沥青碳包覆量对隐晶质石墨电化学性能的影响

以吉林某地高纯球形化隐晶质石墨为原料，利用石油沥青对其进行包覆-炭化改性处理，制备锂离子电池负极材料，考察了沥青碳包覆量对隐晶质石墨负极材料结构及电化学性能的影响。结果表明，沥青碳包覆层改善了隐晶质石墨的表面形貌，改性后的隐晶质石墨具有更好的循环充放电性能和倍率充放电性能。当包覆量为14%时，经30次循环充放电后试样的放电容量保持率较未改性试样提高8.88%。当包覆量为18%时，在1 C电流密度下，试样放电容量保持率较未改性试样提高69.12%。     

切割废硅粉球磨制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用。采用低成本的切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用简单的高能球磨法一步制备废硅粉-石墨复合材料（WSi-G）。系统研究了废硅粉的属性特征和硅碳复合材料的微观结构,所制备硅碳复合微粉的电化学性能。结果表明,微米尺寸的废硅粉直接用于锂离子电池时的负极循环性能快速衰减,采用球磨法制备的硅碳复合材料用于锂离子电池负极时展现出优异的循环稳定性,在0.5 A g-1电流密度下循环160圈后其可逆比容量仍然可以稳定在428 mA·h/g以上。     

切割废硅粉球磨法制备锂离子电池负极材料

硅碳复合材料被认为是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料.然而,当前锂离子电池负极用高品质硅碳材料的制备过程复杂、硅源成本高,造成其价格高昂,严重阻碍了硅碳复合材料在锂离子电池领域的规模化应用.以切割废硅粉为硅源、人造石墨为碳源,采用高能球磨法一步制备硅碳复合材料.系统研究了废硅粉的属性特征、硅碳复合材料的成分...     

河南某石墨精矿制备负极材料试验研究

为克服天然石墨比表面积大、各向异性及层间距小的缺点,需要对天然鳞片石墨进行球形化、表面改性及掺杂等处理。对河南南阳地区某细鳞片石墨浮选精矿进行球形化试验研究,采用QCJ系列微粉气流机进行6次粉碎和10次整形后,可获得D50为16.37μm和9.41μm两种规格的石墨球形化产品,综合成球率为47.01%,振实密度分别为0.96 g/cm~3和0.89 g/cm~3,该产品已达到GB/T 24533-2019中Ⅰ级改性天然石墨类锂离子电池负极材料对粒度及振实密度等的要求。将该球形石墨产品化学提纯至固定碳质量分数达到99.97%,进行电化学性能测试,首次库仑效率和放电容量分别为92.07%和365.45 mA·h/g。本研究为同类石墨资源制备负极材料提供了技术依据。     

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。     

某石墨精矿球化试验研究

天然石墨负极材料因其成本低、资源广泛并具有合适的充放电特性等特点在负极材料市场中占据重要的地位。产业中鳞片石墨需经机械球化过程卷曲成球状或类球状,降低其各向异性程度,并经提纯、包覆改性后制备负极材料。本文针对某细鳞片进行了球形化试验,并采用混酸提纯工艺制备高纯球形石墨,对其球化效率、提纯效率、初始电化学性能进行了研究。研究发现,经QCJ球化设备可制备D50=16μm、振实密度1.05g/cm_³的球形石墨,收率可达40.13%。提纯后球形石墨固定碳含量可达99.95%以上,符合《GB/T-24533-2019》Ⅱ级天然石墨类锂离子电池负极材料对于粒度、振实密度、杂质含量等理化指标的要求,为该地区石墨资源的开发及精深加工提供了重要的技术参考和基础。     

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。     

硅基负极的研究进展及其产业化

硅基负极材料因其高的比容量成为下一代锂离子电池负极研究的重点。通过概述硅基负极材料的研究进展,针对硅基材料在充放电过程中体积变化大、电池容量衰减快等缺点,从硅源的改性、硅碳复合材料的设计、氧化亚硅材料的改性等方面对其电化学性能进行提升;针对硅基材料的产业化现状及其制约因素,介绍了陕煤研究院在核壳结构硅碳负极材料,包埋结构硅碳负极材料,凹陷结构硅碳负极材料方面的研究进展及其产业化成果,并对硅基材料的研究方向和产业化进展进行了展望。     

不同地区天然石墨球形化制备负极材料

天然鳞片石墨是制备锂离子电池负极材料的优质原料,本试验以鸡西、内蒙古、萝北3个地区固定碳含量(质量分数)约为95%的石墨精矿为原料,依次进行球形化整形和化学提纯,制备高纯球形石墨,并对高纯球形石墨进行了电化学性能测试。结果表明,经过球形化后,3个地区球形石墨振实密度分别为0.96 g/cm³、0.94 g/cm³、0.98 g/cm³,其中萝北石墨振实密度最高,成球率为41.44%。较优混酸提纯工艺为：混酸与石墨的液固比为3 mL/g,HF体积分数为30%,反应时间为6 h,反应温度为70℃,经混酸提纯处理后,3个地区球形石墨固定碳含量分别提高至99.90%、99.88%、99.97%。电化学性能测试结果表明,3个地区石墨负极材料的首次充放电效率均大于90%,首次放电容量均高于360 mAh/g,是制备天然石墨负极材料的理想原料。     

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。     

纳米Si粉在高容量锂离子电池负极中的应用研究

通过感应等离子体蒸发凝聚法制备纳米Si粉,以葡萄糖为有机碳源,经高温碳化将纳米Si粉钉扎在石墨载体表面制备出Si/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(0FESEM)和电化学性能测试等对比分析了纳米Si粉、石墨载体和Si/C复合负极材料的结构和性能。结果表明,纳米Si粉作为锂离子电池负极材料首次放电容量和可逆充电容量分别为3 519.4 m Ah/g和2 063.7m Ah/g,但是首次效率只有58.6%,且循环寿命差,Si/C复合负极材料能够有效缓冲纳米Si粉的体积变化,发挥较高的可逆储锂容量,提高循环寿命,但是需进一步改善首次效率。     

球形Si/carbongel@void@C复合材料的制备及电化学性能

商业用锂离子电池负极为石墨材料,理论容量较低,不能满足现代社会对锂电池高能量密度的要求.硅因具备高的理论容量、合适的电极电位以及地球丰度高等优势,是新一代锂电池负极材料的候选者.但作为锂电负极,硅在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,且本征电导率较低,限制了其实际应用.利用柠檬酸盐对L-赖氨酸体系改性,强化Fe3+配体的...     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

太西煤的石墨化改性及其锂离子电池负极性能

采用石墨化炉对太西煤进行石墨化处理。以沥青为前躯体采用液相包覆的方法实现表面包覆并经高温（1 000 ℃）炭化处理,制备具有核壳结构的炭石墨复合材料。经过电化学表征,首次可逆比容量为330.4 mAh/g,首次库伦效率为90%,50个循环后容量仍保持在90%。通过对石墨化处理后太西煤的微观结构和包覆炭层的表征分析,认为石墨化太西煤具有类似微晶石墨的微观结构,有利于锂离子的嵌入脱出,包覆炭层减少了比表面积,减少了表面不可逆反应以及固体电解质中间相膜（SEI膜）的生成,同时在循环过程中起到缓冲作用,保证了石墨化太西煤结构的稳定。     

钙熔盐电解中石墨阳极氧化及防护

在对钙熔盐电解过程中石墨阳极氧化机制分析的基础上，进行石墨阳极抗氧化研究。研制出适合于钙熔盐电解的石墨阳极抗氧化涂层，XRD和SEM分析及氧化失重试验结果表明，涂层致密无裂纹且附着力强，具有较好的抗石墨阳极氧化能力。     

高性能C-Sn/SnO2纤维复合物的合成及其储锂性能

采用静电纺丝法成功制备了碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料,并研究了其储锂性能。X射线衍射测试结果表明碳纤维具有典型的无定形碳特征。扫描电极测试结果表明,碳纤维和C-Sn/SnO2复合物由均匀的纤维组成,直径在200-300 nm。循环伏安测试表明,说明了碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料均具备较好的可逆性和结构稳定性。充放电测试表明,在500 mA·g-1的电流密度下,470次循环后,碳纤维和C-Sn/SnO2纤维负极材料的充放电容量分别为346/347 mAh·g-1和547/548 mAh·g-1,说明Sn/SnO2的添加提高了碳纤维的可逆容量;电化学阻抗谱测试结果表明,Sn/SnO2的添加降低了碳纤维的电荷转移电阻,提高了锂离子的传输动力学。     

钛酸锂合成技术研究进展

钛酸锂是一种尖晶石结构的锂离子电池负极材料,相对于碳基材料具有更好的充放电性能、循环稳定性和使用安全性能,成为研究新型锂电子电池负极材料的热点。然而,钛酸锂本身存在电导率较低,极化现象严重和理论容量小等缺点,限制了其广泛应用。介绍了钛酸锂的合成技术、原理,改进方法及研究现状。分析了不同制备工艺的优缺点及其对材料性能的影响。指出元素掺杂、表面包覆、形貌设计和复合改性等方式可有效改善Li4Ti5O12材料的导电性能,提高材料的电化学性能。提出了目前存在的问题及未来的研究方向。     

新型纳米硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉,并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2 712mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615mAh/g和917mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。     

小鳞片膨胀石墨的制备及电化学性能

本文以邵武科踏小鳞片高纯石墨为原料,采用双氧水为氧化剂,浓硫酸为插层剂制备可膨胀石墨,经过微波膨化得到膨胀石墨。系统研究了双氧水和浓硫酸用量对膨胀石墨的表面形貌、膨胀容积和比表面积的影响。研究发现,膨胀石墨保留了天然小鳞片石墨的结构特征,呈蠕虫状表面形貌,膨胀石墨的膨胀容积最高可达291.39 mL/g,比表面积达55.62 m2/g。以小鳞片膨胀石墨为锂离子电池负极材料组装纽扣电池并对其电化学性能进行了检测,表现出较好的脱/嵌锂容量和良好的循环性能。