过渡金属硫化物在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池的性能很大程度上取决于锂离子电池所用的电极材料。综述了近几年来锂离子电池中的过渡金属硫化物(硫化锰、硫化铁、硫化镍、硫化钼、硫化钨、硫化钴和硫化铜)及其复合材料在不同结构(一维、二维、三维结构)中的最新研究进展,例如一维多孔FeS_2@C纳米线、WS_2/碳纳米纤维(WS_2/CNFs)、金属硫化物纳米结构和三维石墨烯网络组成的纳米复合物(MnS/G)等。     

不同比例NiO对硫正极材料导电性能的影响

单质硫的导电性一直是需要解决的关键问题。为了有效抑制一些多硫化物的产生,现在有效的措施是碳的复合、金属氧化物的混合填充,以及电解液的改善。在碳硫复合材料中"填充"过渡金属氧化物,这些氧化物通常具有离子选择性。这样的复合材料,能够抑制多硫化物的溶解,改善电池的循环性能。纳米氧化物利用其吸附性可以有效抑制硫及其还原产物在电解液中的溶解,提高正极反应的表面积,并对电池的氧化还原反应起到催化作用。通过对锂硫电池正极材料单质硫的导电特性进行研究,研究"填充"Ni O对单质硫电化学性能的影响,并采用XRD、SEM、粒度分析仪对电池材料物相、颗粒形貌和粒度分布进行表征。利用高精度电池性能分析测试系统等对正极材料、电池进行电性分析。     

一步电沉积镍铁硫化物纳米复合电极

采用一步电沉积法在导电性能优异的碳布上生长二元镍铁硫化物纳米片作为超级电容器的电极,从而进一步提高其电化学性能.由于复合材料纳米结构具有较小的尺寸且表面粗糙多孔,为充放电过程中发生氧化还原反应提供了更加丰富的活性位点.同时,碳布作为基底,也进一步提高了复合材料的导电性.通过比较不同比例Ni-Fe-S/碳布复合材料的电化学性能,得到了性能最优异的比例,并对其进行了进一步的测试.复合材料的比电容在1A/g时可达到770 F/g,并在40 A/g时容量可以保持在672 F/g.在进行10000次循环后,可保持初始值的92.3％.本研究对于二元金属硫化物/碳布复合材料作为超级电容器电极材料的发展具有一定的促进作用.     

复合策略提升SPAN倍率性能的研究进展

硫化聚丙烯腈(SPAN)用作锂硫电池正极材料时,循环性能较好,但自身较低的电导率导致倍率性能不佳。综述通过不同结构和功能的碳材料、过渡金属化合物与SPAN制备复合材料,以提高SPAN倍率性能的研究进展。相比于一维和三维的碳材料,具有二维层状结构的石墨烯在复合材料中更易形成导电网络,使SPAN在高倍率下能释放出更高的比容量。将电导率较高或具备一定催化活性的过渡金属硫化物与SPAN复合,可提升SPAN的倍率性能。     

锂二次电池金属氟化物正极材料研究进展

新型高性能正极材料的研究和开发是高性能锂二次电池发展的重点之一,对锂二次电池未来的发展有着非常重要的意义.金属氟化物是近年来发展起来的并且有较大应用前景的锂二次电池新型正极材料.根据近年来金属氟化物正极材料的研究进展,重点介绍了可逆化学转换反应、碳金属氟化物纳米复合物、混合导体金属氟化物纳米复合物等新概念,分析了金属氟化物用作锂二次电池正极材料的优缺点,对金属氟化物正极材料的研究和开发及其相关的技术问题进行了讨论.并且重点叙述了性能优良、应用前景明显的锂二次电池新型正极材料--铁的氟化物和铋的氟化物与氟氧化物的结构、电化学性能和反应机理.     

氧电极催化材料的研究现状

主要综述了近几年燃料电池、金属-空气电池中氧还原反应(ORR)催化剂的发展状况,包括发展成熟的贵金属及合金;过渡金属复合氧化物、简单氧化物;过渡金属大环化合物以及双功能电催化剂研究现状。着重阐述了氧气在这些催化剂上的电化学还原机理,催化剂结构对ORR的影响。在贵金属及合金催化剂中,较详细地介绍了Pt-M合金催化剂中各种过渡金属M提高合金催化性能的理论机理,如“锚定效应”等;在过渡金属复合氧化物催化剂中,探讨了掺杂离子的变价作用增加氧气的活性吸附位、提高ORR速率的机理。     

钠离子电池锡基负极材料研究进展

锡基材料作为钠离子电池的负极材料具有较高的理论比容量,成为钠离子电池负极材料的研究重点。然而,锡基负极材料在钠离子嵌入和脱出过程中有巨大的体积变化,导致较差的电池循环性能。简要介绍了锡基纳米复合材料作为钠离子电池负极材料的研究进展。阐述了不同形貌的锡基氧化物和硫化物复合材料的制备方法及其电化学性能,并讨论了该电极材料面临的问题以及主要解决措施等。     

纳米SnS/C复合物作为锂电池负极材料的研究

采用高能球磨法制备了纳米SnS/C复合材料,通过XRD、SEM和TEM等结构和形貌实验表明可以通过高能球磨法直接合成SnS纳米颗粒,并实现碳的均匀包覆。恒流充放电实验显示SnS/C复合材料的可逆比容量为1 107m Ah/g,达到理论比容量的97.4%,基本实现可逆的转化反应和合金化反应。这种材料在800 mA/g的电流密度下仍能达到854 m Ah/g的可逆比容量,显示了高的倍率性能。这些优异的电化学性能主要由于通过电化学还原反应生成的纳米Sn具有高的电化学活性。以及生成物Li2S的隔离作用和导电碳网络的缓冲作用,有利于保持材料结构的稳定和电化学反应的可逆进行。这种高性能纳米SnS/C复合材料为高比能锂离子电池的发展提供了可选体系。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基材料作为锂离子负极材料具有很高的比容量,成为锂离子电池负极材料的研究重点。然而硅在充放电过程中体积变化较大,引起电池容量的快速衰减,从而导致电池循环性能变差。不同方式复合的硅基复合材料被大量地开发出来,以提高纯硅的循环性能,从硅/金属复合材料、硅/碳复合材料、硅薄膜材料及纳米结构的硅材料四个方面对硅基负极材料的制备方法、电化学性能及其研究现状进行综述,分析硅材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,讨论硅材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。