导电基质纳米复合电极材料的研究进展

在各种能源储存设备中,锂离子电池成为重要的首选储能器件,在便携电子设备、电动车、混合电动车及其它能源存储设备等方面都有广泛应用。如何提高锂离子电池用电极材料的锂离子储存性能,已经成为材料科学与工程领域的热点之一。利用导电基质构建纳米结构复合材料是提高锂离子储存性能的有效途径。简要介绍了碳基和金属基质纳米复合电极材料的研究进展,主要包括材料制备新方法、新工艺、锂离子电池改性及其发展趋势等内容。     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其质量轻、能量密度较高，迎合了家用电器和通讯设备向小型化、微型化方向发展的需要．锂离子电池能够成功应用的关键在于嵌入与脱出可逆的锂离子负极材料的制备．因此，对负极材料的研究非常重要．主要介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池负极材料的最新研究进展．其中，对最新的负极材料——纳米碳管及其它负极材料的研究情况，进行了深入的阐述和分析，同时，也提出了各种负极材料在研究中存在的问题及今后的发展前景．     

锂离子电池钒系电极材料的研究进展

锂离子电池电极材料对锂离子电池性能提升起着关键作用.钒的价态较多,构成的钒系电极材料具有层状、尖晶石型、反尖晶石型等多种结构.该系列材料通常具有较高的理论比容量,且合成方式多样,性价比高,因此钒系化合物在锂离子电池电极材料的应用上受到了广泛关注,但目前尚缺少对钒系电极材料的系统性总结.本文综述了以钒的氧化物、无锂型金属离子钒酸盐、含锂型钒酸盐及钒磷酸根聚阴离子材料为主要体系的锂离子电池钒系电极材料,并对各体系的结构及电化学性能进行了总结,针对合成锂离子电池钒系电极材料的主要方法(如固相合成法、溶胶-凝胶法、水热法、碳热还原法、液相沉淀法等)进行概述及分析,还对通过纳米化、特殊形貌控制、复合改性等其他改性方式优化的钒系电极材料的性能进行了介绍,最后对钒系锂离子电池电极材料的研究方向和发展前景进行展望,希望对促进该类材料的研究与产业化应用能有所助益.     

高能量密度锂离子电池电极材料研究进展

高能量密度的电极活性材料是提高电芯能量密度的关键。提高锂离子电池能量密度的途径主要包括开发高比容量正负极材料和高放电电压平台正极材料。本研究综述了几种典型的具有高能量密度锂离子电池正、负极材料的最新研究进展,包括多电子反应、富锂、聚阴离子和镍锰酸锂正极材料以及硬碳、硅基和锡基负极材料,介绍了各种材料的特点和电化学性能,重点阐述了制备这些材料的典型方法和进展,并展望了高能量密度锂离子电池的发展方向和应用前景。     

锂二次电池SnO2-MCMB复合负极材料的研究

用直接沉淀法将氧化锡颗粒沉积在中间相碳微球(MCMB)核心上,制备了一种锂离子电池用的新型复合负极材料.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构及形貌进行了表征.通过恒流充放电、交流阻抗等测试手段对该材料的嵌脱锂特性进行了研究,循环20周后其比容量仍然保持在420mAh/g以上.电化学测试表明,此种复合物可以作为一种锂离子电池新型负极材料.     

纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究进展

负极材料是锂离子电池的重要组成部分,目前商用锂离子电池的负极材料石墨的理论比容量仅为372 mAh/g,严重制约了锂离子电池的进一步发展。在众多的锂离子电池负极材料新体系中,金属氧化物具有理论比容量高、价格低廉、环境相容性好等优点,受到广泛关注,但是其存在导电性差、充放电体积变化大等缺点。研究发现,纳米化可以在保持金属氧化物优点的同时克服其缺点,因此成为金属氧化物基负极材料的研究热点。本文对近期纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究的主要成果进行综述,着重关注几种具有代表性的金属氧化物及其复合物的纳米结构设计与性能优化,并为后续相关研究提出建议。     

锂离子电池中钒氧化物电极材料的研究现状

综述了钒氧化物在锂离子电池中的应用,重点介绍了V₂O₅、V₆O₁₃、VO₂、V₃O₇、V₆O₁₄的结构、制备方法以及其锂离子电池的电化学性质,说明了V₄O₉、V₂O₃难在锂离子电池中应用的原因,讨论了钒氧化物作锂离子电池的正极材料的优点以及存在的问题,最后提出钒氧化物有希望成为实用的锂离子电池阴极材料.     

生物模板法合成锂离子电池电极材料研究进展

锂离子电池是一类极具潜力的新型二次化学储能器件,被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具和智能电网等领域。高性能电极材料的设计和合成是获得高能量密度、长循环寿命、高安全性锂离子电池的关键。文章针对锂离子电池电极材料存在制备工艺复杂、结构难以控制、活性物质利用率低、循环稳定性和倍率性能差等问题,从生物资源高效利用角度出发,结合生物材料尺寸均匀、形态多变、结构精密、环境友好等优点,综述了生物模板法合成锂离子电池电极材料的研究进展,并对该领域的发展方向进行了展望。     

锂离子电容器电极材料研究进展

锂离子电容器的负极多为发生电池型反应的材料,正极则多选用具有电容特性的材料,结合锂离子电池和电化学电容器各自的优点,具有能量密度高、功率密度高、使用寿命长等优势,是极具前景的储能器件,有望应用于新能源汽车等领域。然而锂离子电容器也存在发生电池型反应的负极与发生离子可逆吸附脱附的正极间动力学与比电容不匹配、使用过程中形成固态电解质膜、首次充放电不可逆容量损失高等问题,这限制了锂离子电容器进一步发展。为进一步提高锂离子电容器的使用性能,研究者们一直致力于开发新的电极材料。按照电容器负极发生反应的类型,将负极材料大致分为嵌入型、转化型、合金型三类并逐一介绍其研究进展。此外,简要总结了目前碳基正极材料研究的几个热点方向,展望了未来对锂离子电容器的进一步研究和应用。     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

铁基电极材料在锂/钠离子电池中的应用研究进展

随着低碳环保的生活方式不断深入人心,人们对能源储存器件的需求日益增加。锂离子电池由于具有较高的工作电压、较高的能量密度和良好的循环寿命,逐渐占领了二次能源储存市场。当然,锂离子电池也面临着自身的问题,如锂资源储量少、开采难度大而导致的锂离子电池成本高。钠离子电池具有与锂离子电池相似的电化学性质,且钠盐资源丰富,近年来受到了研究者们的广泛关注。在整个电池中,电极材料的作用尤为重要,决定了整个电池的循环寿命。铁基电极材料具有丰富的原材料资源、价格低廉、安全无污染,因此成为了最合适的一类电极材料。然而,铁基电极材料的电化学性能还有待进一步改善。通过设计合适的纳米结构以及发展简易的金属有机框架化合物衍生的方法,制备了一系列铁基电极材料,并用于锂、钠离子电池,取得了不错的电化学性能。综述了近年来研究者们和作者课题组制备的铁基电极材料在锂、钠离子电池上的研究进展。     

改善锂离子电池电极/电解液界面高温稳定性的研究进展

电极/电解液界面作为制约锂离子电池高比能量和电化学稳定性的关键因素，其高温稳定性对电池的电化学性能有着重要影响。综述了近几年来改善锂离子电池高温稳定性的研究进展；介绍了高温环境对锂离子电池电极材料和电解液的主要影响；主要从电解液组成角度出发分析了如何设计高温条件下可稳定存在的电极/电解液界面膜，进而有效地改善锂离子电池的高温性能；最后对锂离子电池高温电解液未来的发展和研究方向进行了展望。     

纳米碳颗粒作为锂离子电池负极材料的研究

石墨化碳具有充放电容量高、循环性能稳定等特点,是最有商业应用价值的锂离子电池负极材料之一,所以改性的碳负极材料一直是研究的重点.用TEM,HRTEM对用电弧放电法制备的纳米碳颗粒进行结构表征,并将其用作锂离子电池负极材料研究其电化学性能.研究结果表明,纳米碳颗粒负极具有较高的初次充电容量,达到了710mAh/g.但是初次放电效率低,不可逆容量损失大,在锂离子电池应用上还存在很多缺陷.必须对其加以改善使之成为一种较好的锂离子电池负极材料.     

静电纺丝法制备氧化锰纳米丝电极及其电化学性能

利用静电纺丝技术成功制备了φ60～80nm的氧化锰纳米纤维丝,并构建了三维纳米丝网状结构电极,应用于锂离子二次电池. 使用扫描电子显微镜、X射线衍射、循环伏安和电池充放电等研究手段,表征了纳米纤维丝的结构和电化学性能. 研究结果发现:氧化锰构建的纳米丝在嵌锂和脱锂的过程中没有出现纳米纤维丝的结构塌陷问题,在高能量密度下表现出较大的可逆循环容量,放电容量达到160mAh/g. 经过50次循环后, 容量可达132.5mAh/g, 平均每次循环的容量衰减在1%以下. 这些结果表明了氧化锰纳米纤维丝可作为三维锂离子电池中的阴极材料.     

纳米碳管及其在锂离子电池中的应用

对纳米碳管的微观结构及其制备方法作一简单介绍,对纳米碳管在锂离子电池中的应用作一综述。提出以纳米碳管作为锂离子电池的负极材料是很有希望的。     

锂离子动力电池电极材料产业化进展

<正>近年来,随着磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂等高安全、长寿命型锂离子电池电极材料的快速发展,动力及储能锂离子电池在安全性能、能量密度、功率密度、循环寿命、成本降低等方面取得了很大进步,从而使得电动汽车及     

锂离子电池用多孔电极结构设计及制备技术进展

随着人们对锂离子电池需求的日益增加, 高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度, 除此以外, 孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定电极及电池性能的关键因素。通过优化电极结构设计提升高比能电池的性能逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了锂离子电池多孔电极结构设计优化的研究进展, 总结了多孔电极结构设计要素及制备方法, 最后对电极结构设计优化以及推动新型制备技术的规模化应用在高比能锂离子电池领域的未来发展前景进行展望。     

国内首创三维纳米电极制备方法

正近日,南京理工大学传来消息,该校格莱特纳米科技研究所夏晖课题组在国内首创了一种三维纳米电极的制备方法,为三维微电池的构建提供了新思路和新方法。日前,相关论文发表在《亚洲材料》上。据夏晖介绍,不同于普通的锂离子电池,微电池以薄膜的形式依次沉积,整个电池的厚度只有10~20微米,设计成任意形状和大小集成在IC卡电路中,可循环充放电达上万次,也无传统锂离子电池的爆炸风险。薄膜微电池除了能应用于超级智能卡,在微     

法国研制出高能锂离子电池电极

纳米构造的电极以及活性材料（如锂、镍以及锰等材料）的使用将使得电池的体积大为缩小，并应用到便携电子设备和电动车辆上。法国研究人员已经制造出锂离子电池的电极，不论从重量还是容量来看，其蓄能表现都数倍于传统的电极。这种新的锂离子电池的电极可以帮助使得手机或笔记本电脑的体积大为缩减，而且通过一次充电可以使这些电子设备拥有更长的电池续航能力。     

水溶液锂离子电池电极材料的发展概况

通过对水溶液锂离子电池电极材料的制备方法、结构、电化学性能、充放电过程等方面的论述,总结了近年来水溶液锂离子电池电极材料的研究状况,并对存在的问题进行了分析。探讨了采用不同化合物、不同制备方法和改性方法来提高其比容量和循环稳定性的可能性。