锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池作为目前商业化应用最成熟的电化学储能载体之一,在消费电子、交通工具、储能电站领域得到广泛应用。组成锂离子电池的关键材料一般是正极、负极、电解液和隔膜,其中负极材料的选择决定电池能量密度、电化学性能、安全可靠性等各方面性能,因此近20年来,负极材料技术一直是新能源产业最热门的研发领域之一。根据负极材料产业化的时间顺序,基本上可以分为三代产品,分别为碳、钛酸锂和硅基材料。文中简要介绍了三代负极材料的结构特征、功能特点、改进方向等方面研发进展,对各类负极材料存在的不足和改性等方面的研究成果进行了评述。     

锂离子电池超高容量负极材料的研究进展

对最近几年锂离子电池用负极材料, 特别是首次最大充放电容量超过500 mAh/g 的负极材料进行了综述。分类详述了高容量负极材料的研究现状, 其中包括碳负极材料(硬碳、碳纳米管、碳的掺杂)和非碳负极材料(锡基负极材料、过渡金属氮化物、新型合金), 并对其各自的特点进行了分析, 认为超大比容量的锂离子电池用负极材料是未来发展的重要方向。     

锂离子电池硅碳负极材料的结构设计研究进展

硅基材料具有理论比容量高、资源丰富等优点,然而硅基负极材料在锂化过程中面临体积膨胀、活性物质破碎粉化、电极材料与集流体分离以及导电性较差等问题。综述了硅碳负极材料的锂化机理及性能衰退原因,介绍了硅碳材料核壳结构、蛋黄壳结构、夹层结构及三维结构等结构设计研究进展及存在的问题,在此基础上对开发制备更简单、更可靠、成本更低的硅碳材料及其三维结构设计进行了展望。     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其较高的能量密度、良好的安全性能和优异的循环性能而受到广泛关注。目前,为了满足不断增长的储能应用需求,人们在开发具有更高电化学性能的锂离子电池负极材料方面做了大量的研究工作。本文根据锂离子电池负极材料在充放电过程中发生的电化学反应机制不同,分别详细介绍了嵌入型负极材料(石墨、TiO2、钛酸锂等)、转化型负极材料(Fe2O3、NiO等)和合金化负极材料(Si、Ge、P等)的电化学反应机制及其优缺点,重点阐述了不同负极材料的提高电化学性能方法和策略。该综述可为锂离子电池负极材料的构建和性能优化提供重要的参考价值。     

氧化锌作为锂离子电池负极材料的研究进展

氧化锌作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高(978 mAh/g),来源广,环境友好和价格便宜等优势,是新一代高效环保的锂离子电池负极材料之一。然而氧化锌电极材料固有的电导率较低,不利于电池大电流充放电。并且在循环充放电过程中,易产生枝晶及周期性应力,导致材料体积膨胀或结构损坏,致使电池的循环性能衰减过快,容量保持率低。本文综述了改善氧化锌电化学性能的两种常用的策略：制备不同维度具有纳米结构的氧化锌电极材料;与碳材料、金属单质和金属氧化物等复合制备氧化锌复合电极,并对该类负极材料进一步研究、应用前景予以展望。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备工艺研究

本文主要研究了不同锂源、钛源制备Li4Ti5O12的反应过程,同时对不同制备工艺合成材料的晶体结构进行分析.研究结果表明:采用Li2CO3和微米级锐钛型TiO2制备的Li4Ti5O12为单一相的面心立方尖晶石结构,煅烧工艺条件为600℃保温8h,研磨后,800℃保温2h,该条件还有待于材料电性能测试结果的进一步验证.     

锂离子电池碳负极材料研究进展

综述锂离子电池碳负极材料的研究进展,主要包括中间相碳微球、天然石墨、无定形碳负极材料以及天然石墨表面改性.对天然石墨表面改性是改善锂离子电池负极材料性能的重要手段,通过改性处理,可有效降低石墨电极的不可逆容量,从而使可逆容最和库仑效率有较大程度的提高.由于表面改性天然石墨具有成本和性能方面的综合优势,是今后较长一段时间内,工业化应用的锂离子电池主要负极材料.     

湿法工艺在锂离子电池材料制备中的应用

介绍了湿法工艺在锂离子电池材料(包括正极材料、负极材料、膜电极、电解液、隔膜材料)制备的应用, 指出湿法工艺是锂离子电池材料制备的重要方法。     

热等离子法制备锂离子电池硅碳负极材料

采用直流电弧热等离子法一步制备硅/碳球形纳米复合材料。以中值粒径分别为2.6 μm、6.5 μm和15.0 μm的硅碳混合粉末为原料,制得了中值粒径为49.9 nm、56.3 nm和68.9 nm的纳米硅碳复合材料;在200 mA/g的电流密度下3种不同粒径的纳米硅碳负极材料的首次放电比容量分别达到1718 mAh/g,1651 mAh/g和1343 mAh/g,50次循环后其容量保持在1005 mAh/g,761 mAh/g和663 mAh/g;而未处理的硅碳混合粉末首次放电容量约为2321 mAh/g,但50次循环后,容量仅为274 mAh/g。由此可见,利用直流电弧热等离子法制备的硅/碳球形纳米复合材料的电化学性能得到了极大的提升。     

金属Al作为锂离子二次电池负极材料的制备和机理研究

采用金属铝片和金属锂片组装纽扣电池。通过电化学性能测试和充放电前后Al 片的X射线衍射分析及SEM显微观察,表明在合适充放电条件下, Al与Li形成金属间化合物, 具有较高的电化学容量和一定的循环性能。     

共沉淀法合成高镍三元Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体的可控制备

影响高镍三元材料性能的关键步骤在前驱体的制备,利用共沉淀法制备前驱体,底液氨水浓度作为三元前驱体制备的重要控制条件,可以对前驱体的形貌产生非常大的影响,从而影响成品正极材料的电化学性能。通过控制共沉淀制不同氨水底液浓度制备了三组样品材料。利用SEM、XRD考察了对结构的影响,并进一步探究了材料的电化学性能。结果表明,底液氨水浓度对合成组分均一、形貌均匀的前躯体十分重要,且直接影响烧结后的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的电化学性能。利用相同的共沉淀反应条件,底液氨水浓度0.5mol/L条件下合成得到的前躯体材料表现出更为优异的倍率和循环性能,在0.1 C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C下的放电比容量分别为168.8 mAh/g、161.6 mAh/g、153.2 mAh/g、144.4 mAh/g、133.2 mAh/g、88.5 mAh/g和5.7mAh/g。     

过渡金属磷化物作为锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点,在消费电子、电动汽车和大型电网中得到越来越多的应用。为了满足不断增长的储能应用需求,人们在开发具有更高电化学性能的锂离子电池负极材料方面做了大量的研究工作。本文根据现阶段各种过渡金属磷化物的研究现状,重点介绍过渡金属磷化物所面临的挑战,以及面对挑战人们以提高材料的综合电化学性能为目标进行的改性工作。分别介绍了几种不同的制备方法,并且从材料的结构与调控、材料的形貌与尺寸设计、碳材料复合以及构建异质结结构四个方面介绍了相应的改性策略。该综述为过渡金属磷化物在锂离子电池中的应用提供重要参考。     

废旧三元锂电池正极材料回收镍、钴和锂

以废旧三元锂电池正极材料为原料,经湿法浸出、化学沉淀、萃取分离等工序,有效回收了废旧三元锂电池正极材料中的镍、钴和锂。首先考察了H2SO4和H2O2体系各因素对浸出效果的影响,通过单因素条件试验结果分析,确定了浸出最佳浸出条件为：浸出温度90℃,酸料比2:1,双氧水/料（mL/g）1.33,液固比（mL/g）10:1,浸出时间1h。在此条件下渣率低,镍、钴、锰和锂浸出率都能达到99%以上。浸出液用30%的NaOH溶液进行中和沉淀,时间2h,温度90℃,终点pH值3.7,除铁后液中铁的含量小于0.005g/L,镍、钴损失1%以下。除铁后液经P204萃取除锰-P507镍钴分离- P204萃镍制备镍、钴产品,萃余后的硫酸锂溶液经浓缩后再进行碳酸钠沉锂。     

生物质桦木屑柱状多孔碳自组装纳米硅复合负极材料

本文采用KOH碱活化刻蚀方法构建三维柱状结构的桦木屑衍生多孔碳材料用于负载高容量纳米硅（SiNP）颗粒,以缓解半导体硅材料本身导电性差及体积膨胀大的问题。所制备的硅碳负极电池材料具有稳定循环性能和优异的倍率性能,通过电化学测量结果显示,在0.5A/g的恒电流密度下桦木屑衍生柱状多孔碳材料负载高容量（20%）纳米硅粒子的复合材料具有较高的贮锂性能:初始放电容量为1099.98mAh/g, 经过200次循环后比容量仍然稳定在1089.77mAh/g。这项工作为负载高容量电极的核孔结构提供了一条有前景的新思路。     

焙烧对废旧三元锂离子电池电极混料浮选分离的影响

考察了焙烧温度与时间对废旧三元锂离子电池电极混料可浮性的影响,并通过分析焙烧前后的粒度分析、热重分析以及X射线光电子能谱分析（XPS）阐释了其影响机制。结果表明：焙烧可以有效分解聚偏氟乙烯（PVDF）粘结剂与残留电解质,从而消除其对正负极颗粒表面的覆盖,显化正极金属化合物与负极石墨间的表面亲疏水性差异,提高浮选效果;500℃焙烧60min的条件下达到了最好的综合效果,此时电极粉料的烧失量为13.24%,正、负极材料的产率分别达到了58.97%和27.79%,灰分分别为94.21%和13.94%,贵金属（Li、Ni、Co、Mn）综合回收率分别为94.04%和5.96%,品位分别为39.55%和5.32%。热重分析表明,PVDF的主要分解温度区间为430~580℃,而当温度超过580℃后,则主要以石墨的燃烧分解为主。XPS分析进一步展示了PVDF和残留电解液的分解特性,且表明在焙烧温度达到600℃后,尽管PVDF的分解更为彻底,但同时造成了负极石墨材料的大量烧失。     

锂离子电池阴极材料LiCoO2制备方法的研究进展

详述了固相合成法和液相合成法制备LiCoO2的工艺，并指出了这两类方法各自存在的问题；在分析影响材料电化学性能因素的基础上，提出今后的研究方向．     

锂离子电池负极SnO2的制备与电化学性能

以聚碳酸酯膜作为模板结合溶胶-凝胶技术制备snO2纳米管状阵列,用x射线衍射及扫描电镜对材料的结构及形貌进行表征,通过0.1mA·cm-2.恒流充/放电试验,研究材料的嵌脱锂特性等电化学性能.结果表明,电池最大可逆放电容量为663mAh/g,最大可逆充电容量为656mAh/g,平均每次放电容量衰减率为O.77%,平均每次充电容量衰减率为0.88%,充/放电效率维持在95%以上的稳定水平.SnO2纳米管状阵列锂离子电池负极材料克服了一般的锡氧化物循环性能差的缺点.因此有希望成为一种较好的负极材料.