凹凸棒石在锂金属电池负极保护中的应用EI北大核心CSCD

锂金属电池因能量密度高被认为是极具发展潜力的储能电池之一。然而锂金属负极上锂枝晶的生长会导致容量衰减甚至安全问题。为此,将凹凸棒石负载至纤维膜上应用于锂金属电池的负极保护,组装成对称电池及磷酸铁锂全电池进行电化学测试。结果表明:添加凹凸棒石的纤维膜可有效抑制锂枝晶的生长,其对称电池在沉积容量为1 mA·h/cm^(2)、电流密度为2 mA/cm^(2)下循环500 h时极化电压仅为83.2 mV,1 C倍率下加入凹凸棒石纤维膜的全电池循环1000圈后放电比容量仍有84.92 mA·h/g。综上,凹凸棒石对锂枝晶有抑制作用,为锂金属电池负极保护提供了新思路。     

机器学习原子势在锂金属负极中的应用

锂金属是下一代二次电池的理想负极材料。然而，锂枝晶生长存在安全隐患，并导致电池Coulombic效率低，这严重制约了锂二次电池的商业应用。目前，人们对锂的沉积生长机制在原子尺度上还了解甚少，同时对锂枝晶的成因也众说纷纭。近年来，机器学习在计算材料学中的应用使得许多以前无法实现的进步成为可能，本文综述了机器学习原子势在锂金属负极研究中的应用。     

磷酸铁锂高温循环性能的改善

磷酸铁锂结构稳定、循环性能优异,但是随着主机厂家对质保要求的不断提升,磷酸铁锂仍面临着高温循环性能不能满足客户要求的情况。以磷酸铁锂正极锂离子电池为研究对象,分别对比了基础电解液体系和改善电解液体系[在基础电解液中添加二氟二草酸硼酸锂（LiODFB）]对电池高温循环性能的影响。对循环后的电池采用直流内阻（DCIR）、电化学交流阻抗谱（EIS）、d Q/d U（恒定的电压间隔内电池容量的变化）曲线等无损分析方式进行数据对比,结果表明改善电解液体系电池的电荷转移阻抗进一步降低。通过对电池进行解剖,对两种电解液体系的电池极片进行了厚度分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）元素分析等,结果表明改善电解液体系的电池在抑制负极表面副反应、减少正极铁溶出方面具有明显的效果,因此电池的高温循环性能更好。     

2-甲基呋喃对锂硫电池性能的影响

采用2-甲基呋喃作为锂硫电池电解液添加剂,并通过充放电测试考察了2-甲基呋喃的含量对锂硫电池的循环性能、库伦效率、放电中压的影响。结果表明,与空白锂硫电池相比,添加2wt%的2-甲基呋喃的电解液的锂硫电池的性能较好,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到53.3%,首次循环的库伦效率由60.2%提高到82.6%。     

钛酸锂/石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能

以Li₂CO₃、锐钛矿TiO₂和石墨烯为原料，采用固相球磨及喷雾干燥相结合的方法制备钛酸锂和钛酸锂/石墨烯复合负极材料。用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）表征了样品的晶体结构及形貌。通过恒流充放电测试样品的电化学性能，考察不同石墨烯添加量对钛酸锂材料电化学性能的影响。当石墨烯添加量质量分数为1%时，钛酸锂/石墨烯复合负极材料（LTO-G-2）具有优异的倍率性能及循环稳定性。在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率下的充电比容量为172.9mA·h/g、165.7mA·h/g、163.5mA·h/g、157.4mA·h/g、154.0mA·h/g和143.5mA·h/g。5C倍率下经历200次循环，容量保持率为94.8%。循环伏安测试(CV)表明LTO-G-2样品的极化程度是最小的。交流阻抗测试（EIS）结果显示LTO-G-2的电荷转移阻抗（69.6Ω）小于纯的钛酸锂的电荷转移阻抗（140.5Ω）。     

钇掺杂钛酸锂/石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯（GO）为基底，钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，采用溶剂热法合成前驱体，在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料，采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明，片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下，钇掺杂量为8%（以钛酸锂的物质的量为基准，下同）的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g，经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0，经过200圈循环后容量衰减1.59%，经过300圈循环后容量衰减3.24%，与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度，从而改善了材料的循环性能。     

锂枝晶的成核、生长与抑制

锂金属电池具有较高的理论比容量和最低的氧化还原电位，被认为是最有前途的电化学储能器件之一。然而，金属锂阳极上的锂枝晶所引起的一些关键问题严重阻碍了其实际应用。首先从离子浓度、电场、应力、温度四方面因素介绍了多形貌锂枝晶成核和生长机理；同时，总结了一些用于表征锂枝晶的先进技术；并归纳了抑制锂枝晶形成的策略，包括控制锂枝晶成核的亲锂表面电极、非均相晶核，控制锂枝晶生长的三维导电基体、物理涂层，以及具有固定阴离子的纳米结构电解质和形成球形锂沉积的盐包水电解质。最后提出了挑战和展望，探讨了锂枝晶的未来研究方向。     

镍网原位生长氧化镍构建复合锂负极用于锂空气电池

为了提高锂空气电池性能,有效缓解体积膨胀和负极粉化的现象,实验采用金属镍网原位生长氧化镍薄片并与金属锂复合构建复合锂负极Li@Ni-NiO,将其应用于锂空气电池。Li@Ni-NiO的版电池能够在180个循环内维持98%的库伦效率,基于Li@Ni-NiO的锂空气电池可以稳定循环120圈。复合负极有效地缓解了枝晶生长,改善了电场分布,最终达到均匀电镀的目的,为高性能锂空气电池的负极发展提供了一种新的思路。     

高库伦效率锂金属负极研究

锂金属兼具低电位和高比容量,是一种理想的高比能锂电池负极材料.由于锂金属几乎能与所有的电解液反应,并且充放电过程会不断暴露出高活性锂金属加剧副反应的发生,使得锂金属负极在循环过程中的库伦效率很低.为了提高锂金属负极在有限过量锂条件下的循环寿命,迫切需要改善锂负极的库伦效率.在本工作基于具有较高库伦效率的含醚电解液,通过...     

Fe2C和氮共掺杂的具有有序孔道结构碳膜用于锂硫电池正极

利用定向冷冻-碳化法制备了Fe₂C、氮共掺杂的碳膜（Fe₂C/N-C）作为一体化电极用于锂硫电池。由于其兼具规则的导电网络和连通的离子扩散通道,可有效缓解活性物质硫及放电终端产物导电性差的问题,且孔道结构亦可有效缓冲充放电过程活性物质的体积膨胀效应。该膜结构有利于电子传递和锂离子扩散,掺杂的Fe₂C纳米颗粒对多硫化锂具有较强的吸附作用以及向放电终端产物转化的催化作用,有效抑制了多硫化物的“穿梭效应”,提高硫利用率,显著提升电池的综合性能和循环稳定性。Fe₂C/N-C电极在载流量1.1 mg·cm^-2、1.0 C电流密度下循环100圈后得到833.0 mA·h·g^-1的比容量、99.3%的库仑效率、每圈容量衰减率低至0.02%,在较高载硫量3.8 mg·cm^-2时,0.2 C下循环100圈仍能取得714.3 mA·h·g^-1的比容量。     

量化分析锂供需与锂价格的联动关系

全球能源转型快速推进,作为能源转型代表的电动汽车的发展如火如荼。锂作为电动汽车电池的基础原材料,近年价格快速上涨,在2022年3月创下超过50万元/t的高价,超过2020年最低价的10倍。介绍了全球锂资源的存在形式及化学组成、锂资源量和锂储量,各种锂资源的提锂方法,锂供应来源和供应量,锂的用途、主要增长领域及需求量,以及中国所需锂的来源和主要增长领域。根据2019年1月至2022年2月中国锂供应量和锂需求量,对照此期间的锂价格变化,结合经济学术语论述中国锂供应量和需求量与价格的联动关系,得出结论：锂供需基本面决定锂价格、锂价格决定未来锂供需结构。在价格上行阶段,由于存在“牛鞭效应”及炒作,导致锂价格过大波动。最后提出防止锂价格过大波动、促进锂产业链健康发展的建议：1）加大国内锂资源开发力度,减少对外依存度,确保锂的供应能够满足快速增长的需求;2）加大锂供需透明度,减少需求量与实际消耗量的差异,避免价格过度波动;3）建立国家锂收储机制,在锂供应量大于需求量时进行收储,避免价格过渡下跌,在锂供应量小于需求量时释放储存锂,以抑制价格过渡上涨;4）锂产业链上下游企业加强风险意识,合理运用衍生品...     

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用.掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料.综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路.同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测.     

四氟硼锂和六氟砷锂的合成与拉曼光谱分析

介绍了合成高纯无水的ＬｉＢＦ４和ＬｉＡｓＦ６的新方法，并讨论了其合成条件，指出制备多孔状ＬｉＦ和控制反应温度是合成的关键。     

金属锂生产应用及市场分析

金属锂在现代工业和科学技术中具有非常重要的地位，广泛应用于电子、化工、医药等领域。金属锂作为一种蕴含巨大市场潜力的新能源和新材料，当前正面临着良好的发展机遇。介绍了金属锂的生产方法、应用领域及中国国内生产现状，分析了金属锂在相关领域内的市场前景。指出中国的锂资源极为丰富，但金属锂生产起步较晚，产品大部分是纯度〈99．0％的金属锂。近几年，中国金属锂的消费需求将以每年25％的速度增长，金属锂面临着良好的市场机遇。     

锰酸锂在锂电池中的制备及应用

尖晶石型锰酸锂是近年来兴起的锂离子电池的正极活性材料 ,本文介绍了其制备方法 :电沉积法、固相反应法和共沉积法 ,评述了各工艺的优缺点。指出锰酸锂具有广阔的市场应用前景     

氟烷基膦酸锂合成方法的研究

本文探讨了采用以镍板为阳极的西蒙斯电解槽电解氟化制备氟烷基膦酸锂的有关工艺和关键技术。     

锂资源的开发与利用

中国是传统锂资源大国，已探明的锂资源储量在世界上位居第二；盐湖卤水锂储量居世界第三，具有良好的资源条件和开发前景。根据中国锂资源的禀赋和特点，通过对锂资源技术开发进展情况、锂资源开发的市场经济及综合利用的分析，说明了锂尤其是盐湖锂资源具有开发优势。提出中国锂资源开发应依靠技术进步，走综合利用之路是提高经济效益的最佳途径。     

电解法制备氢氧化锂的研究进展

简述了氢氧化锂的应用,详细阐述了电解法制备氢氧化锂的不同生产方法、原理,以及原料中各离子对电解的影响及要求。分析了各方法的优缺点,并结合中国锂盐的基本情况和发展现状,总结了目前存在的问题,对前景做了预测。指出了在简化方法、降低成本生产氢氧化锂的同时,兼顾资源综合利用和环境保护是今后研究开发的方向。     

Phase and microstructural evolution in lithium silicate glass-ceramics with externally added nucleating agent

Development of lithium disilicate-based glass-ceramics critically depends on use of nucleating agent in the glass matrix. The present study reports the effect of externally added nucleating agent Li₃PO₄ in Li₂O–K₂O–MgO–ZnO–ZrO₂–Al₂O₃–SiO₂ system which is compared with a reference composition (GC1) (SiO₂:Li₂O = 2.16:1) prepared with in situ formed Li₃PO₄. For externally added Li₃PO₄, two compositions were studied. In one case (GC2) before addition of Li₃PO₄, SiO₂:Li₂O ratio in glass was maintained as 2.87:1 and in another case (GC3) SiO₂:Li₂O ratio in glass was maintained same as reference GC1 that is, 2.16:1. The glasses were characterized by using MAS-NMR spectroscopy. Sintering and crystallization behavior of the glass-ceramics was characterized by using XRD, SEM, DTA. Due to in situ formation of Li₃PO₄, GC1 resulted in a dense sample with finer crystals of lithium disilicate. In GC2 and GC3, externally added lithium phosphate, which was in the form of ultrafine aggregated particles, formed flower-like colonies of radially outward crystals. Higher SiO₂:Li₂O ratio in GC2 resulted in lithium disilicate crystals and high viscous glass causing large air entrapment and so less densification. GC3 with higher lithia in glass showed higher densification than GC2 but only lithium metasilicate crystals were formed.     

氯化钠法制备氯化锂的工艺研究

研究了以硫酸锂和氯化钠为原料制备氯化锂的方法，硫酸锂与氯化钠在室温条件下1：1(体积比)反应，反应液经减压浓缩后于-5℃温度下完全析出硫酸钠晶体，继续浓缩反应液得到氯化锂的饱和溶液，冷却结晶。其工艺简单，成本较低，所得氯化锂产品能达到一级品的要求，且收率在95％(质量分数)以上。