过渡金属硒化物在锂硫电池中的应用

锂硫电池因较高的理论比容量(1675 mAh g_^-1)和能量密度(2600 Wh kg_^-1)成为研究的热点。硫资源丰富,无毒和环境友好等优势也使锂硫电池成为最有前途的储能体系之一。然而,仍然有硫的导电性差、多硫化物在电极之间来回“穿梭”和硫与其还原产物密度差异等问题制约其应用化发展。相关研究表明,过渡金属硒化物具有良好的导电性。基于其极性特征,过渡金属硒化物可以加速氧化还原反应动力学,抑制穿梭效应,改善锂硫电池的电化学性能。本文主要综述了过渡金属硒化物在锂硫电池正极材料以及隔膜等方面的应用,并且对过渡金属硒化物在锂硫电池应用的未来研究方向和发展趋势提出展望。     

锂离子电池预锂化技术研究进展

近年来，随着锂离子电池应用日益广泛，迫切需要开发高能量密度的锂离子电池来满足日益苛刻的动力、储能电池的性能要求。采用预锂化技术对锂离子电池电极材料进行处理，可以提升锂离子电池的首次库伦效率，减小首次充放电过程中的锂不可逆损失，对高容量的硅等材料的工业应用至关重要。本文综述了近些年来锂离子电池预锂化技术的研究进展，主要阐述了化学补锂法、电化学补锂法、添加剂补锂、过锂化正极、正极添加剂等几种常见的补锂技术研究，并对未来预锂化技术发展进行了展望。     

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

二次锂电池用含硫复合材料的研究进展

硫系正极材料是一类新型高比容量锂电池正极材料。硫化导电高分子材料和多孔炭/硫复合材料具有较好导电性能和稳定结构,从而表现出较高的比容量和良好的循环性能。以上述两类材料为对象综述了近年来锂/硫二次电池用含硫复合材料的研究进展,并展望了其发展趋势,指出其现阶段研究的重点。     

稀土化合物应用于高能锂硫电池的研究进展

锂硫电池是极具开发潜力和应用前景的新一代高比能金属锂二次电池.拥有独特4f轨道的稀土元素及其化合物具有特殊的光、电、磁与催化等性质,研究发现将稀土化合物引入锂硫电池体系能够有效解决制约锂硫电池发展的穿梭效应和锂枝晶问题并显著提升电池性能.本文全面综述了稀土化合物应用于锂硫电池正极、隔膜和电解质的最新研究进展和动态及其解...     

预锂化硅-硫全电池的构建及电化学性能

以模板法合成介孔碳并作为载硫基底制备硫/介孔碳复合材料。采用电化学方法对硅碳负极预锂化,并与硫/介孔碳正极匹配构建高性能预锂化硅-硫全电池。结果表明:当全电池的负极锂容量过量正极约20%时,预锂化硅-硫全电池初始容量为1069 mA·h/g,能量密度为590 Wh/kg。循环100圈后,电池容量为603 mA·h/g,对应容量保持率为56.4%。同时,硅碳极片的引入对电池阻抗影响较小,正负极极片结构在循环后依然保持稳定。通过改变硅碳负极锂容量研究其对全电池性能的影响,全电池循环性能在负极容量过量系数约为50%时最佳,循环100圈后放电比容量达到650 mA·h/g。     

锂离子电池LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2废料直接回收及材料再生性能

通过直接热处理以及补充锂元素二次烧结的方法对锂离子电池三元镍钴锰废料进行回收,并将其重新作为锂离子电池正极材料进行应用。采用扫描电镜、红外光谱、热重、电感耦合等离子体以及电化学测试等方法对材料性能进行检测。结果表明:温度高于700℃时可以有效去除报废材料中的PVDF,高温烧结可以一定程度上修复材料容量,而通过补充锂元素进行二次烧结的方法可以有效恢复废料性能,具有商业应用价值。此方法工艺简单,可以为锂离子电池正极层状材料的回收提供参考。     

原子尺度嵌钠相界面结构以及室温钠离子电池新型负极材料研究取得重要进展

作为电化学储能装置的一种,锂离子电池已广泛用于消费电子类设备如智能手机、笔记本电脑等,并开始应用于电动汽车、规模储能。由于对锂资源的担心,近年来,室温钠离子电池的研究引起了广泛关注。目前,已提出多种可用于室温钠离子电池的正极材料,但负极材料的进展却相对缓慢,挑战也最大。研究较多的负极材料为硬碳,但硬碳具有较低的储钠电位(一     

锂离子电池及相关材料进展

新能源技术对人类社会未来可持续发展至关重要,锂离子电池可望大规模应用于电动汽车和太阳能、风能等清洁电能的储存。电动汽车电池还面临重量、体积、寿命、安全、成本和系统可靠性等诸方面的挑战。评述了钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等正极材料;石墨、钛酸锂等负极材料;电解质材料和隔膜材料等的研究和应用,重点介绍了正极材料的掺杂和表面修饰改性技术。并对电池技术的进步和新一代锂离子电池应用于电动车辆和智能电网的前景进行了展望。     

碳化活化温度对生物质基多孔碳/硫复合正极材料电化学性能的影响

以胖大海作为生物质碳源、KOH为活化剂,采用一步碳化活化法制备了生物质基多孔碳,将多孔碳作为三维导电骨架和硫宿主材料,与硫熔融复合后用作锂硫电池正极材料。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱、热重分析、电化学工作站和电池测试仪等对碳/硫复合正极材料的综合性能和电化学性能进行分析测试,研究了不同碳化活化温度对多孔碳微观结构和碳/硫复合正极材料电化学性能的影响。结果表明:随着碳化活化温度的升高(700～900℃),多孔碳石墨化程度和比表面积、孔容均先增大后减小,当优选碳化活化温度为800℃时,所制备的多孔碳的结构为以微孔为主的微介孔结构,其比表面积和孔容最大,碳/硫复合正极材料表现出较高的比容量、良好的倍率性能和循环稳定性,主要是由于经过800℃碳化活化后的多孔碳不仅具有良好的导电性,而且其高的比表面积、孔容为活性硫提供了充足的反应位点,丰富的微介孔结构能够物理限制可溶性多硫化物的扩散,从而有效抑制了"穿梭效应"。     

新型镁基双离子电池面世

来自中国科学院深圳先进技术研究院等单位的研究人员,成功研发出了一种基于不溶性有机负极材料的新型镁基双离子电池(Mg-DIB)。相关研究成果发表于国际顶级能源材料期刊《能源存储材料》上。近年来,锂离子电池已广泛应用于消费类电子设备、新能源汽车及储能等领域。但是,锂资源储量有限且分布不均,难以满足未来社会对大规模储能的低成本要求。镁离子电池由于具有高容量、储量丰富等优势,在大规模储能领域具有良好的应用前景。“然而,金属镁负极在有机电解液中易发生钝化,导致镁离子不能可逆沉积/溶解,此外尚缺乏可逆脱嵌镁离子的正极材料,使得镁电的发展受到制约。”论文通信作者之一、中科院深圳先进技术研究院研究员唐永炳说。     

锂离子二次电池正极材料晶体结构与电化学性能

对比分析了锂离子电池的正极材料锂钻氧系、锂锰氧系、锂镍氧系材料以及目前颇具潜力的正极替代材料：含铁的聚阴离子化合物和高分子聚合物的微观晶体结构特征，讨论了由于材料晶体结构的差异产生的不同电化学性能提出了锂离子二次电池正极材料在结构上所必须具备的特征。     

高电压LiCoO2锂电池正极材料的改性研究进展

钴酸锂(LiCoO_2,简称LCO)是应用最广泛的3C数码产品储能正极材料之一,开发高电压LCO正极材料能进一步提高其能量密度和电池续航能力,是未来便携式储能设备的发展趋势。在众多材料改性方法中,体相掺杂和表面修饰作为改善高电压LCO性能最有效的手段,具有极高的学术和应用价值。本文通过介绍用于LCO正极材料体相掺杂以及表面修饰的常用材料、制备方法以及改性机制、协同效应,总结高电压LCO的研究进展,并指出当前研究存在的问题以及未来的发展趋势。     

锂离子电池正极材料第一原理计算研究

利用第一原理计算方法可分析和预测锂-金属氧化物电池正极材料在Li离子嵌入脱出过程中的电势和稳定性等性能。本文详细介绍了第一原理计算方法的理论背景以及目前LiCoO2正极材料计算研究的现状。利用此方法对LiNiO2及多组分材料掺杂进行研究是今后工作的重点。     

醚溶剂种类及组成对锂硫电池电化学性能的影响

选择4种结构相似但链长不同的链状醚(Gn,n=1~4)和环状醚1,3-二氧戊环(DOL)作为锂硫电池的电解液溶剂,研究不同的醚种类及组成对锂硫电池电化学性能的影响规律,探讨溶剂性质与锂硫电池性能之间可能存在的内部联系。结果表明:高黏性溶剂会降低锂硫电池的低电位放电平台;使用纯链状醚作溶剂时,溶剂的施主数(DN值)与锂硫电池性能密切相关,锂硫电池在高DN值溶剂中虽易发生过充、库仑效率低,但若控制DN小于19时,锂硫电池循环期间放电容量更高。因此,在合理范围内,增加多硫化物在电解液中的溶解性有利于提高活性材料的利用率;而当引入DOL与链状醚混合使用时,金属锂/电解液的界面性质一定程度上决定锂硫电池的性能水平,DOL由于成膜作用可以降低界面阻抗、改善锂硫电池的循环性能,且锂硫电池容量与库仑效率均随混合溶剂中DOL含量的增加而逐步提高,但DOL含量不宜过高,锂硫电池在适中的混合溶剂配比下才具有较好的循环稳定性。     

锂离子电池用锰酸锂(LiMn_2O_4)的研究与发展

详细论述了近年来用作锂离子电池正极材料的尖晶石型锰酸锂(LiMn_2O_4)的制备方法,以及国内外对锰酸锂正极材料通过包覆、镀膜等表面处理和掺杂金属离子、非金属离子及阴-阳离子复合掺杂等方法进行改性的研究。探讨了这些改性方法提高LiMn_2O_4正极材料电化学性能的机制。表面处理和掺杂提高了锰酸锂的循环性能,但会使其初始容量下降,因此要对不同的正极材料进行混合。最后提出了尖晶石型锰酸锂正极材料的主要发展方向。     

涂碳铝箔在锂硫电池中的应用

利用导电炭黑和导电石墨两款碳材料制作涂碳铝箔,将其作为锂硫电池正极的集流体,考察箔材种类对电极性质和电池性能的影响规律。结果表明:所制作的涂碳铝箔具有"点-面"结合的导电架构,其不仅可以改善硫电极的导电性,而且有利于增强活性物质与集流体的粘结性、抑制电解液对铝箔的腐蚀。涂碳铝箔可以显著降低电池的极化阻抗,维持稳定的充放电平台。相比使用传统铝箔,使用涂碳铝箔的电池的活性物质利用率更高,循环性能更为优异,经0.2C充放电循环40次后,其放电容量达到602 F/g,容量保持率为77.7%。     

(LiFePO_4-AC)/Li_4Ti_5O_(12)混合电池的系统优化

以磷酸铁锂和活性炭为复合正极、以钛酸锂为负极的混合电池,其充放电性能受正极活性物质配比的影响.考察了正极中不同的活性炭和磷酸铁锂含量配比对混合电池能量密度和功率密度的影响.对LiFePO_4-AC/Li_4Ti_5O_(12)混合电池主要采用恒流充放电测试方法.对混合电池正极活性物质的含量配比进行优化可以改善混合电池的比容量和比功率.结果表明,当正极活性物质磷酸铁锂的含量为70%时,混合电池的充放电性能最好.     

液态金属储能电池中常用液态金属腐蚀研究进展

简要综述了液态金属储能电池中常用负极材料Li、正极材料Bi和Sb对与其接触的金属材料的腐蚀研究进展。根据近年来原子能反应堆以及液态金属储能电池等领域的液态金属腐蚀的研究成果,总结了金属材料在液态Li、Bi以及Sb中的腐蚀现象、腐蚀机理以及腐蚀影响因素,并提出了液态金属腐蚀的防护建议。     

锂硫电池用气相生长碳纤维增强硫-多壁碳纳米管复合正极的影响(英文)

制备了锂硫电池用硫-多壁碳纳米管纳米复合材料,并分别采用气相生长碳纤维(VGCFs)和导电炭黑作为复合正极的导电添加剂,通过形貌表征(SEM)、恒流充放电测试和交流阻抗分析(EIS)研究VGCFs对硫-多壁碳纳米管复合正极的影响。结果表明:采用VGCFs作添加剂的硫-多壁碳纳米管复合电极具有三维网状结构,其首次放电比容量为1254 mA·h/g,40次循环后容量保持在716 mA·h/g。与采用导电炭黑为添加剂的电极相比,采用VGCFs为添加剂的电极具有更高的活性物质利用率和更好的循环稳定性。相互搭接的纤维状VGCFs可形成稳定的导电网络,抑制正极材料及残存放电产物的团聚堆积,维持电极的多孔性,从而改善电池的电化学性能。