锂离子电池硅电极新型粘合剂的研究进展

硅(Si)作为目前理论容量最高的一种负极材料,被认为是最有前景的一种锂离子电池负极材料,但较大的体积膨胀和较差的导电性限制了其在锂离子电池当中的应用。在硅电极体系中,选择一种合适的粘合剂对于硅电极的机械完整性和电子完整性起着至关重要的作用。总结了硅负极材料的容量衰减机理,介绍了粘合剂结构的不同对硅电极性能的影响以及新型的导电粘合剂在硅电极方面的应用。     

硫化钴锂离子电极材料的制备和应用研究

锂离子电池（LIBs）因具有能量密度高、循环寿命长以及使用方便等优点，已经广泛应用于便携式电子设备。然而，商业化锂离子电池负极石墨的理论比容量低、安全性差，不能满足市场新的需求。硫化钴负极材料因其高的比容量和良好的热稳定性引起了研究者广泛的关注。概述了锂离子电极材料硫化钴化合物（CoS、CoS2、 Co3S4、Co1-xS、Co9S8等）存在的缺陷及改性研究进展，对硫化钴负极材料的未来研究方向也进行了展望。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

聚丙烯酸黏结剂的分子量对氧化亚硅负极性能的影响

硅基负极材料因在嵌锂-脱锂过程中会产生剧烈的体积膨胀,限制了其在构建高能量密度锂离子电池中的应用。聚丙烯酸（PAA）作为一种高性能硅基负极黏结剂,倍受关注。采用不同黏均分子量的PAA黏结剂制备氧化亚硅电极,并测试了其溶胀性、力学性能和电化学性能。黏结剂PAA的黏均分子量为400万时,以0.4 A/g的电流密度循环100圈后,电池的容量保持率为88.4%,可逆比容量为1 017(mA·h)/g,高于黏均分子量为45万、125万的PAA黏结剂时的602(mA·h)/g和793.9(mA·h)/g的可逆比容量。结果表明：黏结剂PAA的分子量增大,其溶胀性能、弹性模量、硬度得到提升,抑制氧化亚硅负极膨胀的能力得到增强,有利于构建更稳固的固态电解质界面膜,从而提升氧化亚硅电极的循环倍率性能。     

锂离子电池Si_(1.81)Co_(0.6)Cr_(0.6)Zn_(0.2)/MGS复合负极材料的制备与性能

采用两步高能球磨法制备了一种新的锂离子电池硅基复合负极材料Si1.81Co0.6Cr0.6Zn0.2/MGS.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的组成和形貌结构.电化学测试表明,Si1.81Co0.6Cr0.6Zn0.2/MGS作锂离子电池负极材料有较好的电化学性能:首次可逆容量为561 mAh.g-1,50个循环后,可逆容量的保持率为91%.Si1.81Co0.6Cr0.6Zn0.2/MGS循环性能的改善归因于电极结构在循环过程中的稳定性.     

锂离子电池用高容量合金类硅基负极材料研究进展

锡、硅负极材料由于具有高的比容量等优点,成为提高锂离子电池能量密度的首选负极材料。首先介绍了目前产业界开发锡、硅负极材料的进展,并从商业化的角度比较了这两类材料在开发工艺及实际使用电性能方面的区别。进一步从基础研发角度重点阐述了不同结构的硅基材料(单质硅、硅氧化物、硅碳复合物及硅合金)的电性能改性研究进展,指出了具有工业化前景的工艺方法。     

镍碳修饰的硅亚微米线用于高效能锂离子电池负极

电动汽车、便携式电子设备和储能设备等行业的快速发展,对高能量密度锂离子电池的需求 日益迫切．硅材料由于具有最高的理论储锂容量,目前成为锂离子电池负极材料的研究热点．通过 温和的溶液刻蚀工艺并结合热解还原法制备了镍、碳修饰的亚微米一维结构硅负极材料,并对其进 行结构分析和电化学研究．结果表明：制备所得的硅亚微米线表面实现了镍纳米粒子的均匀修饰和 碳材料的包覆,在１Ｃ的电流密度下表现出９００ｍＡｈ／ｇ的可逆储锂容量．一维结构设计与镍、碳修 饰可以提升硅材料的循环与倍率性能,为高性能锂离子电池负极材料的制备提供可能．     

SiC@CNFs锂离子电池负极材料的制备及其循环性能研究

通过静电纺丝技术结合碳化工艺制备一种SiC增强碳纳米纤维（SiC@CNFs）复合结构.TGA、XRD、XPS及SEM的样品测试结果显示，SiC颗粒含量（质量分数，全文同）为62%，且均匀分布于CNFs的表面.该结构制备的锂离子电池负极材料既保留了CNFs的高导电性，又获得了SiC增强的结构韧性.电化学性能测试结果表明，将其作为锂离子电池负极材料，循环500次后，容量保留率高达134.01%，远高于CNFs.同时，该结构的电化学阻抗值变化较小，导电性能保持较好.通过静电纺丝技术制备的SiC@CNFs结构作为锂离子电池负极材料，制作成本低，结构可控且性能稳定，是目前对电池负极材料的有益补充.     

锂离子电池硅基负极材料研究现状与发展趋势

硅基负极材料因具有高电化学容量是一种极具发展前景的锂离子电池负极材料.评述单质硅、硅-金属合金、硅-碳复合材料以及其他硅基复合材料作为锂离子二次电池负极材料的最新研究成果,分析锂离子电池硅负极材料存在问题,探讨硅基负极材料的合成、制备工艺以及未来硅基材料的研究方向和应用前景.分析结果表明,通过硅的纳米化、无定形化、合金化及复合化等技术手段,实现硅基负极材料同时兼备高容量、长寿命、高库伦效率和倍率性能,是未来的主要发展方向.     

近三年来锰酸锂二次锂电池的研究进展

二次锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。总结了近三年来二次锂离子电池的研究进展。正极材料锰酸锂LiMn2O4为尖晶石晶体结构,Li+可在Mn2O4三维网络结构中嵌入-脱嵌,并完成充放电过程。锰酸锂的制备方法有高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应法、溶胶-凝胶法、微乳化法、Pechini法及其它新的合成方法等。通过掺杂其它阳离子和阴离子,特别是多种元素同时掺杂,可提高正极材料的稳定性和可逆性。同时讨论了负极材料的制备方法;正极材料容量衰减机理及相应改善措施;电池制备工艺和其它有关研究。最后指出了今后的研究重点:电极材料的充放电性能与电极制备工艺间的关系、锂锰氧与碳负极直接组装成试验电池、开发固体电解质在二次锂电池中的应用。     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li2CO3和TiO2为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料,利用XRD、SEM和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。系统考察了热处理温度对Li4Ti5O12负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li4Ti5O12电化学性能的影响。在1.0~2.2 V（vs.Li/Li＋）范围内,以0.1 mA/cm2的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li4Ti5O12负极材料进行了恒电流充放电测试。其首次放电比容量为167 mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

玉米叶状Cu2O/Cu负极的制备及其电化学性能

采用阳极氧化法及后续高温煅烧制备了三维微纳玉米叶状Cu2O/Cu锂离子电池负极材料.利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的物相组分、晶体结构和形貌进行了系统表征;利用电化学工作站、电池性能测试系统对制备的电极材料进行电化学性能的分析和计算.结果表明,铜箔表面被均匀刻蚀了 一层玉米叶状Cu2O,长度约为100～200 nm,宽度约为30 nm;玉米叶状Cu2O/Cu作为锂离子电池负极材料,在电流密度为100 mAhg-1经过200次充/放电循环后,该负极材料的可逆放电比容量仍高达848.6 mAhg-1:电化学交流阻抗谱图拟合和计算的结果表明三维微纳玉米叶状Cu2O/Cu电极材料具有更低的电荷传质电阻和更好的锂离子固相扩散能力.     

锂离子电池负极材料多孔硅/硅铁合金的制备及性能

为改善锂离子电池硅负极材料的电化学性能,利用镁热还原法制备了不同铁掺杂量的多孔硅/硅铁合金复合材料,并对其结构以及在锂离子电池中的充放电性能进行了研究.材料均呈现多孔结构,硅铁合金均匀分布在孔道内部.多孔硅/硅铁合金复合材料具有较好的循环稳定性,在0.1C倍率下循环100圈后可逆容量为1 133.5 m A·h/g,容量保持率为66%;在1C倍率下可逆容量仍可以达到776.9 m A·h/g.     

锂离子电池硅/石墨复合负极材料的制备及性能研究

锂离子电池发展的重要目标之一是高容量的负极材料,而硅材料以其高达4 200 mAh/g的理论比容量成为研究热点;但是硅负极材料有较大的体积效应,从而造成其电化学循环性能的快速下降,限制了其在生产中的应用.本研究以纳米硅与石墨不同比例的掺杂,通过高能球磨与退火处理,表明当硅与石墨比例为2：1时,首次放电比容量可达2 136.4 mAh/g,同时首次的充放电效率为85.5%; 经过35次循环之后,其可逆容量的保持率85.3%,具有良好的电化学性能.硅/石墨复合材料良好的电化学性能,使其在锂离子电池负极材料的生产及应用中具有重要研究价值.     

稻壳制备锂离子电池多孔硅负极材料

以稻壳为原料,采用镁热还原方法制备孔隙和孔壁主要为纳米尺度的多孔硅材料.作为锂离子电池负极材料,在30 m A/g恒流充放下,多孔硅具有首次充电容量为2 387 m Ah/g,50次充放循环后,充电容量保持率为23.3%.考虑到稻壳的资源丰富、廉价易得和可持续利用特点,镁热还原工艺的低成本性以及稻壳制备的多孔硅具有较好的电化学性能,此法有望制备实用的优质锂离子电池多孔硅负极材料.     

锂离子电池高性能硅基负极材料研究进展

硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。     

氮掺杂Co/Co3O4@C核壳纳米粒子作为锂电池负极材料的性能

高容量的过渡金属氧化物要想替代目前低容量的商业碳作为锂离子电池负极材料,必须设计解决碎化问题和电导率问题。本文通过热解和水热氧化法合成了N掺杂的碳基Co/Co₃O₄@C纳米粒子核壳结构复合材料。通过调整水热时间,可以获得结构完整、形态规则、尺寸均匀的产品。其作为锂离子电池电极材料,在0.1A/g恒流循环50次后,放电容量稳定在620 mA·h/g(碳质量分数为56.8%),高于其理论比容量,在2A/g恒流下250次循环后,可逆容量为572 mA·h/g,库仑效率可保持在99.8%左右。这说明具有良好分散性的N掺杂碳基Co/Co₃O₄@C纳米粒子核壳结构具有优良的结构稳定性和电导率,作为负极材料有希望应用于高容量、大功率的锂离子电池当中。     

鱼骨状纳米碳纤维嵌脱锂性能的初步研究

为了探索具有鱼骨状特殊结构的纳米碳纤维作为锂离子电池负极材料的潜在应用价值，采用化学气相沉积（CVD）法制备了高纯度、高质量的鱼骨状纳米碳纤维，对其分别进行了酸处理、退火处理以及酸处理和退火处理相结合的复合处理，装配成模拟电池后通过恒流充放电测试，研究了不同预处理方式对该鱼骨状纳米碳纤维电化学嵌脱锂性能的影响.结果显示，简单的酸处理和退火处理未能明显改善鱼骨状纳米碳纤维电极的综合嵌脱锂性能，而将两者有效结合，则使该纳米碳纤维的首次充放电效率提高近两倍，并且明显提高了可逆容量及循环稳定性，嵌脱锂性能得到综合改善.     

钛酸锂电极材料的研究进展

从锂离子电池负极材料钛酸锂Li4Ti5O12材料的结构性能出发,介绍了近几年国内外学者在Li4Ti5O12材料的基础研究方面的最新进展,对材料的制备工艺、掺杂及复合等改性研究进行了深入的讨论,提出了目前存在的问题和今后的发展方向。     

掺杂元素Co、Cr、La对尖晶石型锰酸锂电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺杂Co、Cr、La元素的尖晶石型锰酸锂Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4电池材料;X射线衍射（XRD）表征所合成的产物呈现出良好的尖晶石型结构材料;扫描电子显微镜（SEM）显示合成材料均具有良好的粒径分布（2～3μm）及外貌.以该活性物质作为锂离子电池正极材料,经充放电测试研究表明：掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4能够更好地抑制尖晶石型锰酸锂材料的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出更好的电化学可逆特性,100次循环后放电容量仍能保持初始容量的95%以上.作为锂离子电池正极材料LiCoO2的替代材料,该研究为锰酸锂尖晶石型正极材料的改性提供了一种新方法.