锂离子电池硅基负极材料研究与进展

随着消费类电子产品及新能源汽车的发展,高能量密度的锂离子电池逐步成为了研究热点.当前使用的石墨负极材料的理论比容量为372 mAh/g,亟需研发高容量的负极材料.硅作为负极材料,其比容量为石墨的10倍,且脱锂电位低,被认为是最具潜力的新型负极材料.纯硅负极材料在锂离子电池应用中,由于其巨大的体积膨胀效应会导致材料粉碎,...     

试析锂离子电池负极材料的发展前景

锂离子蓄电池负极材料是电动汽车芯的一个部分,具有较大的市场,从其发展来看,我国国内锂离子蓄电池采用的多是锰酸锂为正极材料,碳为负极材料。电池循环寿命在1000次左右,而美日等发展国家则多相反的利用负极材料,电池的利用率大大提高。目前我国中信国安盟固利等相关的公司也在积极地进行研发,推出以钛酸锂为负极离子蓄电池。     

一种新型的锂离子电池负极材料

在固相合成的Li4Ti5O12中添加SnO2进行改性。用循环伏安、交流阻抗谱、恒流充放电技术研究了SnO2的添加对材料的电化学性能影响。试验显示,材料改性后,当以金属锂为对电极时,首次放电容量达400.02mAh·g–1,首次库仑效率为50%;当以LiCoO2为对电极时,首次放电容量为166.27mAh·g–1,经过15次循环后,容量衰减仅为3.3%。改性后的电极材料不但提高了容量,而且能够保持原有材料的高循环性能,可用作锂离子电池的负极材料。     

石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用

随着电子产品的普及,对锂离子电池的可逆容量、倍率充放电能力和循环稳定性提出了更高的要求。石墨烯由于其独特的电子共轭态和单一的原子层结构,具有优越的电子迁移性、大的表面积和良好的热和化学稳定性。因此,众多研究者致力于借助石墨烯的独有特性来改善锂离子电池正极和负极材料的综合电化学性能。本文对石墨烯在锂离子电池正负极材料中的应用情况以及面临的主要问题做了简要综述。     

锂离子电池负极材料Cu_2ZnSnS_4的研究现状

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)不仅是传统太阳能吸收器的一种很有前途的替代品,也是一种性能优异的锂离子电池负极材料。以锂离子电池负极材料CZTS为研究对象,对其制备、改性方法、合成和储锂机理以及国内外的研究进展进行了系统性综述,阐述了当前CZTS负极材料的发展状况。总结了CZTS研究过程中的化学合成、反应过程中的相变、成核和生长特性的难点问题,论述了对理论化学计量型的CZTS的优化改性工作以及CZTS复杂的储锂机理。针对不足,提出了应深入研究CZTS等多项化合物的合成制备过程和储锂机理的建议,展望了CZTS锂离子电池负极材料未来的发展方向。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的改性研究进展

锂离子充电电池(LIBs)在汽车和移动通信设备领域有着广泛的应用前途,成为最近的研究热点。尖晶石Li4Ti5O12因其在充放电过程中优异的可逆性、结构稳定性、安全性和高锂离子迁移率,已经成为了一种很有前途的高容量锂离子电池负极材料。分别从掺杂改性、表面改性和纳米结构等几个方面综述了Li4Ti5O12的改性研究进展。     

锂离子电池正极材料研究进展

主要介绍了传统锂离子电池正极材料的改性研究和新型锂离子电池正极材料的研究现状和发展方向。重点综述了正硅酸盐Li2MSiO4(M=Fe,Mn)类正极材料,含V的正极材料,有机物正极材料以及其他新型锂离子电池正极材料的研究现状和性能改进方法。     

ZIF衍生Fe3O4@NC/石墨烯锂离子电池负极材料研究

为了改善Fe₃O₄作为锂离子电池负极材料时循环稳定性差的问题,以铁基沸石咪唑酯框架结构材料(Fe-ZIF)为前驱体,使用多巴胺通过聚合反应与其复合,再与石墨烯通过静电吸附作用组装,经过煅烧碳化,制备了Fe₃O₄@NC/G复合材料。研究结果表明,多巴胺与石墨烯的引入有效提高了Fe₃O₄在充放电过程中的电化学稳定性。在0.1 A·g^-1电流密度下,充放电循环30圈,Fe₃O₄@NC/G的放电比容量为1005.6 mAh·g^-1。当电流密度为2 A·g^-1时,经过300圈循环,其放电比容量仍有838.3 mAh·g^-1。Fe₃O₄@NC/G复合材料优异的电化学性能归因于独特的结构设计,这对其他负极材料的构筑提供了一定的参考价值。     

锂离子电池负极材料SnO2的制备及其性能研究

以NaOH为沉淀剂,聚乙二醇400(PEG400)为分散剂,采用改进的化学沉淀法制备了前驱体粉末Sn(OH)2,在不同温度下煅烧得到了SnO2纳米颗粒.运用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对所制材料的结构、表面形貌和电化学性能进行了研究.结果表明:采用改进的化学沉淀法可以得到平均粒度为80nm左右的SnO2纳米颗粒,其中700℃下煅烧合成的SnO2性能最佳,其首次放电比容量和充电比容量分别为1576.3mAh/g和836.7mAh/g,首次库仑效率为53.1％.经过20次循环充放电后,其比容量仍有411.4mAh/g.     

锂离子电池富镍三元正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料,富镍三元材料Li(Ni,Co,Mn)O2(NCM)具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。本文在综述三元正极材料结构基础上,总结Ni-Co-Mn比例对正极材料放电比容量、热稳定性和容量保持率的影响,指出当前富镍三元正极材料是三元正极的重要发展方向,并综述目前富镍三元正极材料存在的主要问题,及其合成方法、掺杂改性与表面改性的研究进展,最后对富镍三元正极材料的发展前景进行了评价和展望。     

Durability evaluation of hexagonal WO3 electrode for lithium ion secondary batteries

We evaluated the durability of a hexagonal tungsten oxide (h-WO₃) electrode for use as the negative electrode in lithium ion secondary batteries (LIBs). H-WO₃ has attracted attention as an electrode for LIBs owing to its large hexagonal tunnels, in which Li ions can be inserted. However, when a charge-discharge cycling test was carried out in the voltage range 2.5–1.0 V (vs LiCoO₂) for 500 cycles, its discharge capacity decreased by 73% compared with the initial value. To clarify the reasons for the degradation, various types of analysis were performed. The deposited layer on the electrode and changes in both the crystalline structure and the electrolyte composition are considered to be the main reasons for the degradation. The observed changes in the valence of W also affected the degradation. We also report that the voltage range plays an important role in increasing the durability.     

锂离子电池中硅-氧化钴电极材料的研究

主要介绍了微米硅、多孔微米硅以及经修饰后的硅-氧化钴电极材料性能。以质量分数12%的氧化钴修饰多孔硅,首次与第二次放电电容量分别为3 590m Ah·g~(–1)和2 679m Ah·g~(–1),其放电电容量衰退率为25.4%。与没有修饰过的微米硅(2 281 m Ah·g~(–1)和555 m Ah·g~(–1))相比,效果明显提升,并且在之后的多次充放电中,也有很大提高。分析结果表明,微米多孔硅减缓了硅在充放电时的体积膨胀;被披覆氧化钴稳定了固态电解质层,进而提高了硅材料在锂离子电池中充放电循环稳定性。     

二次电池金属锂负极的研究进展

金属锂负极具有极高的比容量、极低的密度和最负的电势,被认为是最有希望的下一代高能量密度型电池的负极材料。然而,在反复充放电过程中,锂负极会出现严重的粉化和枝晶生长,造成安全隐患,极大地降低了电池的性能,缩短了使用寿命。综述了近年来国内外针对金属锂负极存在问题进行的改性研究进展,从锂负极存在问题的根源、锂枝晶的生长模式以及近年来改善锂负极的举措三个方面出发,重点针对锂枝晶问题开展分析,并予以展望,为高能量密度锂电池的商业化研究提供借鉴。     

锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备与改性进展

综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的七种制备方法及其研究进展,评述了各种方法的优缺点。讨论了LiFePO4改性研究的最新成果,包括物理掺杂和体相掺杂,分析了各种改性方法提高LiFePO4电导率和电化学性能的可能机理,其中体相掺杂改性机理还存在一些争议。并对LiFePO4的研究方向进行了展望。     

废旧锂离子电池中钴的浸出

为从废旧锂离子电池正极材料中分离出的黑色混合粉末(包括钴酸锂、乙炔黑及少量铝)中浸出钴,用正交实验,调整因素水平以使钴的浸出率达到最大化。结果表明,从黑色混合粉末中浸出钴的最佳条件为:硫酸的浓度3 mol/L,双氧水浓度2.4 mol/L,反应时间30 min,ρ(黑色混合粉末)为60 g/L,此时,钴的浸出率约为99.6%。     

多气隙电阻板室用电极板材料研究现状

多气隙电阻板室(MRPC)是一种新型气体探测器,结构简单,成本低廉,并且具有良好的时间分辨率和探测效率。介绍了MRPC的结构与工作原理,分析了电极板材料表面粗糙度、体积电阻率和耐酸性等性能的研究现状,阐述了半导体玻璃和陶瓷材料在高计数率MRPC中的应用,介绍了北京玻璃研究院用半导体玻璃制作的MRPC束流测试结果。最后指出了高计数率MRPC用电极板材料的研究方向。     

简单温和的置换途径制备锂离子电池纳米硅负极材料

硅被认为是一种很有前景的锂离子电池负极材料,因为它理论比容量高达3580 mAh/g(Li_(3.75)Si,室温下形成)。分别以四氯化硅和锌粉作为硅源与还原剂,通过简单有效的置换反应在500℃的条件下制备出了纳米级硅,该方法制备工艺简单,并且原料成本低廉。所得到的纳米级硅颗粒为150~200 nm的球状,并对其进行电化学性能测试,该材料在0.2 A/g的电流密度下首次脱锂比容量能够达到1 747.7 mAh/g。然后以蔗糖为碳源通过高温热解法合成了硅碳复合材料,其50次循环后的脱锂容量保持率为82%。