型。     

加拿大用纳米技术研制新型硫锂电池

加拿大滑铁卢大学的研究人员制成了一种比传统锂电池容量大3倍的硫锂电池原型。锂硫电池具有十分广阔的应用前景,化学家们已经为此进行了近20年的研究。硫和锂被认为是最为理想的一种电池材料,这两种化学物质的结合不但能提供高密度的能量,在稳定性、安全性和寿命上也更为出色。另外,在成本上,硫的价格也远远低于目前在锂电池中所广泛使用的其他材料。     

新型锂电池负极复合材料硅/无定形碳/碳纳米管的制备及性能研究

通过高温裂解蔗糖混合纳米硅和碳纳米管,得到硅/无定形碳/碳纳米管复合材料.实验结果表明,复合材料的首次放电容量高达1315.4mAh/g,首次充放电效率为72.4%,经过20次充放电循环后可逆容量仍高达830.5mAh/g.具有良好弹性的碳纳米管组成的网状结构使复合材料能保持较好的形貌,而碳纳米管优良的导电性可以使更多...     

锂硫电池硫正极材料研究进展

由化石燃料的大量使用导致的全球能源和环境问题日益严重,已对人们的生产和生活产生了明显的影响。开发利用储量丰富的清洁能源(如太阳能、水能和风能等)有望较好地解决全球能源和环境问题。由于这些清洁能源存在地域性、间歇性等特点,高效的能量转化和存储技术是实现清洁能源规模化利用的关键和基础。锂离子电池作为绿色环保的储能器件,已在手机、笔记本电脑、相机等便携电子产品中广泛使用。近年来,锂离子电池开始在电动汽车等动力电池领域得到应用。但是,由于其能量密度不够高,导致锂离子电池电动汽车续航短、充电频繁及购车成本高。由金属锂为负极和硫为正极组成的锂硫电池的能量密度(2 600 Wh·kg~(-1))远高于目前广泛使用的锂离子电池。此外,硫正极材料具有储量丰富、毒性低、价格便宜、环境友好等突出优点。因此,锂硫电池被认为是当前最具研究前景的高能量密度二次电池之一。硫正极材料的本征导电性差、在充放电过程中存在较大的体积膨胀和收缩,储放锂过程中形成的多硫化锂易溶于电解液,使得锂硫电池的倍率性能、循环寿命和库伦效率等电化学性能离实际应用仍有较大距离。迄今为止,关于硫正极材料的研究工作,主要集中于如何提升其导电性、抑制或消除由多硫化锂的溶解引起的穿梭效应以及在反复的循环过程中保持电极材料微结构的稳定性等方面。相关研究表明,将硫与不同形貌的碳材料复合构筑成具有特殊微观结构的硫/碳复合正极材料可显著提高其导电性、抑制多硫化锂的穿梭效应和减缓储放锂前后的体积变化,进而改善倍率性能、循环稳定性和充放电效率等。此外,在硫正极材料中引入异质元素掺杂碳材料、金属氧化物和导电集合物均可通过化学吸附实现对易溶解多硫化锂的有效吸附。将上述多种改性方法结合也可使硫正极材料具有优异的电化学储锂性能。本文从锂硫电池的工作原理出发,总结了硫正极材料存在的主要问题,综述了近几年锂硫电池复合正极材料的研究进展,最后对锂硫电池正极材料的研究思路与发展趋势进行了分析和展望。     

美国推出第三代硅一石墨烯锂电池正极材料

加利福尼亚锂电池研究小组与美国阿贡国家实验室联合推出了第三代硅一石墨烯复合阳极材料,并采用先进的阴极材料和电解液溶剂,其能量密度达到525Wh／kg,电池负极容量为1250mAh／g。今年早些时候,加利福尼亚电池研究小组与美国阿贡国家实验室共同研发锂电池,结合硅一石墨烯正极材料和其他先进的电池材料制造出了容量超过400Ah的方形蓄电池,将应用于电动车领域上。     

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。     

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)是绿色环保的锂离子动力电池正极材料。但由于材料自身电子和离子传导率差、堆积密度低等缺点,限制了其实际应用。综述了对磷酸铁锂材料改性研究的最新进展,并预测今后的发展方向。     

锂离子电池凝胶聚合物电解质制备技术进展

综述了近几年锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备技术进展,主要介绍了溶液浇铸法、倒相法和现场聚合等工艺的优缺点。现场聚合工艺流程简单、产品成本低,有极其广阔的发展前景。通过添加无机纳米粒子改善凝胶聚合物电解质的性能是目前的研究热点和发展趋势。     

PAA类黏结剂在锂电池中电化学性能研究进展

黏结剂是维持极片完整性必不可少的部分,对电池比容量、循环稳定等性能的提高非常重要。聚丙烯酸(PAA)因含有较多极性官能团,可溶于水,而被用作锂电池正负极黏结剂。PAA黏附性好,但极性基团使得分子链间形成的氢键导致PAA链刚性较大,不利于维持充放电过程中极片的完整性,因此,控制PAA官能团数量、改变官能团种类及PAA分子链结构,对锂电池电性能的提高势在必行。本文综述了近几年锂电池用PAA黏结剂的研究进展,重点介绍了PAA黏结剂的结构特性、改性及应用方式及其对不同种锂电池首次库伦效率、循环稳定性和阻抗性能的影响,并对PAA黏结剂的未来改性研究热点做了展望,探索PAA引入不同结构的弹性或导电聚合物后,对于黏结剂本身性能的影响,改善界面性能,以适用于不同活性材料正负极,提高锂离子传输速率,更好地提高锂电池的使用性能。     

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.     

二次锂电池NiS正极材料的制备及性能研究

以NiCl2.6H2O和硫代乙酰胺(TAA)为反应物,通过化学合成法成功制备了NiS正极材料。采用XRD和SEM对材料进行了表征。结果显示,合成的材料颗粒均匀,分散度高。通过充放电测试及循环伏安测试表征其电化学性能。在电流密度为0.1mA.cm-2,充放电区间1.0~3.5V时,该材料首次放电比容量为554mAh.g-1。     

金属锂负极的关键技术与研究进展

综述了近几年科研工作者基于金属锂负极本身的改性的最新研究进展。金属锂的理论质量比容量达3860 mAh/g,密度为0.534 g/cm^3,标准还原电位为-3.045 V,这些优势使得金属锂成为下一代理想的锂二次电池(如锂硫、锂空气电池等)的负极材料。然而,锂离子的不均匀沉积导致的锂枝晶生长、体积膨胀及其随之带来的电池安全隐患和循环寿命的降低等缺陷严重困扰着金属锂电池的发展。本文从机械地增加锂负极的表面积、锂合金负极及混合锂负极、锂负极表面层以及二维三维基底四个方面对金属锂负极的改性进行分析。最后提出要实现金属锂电池的产业化,应从解决锂枝晶和体积膨胀两个方面,通过结合不同改性方法进行研究探索。     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

锂离子电池正极材料LiMnBO3的研究现状

简要概括了硼酸盐类正极材料LiMBO3的国内外研究现状。对LiMnBO3的结构、性能、改性及合成方法以及LiMnBO3在上述各方面存在的不足进行了归纳总结。