锂离子电池负极材料二氧化锡的研究进展

作为一种新型锂离子电池负极材料,二氧化锡由于具有高比容量、低嵌锂电势等优点而受到了广泛关注。但是二氧化锡在充放电循环中体积变化过大,导致其不可逆容量损失大、循环性能较差。纳米化和合金化是解决这一问题的有效途径。综述了纳米结构二氧化锡及其复合材料,特别是二氧化锡纳米线、纳米棒、纳米管、纳米片等与无定形碳、碳纳米管、石墨烯的复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展,并展望了其应用前景。     

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.     

纳米炭/石墨碳混合材料的电化学性质研究

天然石墨(NG)分别掺入碳纳米管(CNT)和纳米炭粉(CNP),得到两种纳米炭与石墨碳的混合材料.通过比较NG、CWI、CNP及其混合材料分别作为锂离子电池负极时的电化学性能,发现碳纳米管的首次不可逆容量损失很大,它的混合材料也不适合作锂离子电池的负极材料;纳米炭粉与石墨有很好的协同效应,该混合材料具有良好的电化学性能,相同条件下与天然石墨相比,其充放电比容量分别提高9.8％和9.4％.     

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。     

精品项目推介

高容量、大功率锂离子电池 用纳米负极材料的研制与开发 近年来,锂离子电池的销售额持续增长,现已成为应用最为广泛的二次电池,其性能向着高容量、大功率、长寿命、小型化的方向发展。电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素。 本项目即开展高容量、大功率锂离子电池负极用纳米材料的制备、预处理、表面修饰和添加工艺研究,并实现其规模化生产。初步结果表明:以纳米碳管/纳米炭纤维改性锂离子电池负极.有效提高了电池的循环性能;硬炭/过渡金属氧化物复合负极材料的可逆容量达到600mAh/g。以上技术指标达到国际同类产品先进水平。 本项目研发的高性能负极材料有着良好的产业化前景和市场潜力。现希望以风险投资、合作开发等方式开展合作。     

介孔碳复合电极材料研究进展

早在20世纪70年代,就有人提出碳作为锂离子负极材料的设想,但直到20世纪90年代日本索尼公司成功地开发出石油焦碳负极材料,才使以碳材料为负极的锂离子电池从实验室研究进入实用阶段[1]。碳材料根据其石墨化程度,可简单分为石墨和无定形碳2类。常见的碳材料不仅包括石墨(无论天然的或人工合成的),还包括中间相的低温碳、硬碳、碳纳米管、介孔碳及石墨烯等,这些碳材料的     

用氧化、复合技术改善锂离子电池负极材料性能

综述了最近几年用氧化、复合技术改善锂离子电池负极材料性能的研究.采用氧化技术,石墨材料的表面结构改善,可逆容量增加,循环性能明显改善;直接制备使用纳米级氧化物,显示出可逆容量大及优良的循环性能和快速充放电能力.采用复合技术,可使碳材料、氧化物材料的结构、可逆容量、循环性能得到改善或提高.氧化技术和复合技术是进一步提高锂离子电池负极材料性能的有效方法.     

三维石墨烯纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用

采用直流电弧放电法制备出一种三维石墨烯纳米球材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射光谱(XRD)等测试方法对三维石墨烯纳米球的形貌和结构进行了表征和研究。通过交流阻抗(EIS)、恒流充放电和循环稳定性测试等电化学测试手段来研究三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明, 在电流密度为0.05 A/g下, 三维石墨烯纳米球作为锂离子电池负极材料的首次放电容量为485.9 mAh/g, 高于炭黑作负极的放电容量(401 mAh/g); 当电流密度为1 A/g时, 三维石墨烯纳米球负极材料仍然具有185.4 mAh/g的放电容量。在电流密度分别为0.5 A/g和2.5 A/g下, 充放电循环100次以后, 三维石墨烯纳米球的比容量几乎没有衰减, 这表明三维石墨烯纳米球作为锂离子电池的负极材料比炭黑具有更大的容量, 同时具有优异的循环稳定性。     

碳纳米管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理研究

研究了将纳米碳管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理,包括纳米碳管的充放电容量、充放电前后碳纳米管的IR光谱、循环伏安曲线和充放电过程中的XRD图谱研究。研究结果表明,纳米碳管具有比较高的放电容量,首次放电比容量为649.4mA·h/g,循环20次后充放电效率仍可达94.1%。IR光谱研究表明纳米碳管的充放电过程中在电极界面存在SEI膜;循环伏安法研究表明碳纳米管负极随着循环次数增加,不可逆容量减少,锂离子的嵌入与脱出更加可逆;XRD分析则说明在充放电过程中d002增大,有越层反应发生。     

Si基锂离子电池负极材料的纳米化和合金化

Si作为一种新型锂离子电池负极材料,具有理论比容量高、来源丰富、成本低廉、安全性能好等优点,近年来备受关注。但其在充放电过程中会产生巨大的体积变化而使得材料粉化严重,导致循环过程中容量迅速衰退,难以满足实用化的需求。纳米化和合金化是改善Si负极材料的有效途径,纳米化能够有效缓解材料嵌脱锂过程中体积变化造成的机械应力、缩短锂离子的迁移距离,从而明显改善Si基材料的电化学循环稳定性能;合金化可以减小材料在脱嵌锂过程的体积变化率、提高材料的电导率,也可以延长Si基材料的循环寿命。此外,Si合金的振实密度高、制备工艺简单,有利于规模化应用。在简要综述最近5年在Si基锂离子电池负极材料的纳米化和合金化方面的研究进展的同时,重点关注了不同纳米结构和合金化方法对其电化学储锂容量、倍率性能和循环稳定性能的影响。     

锂离子动力电池负极材料研究进展

综述了锂离子电池负极材料研究进展,着重介绍了负极材料活性成分、材料尺度及操作温度对电池比容量、比功率、循环寿命、充放电倍率性能的影响,以及数模化半电池或全电池系统对负极材料电极性能的理论研究。为了提高锂离子电池动力性能,改进碳/石墨和非碳/石墨负极材料、制备高度有序的阵列负极将成为今后研究的重要方向;建立数学模型模拟充放电过程、分析负极材料的电极动力学特性,是表征、优化负极材料的有效方法。     

化成工艺对磷酸铁锂锂离子电池性能的影响

采用磷酸铁锂—石墨作为正负极材料制备超大容量叠片式单体电池(200Ah),分析两种不同化成工艺对锂离子电池性能的影响。分析了不同化成工艺后对应的电池负极的表面情况、电池内阻大小以及单体电池放电容量和循环性能等。结果显示,适当降低充电电压,有利于负极表面SEI膜的形成,并且形成的负极极片表面光滑,制备的电池具有更好的化成性能和循环性能。     

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.     

原位生长法制备碳纳米管/石墨复合材料

采用乙醇作为碳源,Co(5wt%)/C作为催化剂,通过原位生长的方法制备碳纳米管/石墨复合材料。通过场发射的电子显微镜(SEM),透射电镜(TEM)和电化学性能测试的方法对产物进行分析,碳纳米管的内径为5~8nm,外径为15~25nm。结果表明,碳纳米管/石墨复合材料作为锂离子电池负极材料,具有较高的储锂容量,经过10次循环后,电池的容量保持在350mAh g-1。     

碳纳米管及其在锂离子电池中的应用

目前，锂离子二次电池正朝质量更轻、体积更小的方向发展，因此需要电极材料具有尽可能高的可逆容量。碳纳米管具有很大的潜力，通过对它进一步处理，可望得到较大的可逆容量。随着新的规模制备方法的出现，在将来的商业电池中，碳纳米管用作锂离子电池的负极材料的可能性又向前迈出了坚实的一步。     

锂离子二次电池多孔集流体的制备与应用

金属基负极材料具有超高的理论容量,是新一代锂离子二次电池理想的负极材料。但是,金属基负极材料在充放电过程中会产生严重的体积膨胀,从而导致负极材料的粉化和脱落,使其循环性能迅速恶化。采用多孔集流体能够充分利用三维连通的孔隙和高的比表面积来显著提高锂离子二次电池的循环性能和能量密度,是缓解金属基负极材料体积膨胀的有效方法之一。本文总结了近年来微米多孔、纳米多孔和双尺度多孔集流体的制备方法及其在锂离子二次电池中的应用。     

高容量Co_3O_4作为锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池的性能主要由正、负极材料决定。负极材料纳米Co3O4具有可逆容量高、循环使用寿命长、化学性质稳定等优异的电化学性质而备受关注。简单介绍了Co3O4的主要化学制备方法,详细地综述了由这些方法制备的Co3O4在锂离子电池负极材料方面的最新研究进展,主要包括纳米线、纳米带、纳米棒、纳米球、纳米方块、纳米花以及多孔多面体等,并对其发展前景进行了展望。     

锂离子电池硬碳负极材料的研究进展

碳负极材料是迄今为止综合性能最好的锂离子电池负极材料。通过对碳材料微观结构的设计,能够显著改善锂离子电池的能量密度、功率密度和循环寿命,适应新能源汽车对动力电池的要求。与传统石墨负极材料相比,硬碳具有嵌锂容量高、倍率性能好以及循环寿命长等优点。研究者通过改变碳源、优化制备工艺,相继制备了一系列结构独特性能优异的硬碳材料。基于硬碳基锂离子电池负极材料的最新研究进展,总结了以不同碳源制备硬碳材料的研究工作,并简要分析了硬碳的微观结构对材料嵌锂性能的影响。最后总结并指出了该领域亟待解决的问题以及未来的发展方向。     

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.     

具有石墨碳骨架结构的硅碳负极材料的制备与电化学性能研究

硅碳材料作为锂离子电池负极材料具有广阔地发展前景。利用水热法和高温碳化法制备了蔗糖碳/硅复合材料(SC/Si),并在此基础上与石墨复合制备出具有石墨导电骨架结构的蔗糖碳/硅-石墨复合材料(SC/Si-Gr),并探究其作为锂离子电池负极材料电化学和电池性能。结果表明，蔗糖碳均匀包覆在纳米硅表面，形成的蔗糖碳/硅复合材料的电化学性能和电池性能随着蔗糖碳含量增加而提高。随着石墨的引入，构建的SC/Si-Gr三元复合材料的电化学性能得到进一步提升。当蔗糖：硅：石墨投料质量比为1∶1∶0.5时，形成的SC/Si-Gr(1∶1∶0.5)复合材料，在电流密度为0.1 A/g条件下，第三圈稳定之后的放电比容量为1 005.1 mAh/g;循环100圈之后放电比容量为819 mAh/g,充放电库伦效率保持在98%左右。在1 A/g大电流密度下，平均放电比容量为437.91 mAh/g。这归功于石墨的加入形成有效的导电骨架结构，提高了首次循环库伦效率，加速锂离子的传输速率，使蔗糖碳/硅-石墨复合材料呈现出良好的循环稳定性和充放电倍率性能。