锂离子蓄电池硅基负极材料的研究

综述了锂离子蓄电池硅基负极材料的制备、特性以及电化学性能的研究概况。分析了常温下锂与晶体硅以及无定形材料的电化学合金化机理,介绍了硅材料在充放电过程中的失效机制。重点探讨了单质硅、硅-金属复合材料、硅-碳材料作为锂离子蓄电池阳极材料的发展过程、反应机理以及充放电特性,并对其存在的问题进行了分析。对未来硅基材料的研究和应用作了探讨及预测,认为无定形合金薄膜材料以及纳米复合材料将是硅基材料的研究重点,硅基材料作为锂离子蓄电池商业化负极材料指日可待。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基材料作为锂离子负极材料具有很高的比容量,成为锂离子电池负极材料的研究重点。然而硅在充放电过程中体积变化较大,引起电池容量的快速衰减,从而导致电池循环性能变差。不同方式复合的硅基复合材料被大量地开发出来,以提高纯硅的循环性能,从硅/金属复合材料、硅/碳复合材料、硅薄膜材料及纳米结构的硅材料四个方面对硅基负极材料的制备方法、电化学性能及其研究现状进行综述,分析硅材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,讨论硅材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

锂离子电池硅碳复合负极材料研究进展

硅碳负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料。关于硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究是近年来该领域的研究热点。不同的实验方法和原料都会对复合材料的性能产生重要的影响。按碳材料的分类综述了近几年关于硅碳复合材料的研究进展,并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点。此外,还初步讨论了硅碳复合材料作为锂离子电池负极材料的研究趋势。     

锂离子电池硅/碳复合负极材料研究进展

具有高容量和优良循环性能的硅-碳复合材料是近年来锂离子电池负极材料领域研究的热点,碳材料的选取及其制备方法对复合材料的形貌和电化学性能具有重要的影响.按照碳材料的分类,综述了近两年硅碳复合材料研究领域的最新进展和研究热点,并重点介绍了材料的制备方法及其优缺点,同时对锂离子电池硅碳负极材料的发展趋势进行了初步展望.     

锂离子电池纳米级硅负极的研究进展

硅基材料是新一代高容量锂离子电池负极材料的典型代表,近年来已成为理论和应用研究的热点。纳米硅基负极材料因具有独特的表面效应和尺寸效应等优点,可大大改善硅作为负极时所存在的循环性能,有望解决限制硅负极成为替代商业化石墨负极的瓶颈问题。介绍了近年来纳米级硅负极作为锂离子电池负极材料的最新研究进展,包括纳米硅颗粒、硅纳米线、硅纳米管及纳米硅薄膜,分析了纳米硅作为锂离子电池负极材料存在的问题,总结了纳米级硅作为锂离子电池负极较为可行的研究方法,展望了纳米硅作为高能量密度锂离子电池负极材料的研究前景。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

硅基负极材料由于具有理论比容量高等优点,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料.然而,在充放电循环过程中,容量迅速衰减阻碍了硅负极在商业上的使用.主要介绍了近年来硅基负极材料(硅单质、硅氧化物、硅复合物以及采用不同的粘结剂)的研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景.     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅材料因其具有较高的理论容量、脱/嵌锂电位较低等优势受到人们的广泛关注。但是硅材料在嵌/脱锂过程中剧烈的体积效应限制了其实际应用。剧烈的体积变化将导致电极材料快速机械粉化,并从集流体上逐渐脱离,造成容量的快速下降。同时,还会导致材料表面的固体电解质界面膜(solid electrolyte interface,SEI)不断破坏-重构,造成持续的锂离子损耗。因此这些缺点是硅材料运用于电池负极材料亟需解决的问题。针对上述问题一个很好的解决办法是同具有弹性的导电材料进行复合,由此硅与碳材料的复合成为锂离子电池阳极的理想选择。本文列举了一些改进硅基负极材料的方法,并对一些硅/碳复合负极材料进行了综述,以及提出未来硅碳负极材料发展趋势。     

锂离子电池硅/碳复合负极材料研究进展

硅/碳复合负极材料在解决碳容量低的同时缓解了硅的体积效应,近年来已成为研究热点,而碳材料会影响复合材料的结构以及电化学性能。综述了近年来硅碳复合材料研究领域的一些最新进展以及研究热点,以及材料的制备方法和优缺点,并展望了其未来的发展方向。     

锂离子电池硅基薄膜负极材料的研究进展

作为锂离子电池材料,硅基材料有优于碳材料、钛酸锂材料以及锡基材料的理论比容量,成为锂离子电池负极材料研究的一大热点。由于硅基材料存在较大的体积效应,阻碍了硅基材料的商业化。综述了近几年来锂离子电池硅基薄膜材料的研究进展,分析了此类材料的优缺点,展望了硅基薄膜材料的发展方向。     

锂离子电池硅基负极材料改性研究进展

锂离子电池硅基负极材料由于理论容量较高(4200 mAh/g),成为最具吸引力的新一代负极材料.然而,硅在充放电过程中体积变化较大,引起电池容量的快速衰减,从而导致电池的循环性能变差.为解决此问题,表面处理、多相掺杂、形成硅化物等方法被用来改善硅基负极材料的电化学性能.综述了以上方法对硅基负极材料改性研究的最新进展,并对各种改性方法进行了简单的评述.     

纳米硅材料在锂离子电池方面的应用研究

硅的理论比容量高达4 200 mAh/g,并且来源广泛、价格低廉,是高容量锂离子电池理想的负极材料之一。从硅材料形貌的角度对硅纳米颗粒、硅纳米管、硅纳米线等材料的研究进行了综述,重点对一维纳米硅材料进行了介绍,并展望了纳米硅材料在锂离子电池中的应用前景。     

硅基负极材料预锂化技术研究进展

从物理预锂、化学反应预锂和电化学预锂等方面,综述硅基负极材料预锂化技术的研究进展.物理预锂包括:与金属锂粉末直接混合法,将气态的金属锂沉积在硅基负极材料或集流体上的真空热蒸发法,将金属锂负载在集流体上的电化学沉积法;化学反应预锂包括:溶液预锂法,将硅制成硅化锂的高能球磨法,将预锂化前驱体生成稳定LixSiyOz结构的高...     

羧甲基纤维钠在硅基锂离子电池中的应用

硅基负极材料的理论比容量远高于目前其他所有的负极材料,但由于自身体积效应导致锂离子电池循环性能降低,从而限制了其实际应用。除了从改性负极材料入手外,粘结剂的选取和改性成了改善硅基负极锂离子电池电化学性能的有效途径之一。水基羧甲基纤维素钠(CMC)是目前在硅基负极锂离子电池中研究较多的一种粘结剂。对羧甲基纤维素钠(CMC)在硅基锂离子电池中的作用机理及主要工作进行了综述。     

锂离子蓄电池负极材料最新研究进展

电极材料在锂离子蓄电池的生产和应用中起着关键作用,而高性能锂离子蓄电池的成功开发主要取决于负极材料。对已商品化负极材料的改性以及开发新型负极材料是锂离子蓄电池研究的热点。综述了锂离子蓄电池负极材料的最新研究进展,包括贮锂合金、锂化过渡金属氮化物以及过渡金属磷族化合物,着重讨论其贮放锂机理和电化学特性,并对负极材料的发展方向作了展望,认为贮锂合金的实用化是提高锂离子电池容量的关键。     

Si nanotubes array sheathed with SiN/SiOxNy layer as an anode material for lithium ion batteries

Silicon has received high interest as an anode material for lithium ion batteries due to its large theoretical Li storage capacity. However, poor cyclability and low coulombic efficiency of the Si based electrode, caused by the pulverization of the active material and the continuous formation of unstable solid electrolyte interphase (SEI) due to large volume change associated with Li, limits its practical use as an anode material. We have developed a Si nanotube array sheathed with silicon nitride compound to improve the mechanical integrity, resulting in improved electrochemical performance. The SiN/SiO_xN_y outer shell has excellent mechanical properties, such as a high elastic modulus and hardness. This guides the volume expansion of the Si into the hollow inner space of the tubular structure during charge, which prevents both the pulverization of the Si active material, as well as continuous SEI layer formation by protecting the exposure of fresh Si surface to the electrolyte. Si nanotube array sheathed with silicon nitride electrode compound exhibits improved electrochemical performance, including stable capacity retention and high coulombic efficiencies, over the analogous homogeneous Si nanotube system.     

锂离子电池负极材料——树脂包覆石墨的性能

石墨作为锂离子电池的负极材料具有高的脱嵌锂容量及平坦且低的（相对于锂金属）电压特性,但也存在一些问题,如在高倍率充放电性能及与电解质的相容性方面。本工作制备并研究了环氧树脂包覆石墨制备的复合碳材料。当用这种复合碳材料作为锂离子电池的负极时,它的无序结构的焦炭壳层防止了石墨核心材料在插锂过程中的剥落现象,改进了锂离子在阳极材料中的扩散性能。这种材料与石墨相比,不仅保留了石墨具有较高的插锂容量的特性,并且大大改进了其与电解质溶液的相容性和动力学性能,当这种复合碳材料用１Ｃ充放电时,仍保持有２００ｍＡｈ／ｇ的容量。     

Electrochemical characteristics of silicon-metals coated graphites for anode materials of lithium secondary batteries

Four kinds of silicon-metals (Cu, Ni, Sn)-graphite composites for anode active materials of lithium secondary batteries were prepared by sequential employment of PECVD (Plasma enhance chemical vapor deposition) and RF(Radio-frequency)-magnetron sputtering method. The silicon-copper-graphite composite showed the highest reversible capacity and cyclability among the silicon-metal composite graphite samples prepared. The enhanced electrochemical performance of silicon-copper-graphite composite is attributed to the formation of copper silicide on the surface of graphite. The copper silicide plays an important role as a buffering layer against volume change of silicon during the intercalation/deintercalation due to the chemical bonding of silicon and copper, and has lower interfacial impedance than that of other silicon-metal-graphite composites which may lead to low irreversible capacity.     

纳米Si/C复合微球材料制备及电化学性能表征

通过高温热解法合成不同纳米硅含量的Si/C复合微球材料并对其形貌及电化学性能进行了探究。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒电流充放电和循环伏安测试等技术对样品进行表征分析。电化学测试结果表明:当样品中的硅含量为8%(质量分数)时,制备的纳米Si/C复合微球负极材料在100 m A/g的电流密度下,首次可逆充电比容量为532.0 mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在321.8 mAh/g。该结果归因于无定形碳良好的导电性及较高的比表面积。