MOFs及其衍生物在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因高比容量、高能量密度、低成本和环境友好等显著优点，有望成为取代锂离子电池的下一代高比能电池。然而，锂硫电池的实际应用严重受限于电极材料中存在的系列问题，如较低的离子/电子传导性、多硫化物的穿梭效应、充放电中较大的体积变化和锂负极的稳定性等。将硫与各类载体材料结合来提高活性材料的利用率和电池循环稳定性成为当前的研究热点。在已报道的各类载体材料中，具有丰富的孔道和开放活性位点的金属有机框架及其衍生物材料因其优异的结构特点引起了人们的广泛关注。总结了金属有机框架及其衍生物在提高硫正极循环稳定性中的应用进展，并对其在锂硫电池中的发展趋势进行了展望。     

CNT@PP膜的制备及其在锂金属电池中的应用

为解决锂金属作为负极时锂金属/电解液界面的不稳定性和锂金属表面可能出现的锂枝晶生长问题,利用聚乙烯亚胺(PEI)与聚丙烯酸(PAA)的静电吸引作用包覆碳纳米管(CNT),通过真空抽滤的方式制备了PEI与PAA包覆CNT(CNT@PP)膜,对其微观形貌和分子结构进行表征,并将CNT@PP膜作为锂金属负极的保护层组装为电池,对电池的循环稳定性能、倍率性能和循环性能进行测试。结果表明：PEI和PAA均匀附着在碳纳米管上,并形成纳米级孔道结构;PEI与PAA具有强静电作用;在1.0 mA/cm²的电流密度下,Li‖Li对称电池能稳定循环250 h,表明CNT@PP膜有利于锂的均匀沉积和界面稳定;在全电池恒流充放电中,CNT@PP膜能明显提高全电池的倍率性能,2.0 C下比容量达91 mAh/g,而无保护电池的比容量仅为22 mAh/g;在0.5 C长循环测试中,CNT@PP膜保护的电池可稳定循环200圈,并有75.21%的容量保持率。该研究表明,CNT@PP膜可以有效地保护锂金属负极,是改善锂金属电池的可行策略。     

硫正极中硝酸盐和黏结剂的种类对锂硫电池性能的影响

系统研究了正极中使用不同种类的硝酸盐和黏结剂对锂硫电池电化学性能的影响.通过对比锂硫电池的循环性能和库伦效率,发现以硝酸镁为正极添加剂的锂硫电池的库伦效率最高,且其最适合的质量分数为10％.在研究硫正极中硝酸盐和黏结剂的协同效应对锂硫电池电性能的影响时,发现使用β-环糊精聚合物(β-CDp)黏结剂的锂硫电池电化学性能最好.在此基础上,使用含硝酸锂的电解液可进一步提高了锂硫电池库伦效率(>98％),说明硫正极中的硝酸镁和黏结剂以及电解液中的硝酸锂之间有协同作用,可共同抑制穿梭效应,有助于进一步提高锂硫电池的放电比容量和库伦效率.     

锂硫电池电解液添加剂的研究进展

锂硫（Li⁃S）电池是一种高性能储能电池,在便携式电子设备、电动汽车等行业广泛应用,被认为是最具发展前景的电池之一。在不增加电池成本的情况下,通过开发不同电解液添加剂的方法,提高锂硫电池的电化学性能。介绍了锂硫电池电解液添加剂的研究进展,以添加剂的不同官能团作为出发点阐述了不同添加剂的作用原理和优缺点。最后对锂硫电池电解液的发展方向进行展望。     

电解液对锂硫电池性能的影响

锂硫电池充放电时产生的多硫化锂易溶于电解液,导致活性物质减少,电池的循环性能变差,容量衰减.本文通过使用不同成分的电解液,探索其对锂硫电池充放电性能的影响.并采用XRD对正极材料进行表征,在真空手套箱里面组装成电池,利用高精度电池性能分析测试仪对使用不同电解液组装的电池进行首次放电和循环性能分析.结果表明,C/S复合材料呈现出非晶态的结构.采用1mol/L的LiPF6的DME/DOL(体积1∶1)电解液组装的电池首次放电比容量达到了1 200 mAh/g,其充放电效率稳定在70％左右.     

锂硫电池二氧化钛纳米线复合隔膜的制备及其电化学性能

锂硫电池具有能量密度高,对环境友好等优点,受到了人们的广泛关注。但锂硫电池现存的问题,特别是"穿梭效应"的存在会造成电池容量的快速衰减。针对其"穿梭效应",用纳米线形态的二氧化钛制备了复合隔膜SCTNW,并探究该复合隔膜对锂硫电池性能的影响。电化学测试表明SCTNW可以减小电池的极化,抑制"穿梭效应",有效的提高电池的倍率性能和长循环性能且当SCTNW厚度为200μm时,锂硫电池具有最好的长循环性能。     

锂离子电池硅基负极材料预锂化技术的研究进展

硅基负极材料由于具有比容量高、安全及商业发展前景好等优点而受到业界广泛关注,但锂离子电池硅基负极存在循环寿命短和首次库仑效率低等问题,采用硅基负极预锂化技术可有效改善这类问题。综述硅基负极材料预锂化技术的最新研究进展,着重阐述稳定的金属锂粉末、电化学预锂化、添加剂预锂化及机械预锂化等技术,并展望未来硅基负极预锂化的研究方向。     

PDA源多孔碳的制备及其电化学性能

多硫化物会造成锂硫(Li-S)电池活性物质利用率不足、电池循环稳定性差等问题,为获得高循环稳定性的锂硫电池,以聚多巴胺(PDA)纳米粒子作为前驱体制备多孔碳,以获得具有高的比表面积及导电性的碳材料,将其用作锂硫电池正极硫载体,分析该碳/硫复合电极的电化学性能.结果表明:在0.20 C电流密度下碳/硫电极首圈放电容量高达...     

有机电解液型锂空气电池空气电极研究进展

有机电解液体系的锂空气电池因其超高能量密度受到广泛关注.为寻求高性能、安全实用的锂空气电池,国内外就正极材料、催化剂、电解液和锂负极等开展了大量研究,其中空气电极的优化、电解液的稳定性是锂空气电池高性能发挥的关键.介绍了近年有机电解液锂空气电池空气电极上的反应机理、空气电极影响因素、正极材料和催化剂等最新研究进展,分析了各类多孔材料和催化剂的优缺点,及其对电池电化学性能的影响,结合本课题组研究成果,指出了锂空气电池空气电极的发展方向,即结合新型复合氧化物催化剂,构筑独特的多孔电极结构,以实现高容量、长寿命的锂空气电池.     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

用于锂硫电池正极的生物质碳材料制备与应用

当前市场对于新一代高能量密度的电池需求日益迫切,锂硫电池作为最有前景的二次电池之一,其正极材料的研究广受关注。而生物质为前驱体的碳材料因其来源广泛易制备、环境友好性能高而不断被应用到锂硫电池正极材料的研究中。介绍了正极材料的研究现状,制备生物质基碳材料的主要方法,不同制备因素对于生物质碳材料的影响以及在锂硫电池中性能的影响;介绍了生物质碳材料结合目前正极材料的改进措施的实例;最后对生物质碳材料在锂硫电池正极未来的发展方向提出了思考。     

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。     

In situ growth of NiS2 nanosheet array on Ni foil as cathode to improve the performance of lithium/sodium-sulfur batteries

The NiS₂ nanosheet array on Ni foil (NiS₂/NF) was prepared using an in situ growth strategy and sulfidation method and was used as the cathode of lithium sulfur battery. The unique nanostructure of the NiS₂ nanosheet array can provide abundant active sites for the adsorption and chemical action of polysulfides. Compared with the sulfur powder coated pure NF (pure NF-S) for lithium sulfur battery, the sulfur powder coated NiS₂/NF (NiS₂/NF-S) electrode exhibits superior electrochemical performance. Specifically, the NiS₂/NF-S delivered a high reversible capacity of 1007.5 mAh g⁻¹ at a current density of 0.1 C (1 C= 1675 mA g⁻¹) and kept 74.5% of the initial capacity at 1.0 C after 200 cycles, indicating the great promise of NiS₂/NF-S as the cathode of lithium sulfur battery. In addition, the NiS₂/NF-S electrode also showed satisfactory electrochemical performance when used as the cathode for sodium sulfur battery.

     

钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,但导电性差和锂离子扩散率低等问题限制了其广泛应用.在介绍钛酸锂主要制备方法的基础上综述了国内外对于该材料作为锂离子电池负极材料的改性方法,包括体相内的金属离子掺杂、碳包覆和氮化处理等表面改性手段以及材料粒子的大小和形貌控制等.除了体相内锂位的掺杂对材料性能提升不明显外,导电层包覆和颗粒纳米化对材料性能都有较大的提高,因此对于钛酸锂体相内氧位或锂位的掺杂是比较有价值的研究方向.要同时提高材料的离子导电率和电子导电率必须从多个方面综合考虑和设计.     

基于生命周期评价的退役三元锂电池循环利用系统能耗与碳足迹分析

随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池进入大规模退役期,退役动力电池循环利用及其节能减排效应成为重要研究课题.采用生命周期评价方法分析了当前我国退役动力电池循环利用系统的能耗和碳足迹.研究结果表明,1 kWh容量的退役三元锂电池循环利用全生命周期能耗与碳足迹分别为-160.19 MJ和-12.11 kg CO2eq.再...     

煤基碳负极材料在锂离子电池中的应用研究进展

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,电化学储能技术和相关产业得到了飞速发展,与此同时电极材料的需求也与日俱增。因此,如何利用来源广泛、成本低廉的前驱体制备高性能负极材料成为国内外研究的热点。煤炭因具有碳含量高、储量丰富和价格低廉等特点成为最有潜力的负极材料前驱体。近年来,研究者以煤炭为原料制备了无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯等负极材料,并对其在锂离子电池中的应用进行了深入研究。总结了三类典型的煤基碳负极材料在锂离子电池中应用的研究进展,并对其合成方法、优化改性及电化学性能等方面进行了综述,最后对煤基碳负极材料的发展及应用进行了展望。     

STM32处理器的锂电池组保护电路设计

为实现对电池组的过电压、欠电压、过电流等基本保护和电池组的温度保护,以及电池组单体电池间电压均衡功能,提出了一种针对由4节锂离子电池组成的锂电池组保护电路.该电路以STM32F103处理器和X3100电池保护芯片为核心进行设计,采用C语言编写,使用Keil软件调试.可用于各种使用锂电池供电并且以STM32处理器为核心开发的电子产品.     

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.