静电纺制备二氧化锡/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的研究进展

二氧化锡纳米材料具有毒性小、成本低、可逆容量高等优点,是当前研究最为广泛的锂离子动力电池负极材料之一。构建与碳复合的二氧化锡基纳米结构是缓解二氧化锡在长时间的嵌/脱锂循环过程中体积膨胀、控制纳米颗粒团聚问题以及增加材料导电性的有效方法。用高效、可控的静电纺丝技术,结合高温煅烧、水热合成、化学沉积等方法,可制备出结构型二氧化锡/碳复合纳米纤维。本文讨论了具有不同碳层分布的均匀型、核壳型及三明治型结构的二氧化锡/碳复合纳米纤维的制备方法,以及不同碳层分布对其锂电性能的改善状况及机理分析。     

Fe-MOF衍生的Fe2O3@C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

通过前驱体MIL-88热解制备出具有碳壳包覆的纺锤状Fe2 O3纳米粒子(Fe2 O3@C).当用来作为锂离子电池的负极材料时,这种具有碳包覆的Fe2 O3纳米粒子不仅可以促进电极与电解液的接触、调节循环测试所引起的体积变化,而且可以提高电极的导电性.得益于这种独特的碳包覆的框架结构,该复合材料展示出1350 mAh/...     

锂离子电池纳米合金负极材料的研究进展

综述了锂离子电池纳米合金负极材料的研究进展.讨论了该类材料的电化学性能、制备工艺及发展前景.     

锂离子电池纳米负极材料的研究和开发

锂离子电池近几年发展非常迅速，纳米材料和纳米技术也应用于锂离子电池中。本文综述纳米材料(主要包括纳米金属及纳米合金、纳米氧化物、碳纳米管、具有纳米孔结构的无定形碳材料和天然石墨等)在负极材料方面的最新研发情况。纳米材料的特有性能使其可逆容量高于目前商品化的负极材料，但纳米合金负极材料的产业化还有待于进一步的研究。特别是循环稳定性；碳纳米管的制备和纯化成本过高，不宜产业化，同时理论方面有待于进一步研究，以提高其电化学性能；具有纳米孔的无定形碳材料制备温度低，容量也较高，但是对于产业化而言，循环性能和电压滞后现象有待于进一步的改进；具有纳米孔的天然石墨负极材料不仅容量高、制备比较简单、成本低，而且具有良好的循环性能，可望达到产业化要求。     

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．     

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.     

MoP纳米粒子锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

用直流电弧等离子体法制备金属钼纳米粉体再使其与赤磷发生固相反应,用两步法制备出磷化钼纳米粒子。使用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段表征磷化钼纳米粒子的结构并进行了电化学性能测试。结果表明,MoP纳米粒子呈球状,粒径为20~50 nm;在电流密度为100 mA/g的条件下MoP纳米粒子负极材料的首次放电比容量达到746 mAh/g,50次循环后放电比容量为241.9 mAh/g;电流密度为2000 mA/g时放电比容量为99.90 mAh/g,电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量仍然保持247.60 mAh/g。用作锂离子电池的负极材料,MoP纳米粒子具有优异的稳定性和可逆性。     

多孔硅/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

以Al-20Si合金为原料制备多孔硅粉体材料和多孔硅/石墨烯复合材料,并将其用作锂离子电池的负极材料。采用盐酸浸蚀合金的方法制备多孔硅粉体材料,通过借助超声向硅基材料中分别添加不同含量的石墨烯(0,5%,10%,15%,20%,25%)制备多孔硅/石墨烯复合材料。实验结果显示,在多孔硅基材料中添加10%石墨烯的电化学性能最好,首次充放电容量为2 552 mAh/g,最后稳定在540 mAh/g。首次充放电效率为78.5%,循环至第5次后,后续充放电过程中效率维持在98%左右。石墨烯添加量超过10%后。随着添加量的增加性能逐渐下降。石墨烯的加入会使充放电比容量有所降低,但会使硅的循环稳定性增加。     

锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究

将碳纳米管用于锂离子电池负极材料,用循环伏安及充放电实验研究了电极的性能.结果表明,碳纳米管用作锂离子电池负极,具有较高的储锂容量,首次放电容量达560mAh/g,但首次不可逆容量损失也大,高达430mAh/g.经过第1次充放电的容量损失后,随后各次的容量损失很小,碳纳米管的循环性能趋于稳定.     

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。     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料的制备及其电化学性能

本文以葡萄糖作为碳源,采用溶剂热法进行原位碳包覆合成了Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C材料,研究了材料的结构及电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和恒流充放电技术对材料结构及电化学性能进行了表征。结果表明,采用此法合成的Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料呈现多孔结构,粒径约为250nm,经历40次循环后材料的可逆容量依然能保持在645.7mAh/g,较未包覆碳材料的电极提高了19.0%,其可逆容量和循环稳定性能得到了显著提升。     

Nonhierarchical Heterostructured Fe2O3/Mn2O3 Porous Hollow Spheres for Enhanced Lithium Storage

High capacity transition‐metal oxides play significant roles as battery anodes benefiting from their tunable redox chemistry, low cost, and environmental friendliness. However, the application of these conversion‐type electrodes is hampered by inherent large volume variation and poor kinetics. Here, a binary metal oxide prototype, denoted as nonhierarchical heterostructured Fe₂O₃/Mn₂O₃ porous hollow spheres, is proposed through a one‐pot self‐assembly method. Beyond conventional heteromaterial, Fe₂O₃/Mn₂O₃ based on the interface of (104)_Fe2O3 and (222)_Mn2O3 exhibits the nonhierarchical configuration, where nanosized building blocks are integrated into microsized spheres, leading to the enhanced structural stability and boosted reaction kinetics. With this design, the Fe₂O₃/Mn₂O₃ anode shows a high reversible capacity of 1075 mA h g^?1 at 0.5 A g^?1, an outstanding rate capability of 638 mA h g^?1 at 8 A g^?1, and an excellent cyclability with a capacity retention of 89.3% after 600 cycles.     

锂离子电池 Si-Mn/C负极材料的电化学性能

利用机械球磨法得到Si和Mn原子比为3:5的复合材料,将此材料与20 wt％的石墨混合球磨得到Si3Mn5／C复合材料．利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析材料的物相和电极的微观结构．结果表明:所得材料中没有Si-Mn二元新相的生成,材料的颗粒尺寸为0．5—2．0μm．碳的加入抑制了活性中心Si在循环过程中的较大结构变化,且Si—Mn复合物颗粒均匀地分散在碳的网格中,增加了复合材料的电接触．合成样品的电化学测试表明, 石墨的添加提高了Si-Mn复合材料的可逆容量和循环性能． Si-Mn／C复合物的首次可逆容量为347mAh·g-1,充放电效率为70％．进而经200℃热处理的Si-Mn／C电极的首次可逆容量为 463mAh·g-1,充放电效率为70％．在30个循环后复合材料仍保持426mAh·g-1的可逆容量, 充放电效率稳定在97％以上．     

针状焦和沥青焦用作锂离子电池负极材料的电极性能

研究了针状焦、沥青焦原料的物化性质对其石墨化样品的微结构及其用作锂离子电池负极材料电极性能的影响机制。研究结果表明:(1)因针状焦在制备过程中存在沥青的净化以及中间相的形成、融并和有序排列过程,导致在相同石墨化条件下,针状焦比沥青焦更易于石墨化;(2)经2800℃石墨化处理后,针状焦的d002、La、Lc值分别为0.3373nm、56.05nm、27.11nm,而石墨化沥青焦的La、Lc仅为石墨化针状焦的53.4%;(3)石墨化针状焦经反复充放电40次后,其嵌锂容量能稳定在301mAh/g,而石墨化沥青焦却只有240mAh/g。     

锂离子电池负极材料用针状焦的石墨化机理及其储锂行为

通过考察煤系针状焦在700~2800℃热处理过程中石墨微晶结构的变化规律及其电化学性能, 并结合TG-DTG、XRD、SEM、XPS表征方法以及充放电、循环伏安曲线特征, 分析了针状焦的石墨化机理及其储锂机制. 研究结果表明, 随热处理温度的升高, 针状焦的类石墨微晶在不断长大的同时, 还存在微晶在径/轴向的排列、石墨层间位错线的消失、晶界间C-C六圆环的形成、晶界的消失以及石墨层“褶皱”的平面化等复杂过程, 且每个过程的驱动力不同. 针状焦经过2800℃石墨化后, 可获得较低的Li⁺充放电电位和稳定的充放电平台, 且反复充放电40次后的有效嵌锂容量为305mAh/g.     

聚丙烯酰胺凝胶法制备Bi2Mn4O10及其电化学性能

Bi₂Mn₄O₁₀具有高的理论比容量, 被认为是一种理想的锂离子电池负极材料。本研究以硝酸铋和乙酸锰为原料, 采用聚丙烯酰胺凝胶法制备Bi₂Mn₄O₁₀负极材料, 考察了制备条件对Bi₂Mn₄O₁₀负极材料的物相、形貌及电化学性能的影响。结果表明: 在丙烯酰胺含量与总金属离子摩尔比为8 : 1, 葡萄糖浓度为1.11 mol/L, 热处理温度为873 K的条件下, 可得类球型、分散性良好的纯相Bi₂Mn₄O₁₀粉末。作为负极材料, Bi₂Mn₄O₁₀粉末在0.2C (1C=800 mA/g)倍率下循环50圈后可保持496.8 mAh/g的比容量, 容量保持率为76.9%; 3C倍率下放电容量为232 mAh/g。     

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。     

超细Sn和SnO_2与碳复合的锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

采用溶液法以SnCl4.5H2O和葡萄糖为原料合成了颗粒尺寸为几个纳米的超细Sn及SnO2颗粒分布于无定形碳基体的复合材料,并在溶液过程中引入少量石墨。采用XRD、SEM和TEM等材料结构分析方法和恒电流充放电等电化学测试方法分析研究了前驱体的煅烧温度和石墨的引入对获得产物的结构及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能的影响。研究结果表明,在500～700℃的煅烧温度下获得的Sn/C及含少量SnO2的Sn/SnO2/C复合材料,由于其中的Sn及SnO2的超细纳米尺寸及碳基体的缓冲有效减小了Sn在脱嵌锂过程中的应变和粉化,使材料具有良好的循环性能。石墨的引入有效提高了复合材料的容量和循环稳定性。经500℃煅烧的复合电极材料相对于其它材料具有更高的容量,其首次可逆容量达520mAh/g,经初始几个循环后,容量趋于稳定,经100次循环后,容量保持在350mAh/g。     

锂离子电磁纳米合金负极材料的研究进展

综述了锂离子电池纳米合金负极材料的研究进展。讨论了该类材料的电化学性能、制备工艺及发展前景。     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。