高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展北大核心

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

锂离子电池硅氧负极预锂化研究进展

硅氧负极材料(SiO_x)比容量是石墨的近4倍，被视为最有前景全面商用的下一代锂离子电池负极材料，但首次Goulombic效率(ICE)偏低这一问题长期困扰着Si O_x的应用。预锂化能使Si O_x的ICE上升，提高锂离子电池系统能量密度，为Si O_x全面应用铺平道路。本综述概述了近年来Si O_x负极预锂化的应用及研究进展，按照技术特点分类介绍了预锂化技术的最新研究进展，并列举了其中的典型方案与效果，重点讨论其反应机理、面临的挑战及潜在解决方案等，还对未来预锂化技术的发展进行了展望，供后续的研究与工业化参考借鉴。     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

锂离子电池用硅基负极材料研究进展

硅基负极材料由于出色的储锂容量被认为是最有潜力的锂离子负极材料,但其较差的电导率及脱嵌锂过程中巨大的体积变化导致其循环稳定性较差.本文概述了硅/炭复合负极材料和氧化亚硅复合负极材料的改性方法及研究进展,及其预锂化技术、黏结剂、电解液及添加剂研究等,并对硅基负极的研究现状进行总结及展望.     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

在高能量密度锂离子电池开发中，应用最关键的是硅基负极材料。而硅基负极的实际应用受到首效低，导电率低，充放电时体积变化很大，造成循环寿命很短的限制。科研人员为此进行了大量的硅基负极材料的改性。本文从硅基负极材料的改性方法、补锂技术、导电剂、粘结剂和电解液添加剂这五个方面的研究进展进行了概述，为硅基负极的商业化应用开发提供了研究方向。     

高性能硅基复合锂离子电池负极制备及电化学性能EI北大核心CSCD

因硅具有高达4200 mA·h/g的理论嵌锂容量,成为目前最具有发展前景的锂离子电池负极材料。但是,因硅材料在嵌脱锂过程中存在巨大的体积膨胀(≥300%),制约了其作为锂离子电池负极的商业化应用。通过采用静电纺丝技术和碳源前驱体包覆相结合的方法,经过碳化处理制备的C@Si/C硅基复合负极。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对材料的物相结构和微观形貌进行了表征,采用热重分析实验研究了聚乙烯吡咯烷酮包覆后所得材料质量随温度的变化情况,通过Raman测试考察了碳化后所得硅基负极材料的石墨化程度。对所制备的硅基负极材料进行了恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗谱分析。结果表明:经碳包覆后的静电纺丝Si/C纤维相较于未包覆前,电化学性能有了明显提升。在0.1 A/g的电流密度下,首次放电容量可达到1401.4 mA·h/g,首次Coulombic效率高达70.22%,经100圈循环后容量仍保持在582.6 mA·h/g,倍率测试结果表明,经过1.0 A/g的大电流密度测试后,在0.1 A/g的电流密度下,仍具有622.2 mA·h/g的可逆容量。     

硅基负极材料预锂化研究进展和工业化趋势

综述了锂离子硅基负极材料在循环中所面临的问题及补锂技术的重要性，同时阐述了预锂化技术的概念、机理、分类和研究进展。预锂化技术分类包括化学预锂化法、电化学预锂化法、添加剂预锂化法等，分别比较了各种方法的优缺点和未来硅基负极预锂化技术产业化的挑战。     

威宁无烟煤基石墨制备及其电化学性能研究

以贵州威宁无烟煤为原料，通过物理提纯可制备低灰(1.60%)无烟煤，探究了不同石墨化温度对无烟煤基石墨微观结构的影响，并进一步考察了威宁无烟煤石墨化样品用作锂离子电池负极材料的电化学性能。研究表明：随热处理终温的升高，煤基石墨样品石墨化度和石墨晶体结构有序度逐渐提高，在2 800℃下所得煤基石墨石墨化度可达96.99%。煤基石墨的首次可逆容量和库伦效率随石墨化终温升高而逐渐提高，煤基石墨WN-2800在0.1C(1C=372 mAh/g)电流密度下首次可逆容量和库伦效率分别可达293.5 mAh/g、86.8%。煤基石墨WN-2800在1C电流密度下经过100次循环后，可逆容量为241.0 mAh/g,且库伦效率始终接近100%。煤基石墨WN-2800表现出较优异的综合电化学性能。本研究表明，威宁无烟煤可作为制备高性能煤基人造石墨的优质原料。     

锂离子电池硅基负极功能型黏结剂研究进展

在锂离子电池负极材料中，硅材料因具有较高的理论比容量被认为是最有前景的高容量负极材料之一。黏结剂是锂离子电池的重要组成部分，其性能的优劣会直接影响电极的容量和循环性能。然而，常用的黏结剂功能较为单一，在一定程度上并不能满足高能量密度电池的要求。因此，黏结剂的功能化改性是提高电极容量、长循环和安全性能等的重要手段。该文综述了锂离子电池功能型黏结剂的最新研究进展，主要介绍了自愈合型黏结剂、导电型黏结剂以及阻燃型黏结剂，展望了硅基负极黏结剂的发展方向。     

锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展

石墨类碳负极材料作为电化学嵌锂宿主材料的研究一直是锂离子电池负极材料研究的重点。本文简述了石墨作为锂离子电池负极材料的结构,分析了石墨作为负极材料的优缺点,综述了石墨负极材料的改性方法及其研究进展,指出了石墨改性的发展方向。通过改性处理可以提高可逆比容量和首次库仑效率,改善其倍率性能和循环稳定性,有效改善石墨电极的综合电化学性能。     

沥青包覆石墨用作锂离子电池负极材料的研究

锂离子电池因其质量轻，能量密度高等优良性能，是近几年来电化学界研究的热点。但锂离子电池用石墨作负极还存在一些问题，需要对石墨改性处理。本文介绍了石墨的一种改性方法：沥青包覆石墨法，可有效降低石墨的比表面积，从而大幅度提高了石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率，改善电池的循环性能等。     

人造石墨用于锂离子电池负极材料的性能分析评价

本文采用自制负极材料焦,对比国内外主要锂离子电池负极材料厂家所用焦炭,通过破碎、球磨、煅烧、石墨化等工艺制成人造石墨材料.从表面形貌、粒度分布、比表面积、石墨化度、首次库伦效率、首次充放电比容量等指标进行分析评价.     

锂离子电池硅负极粘结材料的研究进展

硅基负极材料因具有较高的理论比容量 4200 mAh/g，已成为国内外新能源锂离子电池负极材料领域研究热点课题。然而，由于硅基材料体积膨胀率高达400%，经多次充放电循环后，硅颗粒会发生破裂和粉化使其在电极基体上易脱落，从而导致电池容量衰减快、寿命短的技术缺陷。为缓解硅颗粒巨大体积变化产生的应力以及维持电极完整性，国内外科学研究者们从电池组成上出发，对活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等进行系统研究，其中对聚合物粘结剂改性是一种实现其高寿命、抗衰减的有效手段之一。基于锂离子硅基负极材料优异特性及粘结材料的研究现状，综述了硅基负极组成、结构、性能、作用原理、分子间作用机制以及负极粘结剂的分子结构设计，探讨其对硅基锂离子电池电化学性能的影响规律，为锂离子电池硅基负极粘结材料的应用与开发提供理论和实践指导。     

锂离子电池用硅基复合材料的研究进展

锂离子电池硅负极材料具有很高的理论比容量(4200 m Ah/g),但其在充放电过程中巨大的体积变化导致循环性能很差,同时较低的电导率也限制了硅在锂离子电池中的应用前景。将硅与其它材料进行复合是改善硅基负极材料循环稳定性、提高其倍率性能的主要途径。文章综述了近年来硅基复合材料的研究进展,以期为硅基复合材料的研究提供参考。     

锂离子电池炭负极材料的研究概况

综述了作为锂离子电池炭负极材料的石墨类、非石墨类、纳米材料等方面的研究成果，介绍了上述各种材料的特点。通过对石墨类材料的改性，在炭材料中形成纳米级孔、洞、通道等都可能提高锂的可逆贮量和减少不可逆容量损失，有利于负极比容量的提高，从而有利于进一步提高锂离子电池的比能量。     

精制石油焦基负极材料的电化学性能研究

以精制石油焦为原料,经球磨、炭化和石墨化制备负极材料,并组装成扣式电池。考察影响电化学性能的石墨化关键性能,包括表面形貌、比表面积、粒度分布、石墨化度、元素组成等,进行充放电、循环伏安、交流阻抗测试。结果表明,首次嵌锂容量为349.2 mAh/g,首次库伦效率为78%;500次循环后,容量上升为440.6 mAh/g,充放电效率接近100%。精制石油焦制备的负极材料具有稳定充放电平台、低的电极电位及良好的循环性能。     

包覆结构硅碳复合锂离子电池负极材料研究进展

锂离子电池中新型的硅基负极因其具有高理论容量、无污染、储量丰富等特点，被认为是取代石墨的新一代负极材料。但是硅在循环过程中存在体积变化大、电导率低及固体电解质膜不稳定等问题。为提高材料循环稳定性及导电性，先通过对硅基材料的储锂机制了解，再详细地介绍了不同的结构设计，如核壳结构、夹层结构及嵌入结构，这些结构设计可有效地改善材料在充放电过程体积膨胀效应，显著提高硅基材料电化学稳定性，并对硅碳负极材料和结构的发展趋势进行了简单展望。     

锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展

硅具有较高的理论比容量,被认为是极具应用前景的锂离子电池负极材料。然而,硅在充放电过程中会产生巨大的体积变化,导致电极粉化脱落和容量的迅速下降,限制了硅基负极材料的应用。黏结剂是锂离子电池中一个不可或缺的组成部分,对体积变化较大的硅基负极而言,除了满足作为锂离子电池黏结剂的基本要求外,对黏结剂的结构和性能又提出了新的要求,黏结剂的选择对于增强硅基电极结构的稳定性并实现长期循环具有更加重要的意义。总结了近年来硅基负极材料黏结剂的研究进展,重点介绍了用于硅基负极材料的交联类黏结剂、导电类黏结剂和自修复类黏结剂等几种黏结剂的性能特点和应用,为选择和设计更加适合的硅基负极黏结剂提供研究建议。     

锂离子电池大容量硅基负极材料的研究进展

高容量锂离子电池是目前新能源电池的研究重点之一。由于硅的理论容量(4 200mAh/g)是石墨电极材料容量(372mAh/g)的十倍以上,因而成为锂离子电池负极材料的研究热点。然而,在充放电过程中,由于硅电极体积变化较大,可造成活性物质的破坏和失效,导致其循环性能变差。此外,硅的电导率较低,并且与传统电解质的相容性较差。这些缺点严重影响了硅的电化学性能,限制了其在锂离子电池领域的广泛应用。综述了锂离子电池硅基负极材料的研究进展,探讨了高性能硅基复合电极材料的制备方法。     

二维硅烯纳米片作为锂离子电池负极材料研究进展

硅材料被公认为最具有商业化前景的高容量锂离子电池负极之一,但其锂化膨胀率过高的问题成为阻碍应用的瓶颈.基于层状结构和特殊价键形式的新型二维材料—硅烯成为负极材料理想的硅源,为从根本上破解锂离子电池能量密度偏低的难题提供新途径.本文综述了硅烯纳米片作为锂离子电池负极的研究进展,分别就硅烯纳米片的特性、硅烯纳米片的制备工艺...