锂离子电池负极材料研究

本文综述了锂离子电池负极材料的最新研究进展,包括非金属类材料,金属氧化物材料以及合金材料。并对锂离子电池负极材料的发展趋势进行展望。     

锂离子电池负极材料研究进展

锂离子二次电池是应用和开发前景最好的一种电源,改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的正负极材料。综述了锂离子电池负极材料的研究进展,介绍了碳素材料、锡基负极材料和其他负极材料。指出了今后锂离子二次电池负极材料的发展方向。     

锂离子二次电池合金负极材料的研究进展

论述了近年来合金类负极材料的研究进展,尤其对Sn基、Si基、Sb基等二元合金及金属间化合物、纳米合金、活性/非活性合金以及多相复合物电极材料的研究现状作了介绍;指出了合金电极材料存在的问题和解决方法,并对合金类负极材料的研究发展趋势作了展望。     

锂离子电池负极材料的研究现状

按照储锂机理来分,锂离子负极材料可以分为嵌入型、合金型和转化型三种类型。嵌入型负极材料具有安全环保低成本等优点,合金型负极材料容量和倍率性能更优,但是循环性能差,而转化型负极材料最近研究较少。     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池作为一种电源应用很广泛,但是在应用中存在一些不足,选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面介绍了目前锂离子电池的研究状况,并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电池中硅负极材料的研究进展

锂离子电池自身存在诸多优点,它的储存能量密度高,额定电压高,自放电小,电池寿命长,且工作温度区间很大,故其广泛应用于智能手机以及电动车中.构成锂离子电池的负极材料中最常见的是石墨,其层间的范德华力确保该材料在充放电过程中的稳定性以及循环使用寿命,但也存在两面性,由于晶格常数较小限制了锂离子能够插层的位置,容量值低,这限...     

锂离子电池的正极与负极材料

随着新型信息记录与数码影像技术的快速发展,以及环保型高能动力装置应用的需要,各种高技术领域均迫切需要更高性能的锂离子二次电池。其关键技术是锂离子电池材料,如正极活性物质、负极活性物质等的制造与应用。对此,近年来在国际上已形成新的研发热潮。本文介绍一些研发团队的科研成果,以利于对其引进、消化吸收、再创新。     

锂离子电池炭负极材料的研究概况

综述了作为锂离子电池炭负极材料的石墨类、非石墨类、纳米材料等方面的研究成果，介绍了上述各种材料的特点。通过对石墨类材料的改性，在炭材料中形成纳米级孔、洞、通道等都可能提高锂的可逆贮量和减少不可逆容量损失，有利于负极比容量的提高，从而有利于进一步提高锂离子电池的比能量。     

锂离子电池锡基合金负极材料研究进展

锡合金负极材料由于具有加工性能好、导电率高、对环境的敏感性没有碳材料明显等优点,未来有希望取代碳负极材料。但由于其首次不可逆容量高。循环性能不好。影响了其商业化的进程。作者对近年来有关于锡合金负极材料的研究进行了分析;重点介绍了锡合金储锂机理,比较了不同合成方法及组成对材料性能的影响。总结了材料存在的问题,并时锡合金负极材料的前景进行了展望。     

锂离子电池碳原子线负极材料的研究

碳原子线的制备是以马铃薯淀粉为固态碳源以Fe(NO3)3为催化剂前驱体,高温裂解制得。将其作为锂离子电池负极材料,碳原子线首次充放电容量分别为369.5mAh/g和999.4mAh/g,从第2次循环起,充放电效率开始提高,第10次达到94.3%,不可逆容量逐渐降低,可逆容量基本维持在约300mAh/g左右。显示出碳原子线负极具有良好的循环性能和可逆容量。     

A green approach for cohesive recycling and regeneration of electrode active materials from spent lithium-ion batteries

The implementation of the green energy transition by reducing reliance on fossil fuels has fueled the burgeoning demand for lithium-ion batteries in grid-level energy storage systems and electric vehicles. The growth of portable electronic devices has also contributed to this exponential demand, creating both logistical and environmental challenges in the supply of raw materials such as lithium and the management of end-of-life batteries. Current recycling methods for spent batteries are both energy-intensive and inefficient. To address these issues, a green approach using organic acid mixtures has been proposed to reclaim lithium from spent cathodes and recover and purify graphite from spent anodes, while also regenerating its structure. The effectiveness of this method is demonstrated through the use of organic acid mixtures to leach and reclaim lithium from NCM 622 batteries. On the anode side, a curing–leaching strategy using organic acids is employed to purify spent graphite, which is subsequently calcined to enhance its interlayer structure conducive to better intercalation of Li⁺ and improve electrochemical performance. Additionally, recovered graphite is tailored with carbon using water bath carbonization to repair structural defects caused by lithium intercalation and improve electrochemical performance while augmenting the regenerated graphite's quality, equipping it to be reused in batteries or upcycled applications.     

Technology for recycling and regenerating graphite from spent lithium-ion batteries

With the annual increase in the amount of lithium-ion batteries (LIBs), the development of spent LIBs recycling technology has gradually attracted attention. Graphite is one of the most critical materials for LIBs, which is listed as a key energy source by many developed countries. However, it was neglected in spent LIBs recycling, leading to pollution of the environment and waste of resources. In this paper, the latest research progress for recycling of graphite from spent LIBs was summarized. Especially, the processes of pretreatment, graphite enrichment and purification, and materials regeneration for graphite recovery are introduced in details. Finally, the problems and opportunities of graphite recycling are raised.     

Hematite nanoflakes as anode electrode materials for rechargeable lithium-ion batteries

Hematite (α-Fe₂O₃) nanoflakes and nanocubes were synthesized by liquid-solid-solution method and their properties as anode electrode materials for rechargeable Li⁺-ion batteries were measured. When changing the water to ethanol volume ratio in the synthesis system, the nanocrystals can be changed from α-Fe₂O₃ to α-FeOOH, with shapes being tuned from nanoflakes to nanocubes, non-uniform particles and nanowires. When assembled as the anode electrode materials in rechargeable Li⁺-ion batteries, the hematite nanoflakes showed one more plateau in the first discharge progress of the voltage-composition curves than hematite nanocrystals with other shapes in the literature. X-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscope and electrochemical data showed that this extra plateau came from the formation of Li₂Fe₃O₄ nanoclusters and amorphous Li₂O. This experiment showed that like sizes, shapes of nanocrystals may also affect the detailed electrochemical progress.     

碳纤维制品结构分析及其用作锂离子电池负极材料性能研究

通过X-射线衍射(XRD)和N2-BET法对材料结构进行分析,研究了其结构及用作锂离子电池负极材料的性能。结果表明,在一定范围内碳材料的容量与其层间距成正比关系;比表面积的大小与材料的容量有一定的关系;中孔率的提高有利于碳材料容量的增加。     

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。     

退役锂离子电池中有价金属回收研究进展

锂离子电池被广泛应用于电子产品、电动汽车和大规模储能材料等多个领域。随着电动车市场的快速发展,其使用量还将显著增加,随之产生数量极大的退役锂离子电池。退役锂离子电池的回收利用可以避免环境污染和资源浪费,尤其对实现锂资源供需平衡具有重要意义。综述了退役锂离子电池中有价金属元素回收技术研究现状,探讨了该领域未来发展方向。电池安全高效拆解技术与装备、有价元素整体化回收技术、电极材料再制备工艺以及避免二次污染环境是未来退役锂离子电池循环利用领域值得关注的重点。     

第一性原理在锂离子电池电极材料中的应用研究

在锂离子电池电极材料研究中，第一性原理计算能在理论上协助解释实验结果，为材料的合成和性能改进提供理论依据。目前第一性原理计算在锂离子电池电极材料中的应用主要集中在正极材料磷酸铁锂和层状氧化物LiMO₂(M=Ni, Co, Mn, Al等)材料中，对热门三元材料，特别是三元材料改性前后界面结构变化的研究较少。围绕密度泛函理论，综述了其在电极材料工作电压、电子传导性和离子扩散性、结构稳定性、储锂容量的计算以及热力学性能预测及解释等方面的应用，对较为集中的研究方向的进展进行阐述和总结，为用第一性原理进一步研究LiNi _x Co _y Mn_{1- x - y} O₂复合材料提供借鉴。     

废锂离子电池正极材料中锂元素选择性回收的研究进展

随着新能源汽车市场的蓬勃发展,锂离子电池作为新能源汽车的关键部件,面临着关键金属资源尤其是锂资源供给不足的风险,回收废锂离子电池中所含的二次锂资源将成为解决锂资源供需问题、推动行业可持续发展的重要途经。因此为实现废锂离子电池中锂元素的高效提取,分步或优先提取的选择性提锂工艺备受研究者们关注。本文介绍了火法、湿法、机械化学法和电化学法四种当前主流的选择性提锂工艺,在阐述其基础反应机理的基础上,总结归纳了各工艺最新的研究成果,并从提取过程中的工艺能耗、物耗、回收率、选择性、环境影响等多个角度对各工艺的优势和不足进行了深入分析。最后,对废锂离子电池中有价金属资源化回收的发展趋势及前景进行了展望,为未来研发更加清洁高效的回收工艺提供参考。     

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。     

废旧锂离子电池回收处理技术与资源化再生技术进展

近年来,随着消费电子商品、电动车和大规模储能市场的快速发展,作为目前占据最多市场份额的锂离子电池的产量也随之快速增长,随之产生的废旧锂离子电池的数量和重量呈现出了井喷式的上涨。从其巨大的数量、环境保护和资源再生的角度来看,废旧锂离子电池都具有很高的回收价值和潜力。本文主要从实验室研究和工业应用两个角度总结了目前主要的回收处理方法和流程,重点介绍了利用废旧锂离子电池电极材料重新再生和合成新的电极材料的研究进展。目前废旧锂离子电池回收处理存在的问题主要是：电极材料的复杂多样性导致分离提纯过程困难,回收过程易产生二次污染以及回收的经济激励不足。未来的发展趋势在于结合绿色环保和低成本经济,研究高效的回收处理工艺流程。