锂离子电池负极材料的研究现状及研究方向

在简要介绍锂离子电池的工作原理的基础上,对锂离子电池负极材料的研究现状进行分析,比较各种负极材料的优缺点,并对未来的研究方向进行展望,指出对各类锂离子电池负极材料,应该结合其优缺点,有针对性和侧重点地单独研发,如开发高容量型合金负极、高功率/高安全型钛酸锂负极以及低成本型金属氧化物负极材料。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

锂离子电池硅基负极材料预锂化技术的研究进展

硅基负极材料由于具有比容量高、安全及商业发展前景好等优点而受到业界广泛关注,但锂离子电池硅基负极存在循环寿命短和首次库仑效率低等问题,采用硅基负极预锂化技术可有效改善这类问题。综述硅基负极材料预锂化技术的最新研究进展,着重阐述稳定的金属锂粉末、电化学预锂化、添加剂预锂化及机械预锂化等技术,并展望未来硅基负极预锂化的研究方向。     

锂离子电池用高容量合金类硅基负极材料研究进展

锡、硅负极材料由于具有高的比容量等优点,成为提高锂离子电池能量密度的首选负极材料。首先介绍了目前产业界开发锡、硅负极材料的进展,并从商业化的角度比较了这两类材料在开发工艺及实际使用电性能方面的区别。进一步从基础研发角度重点阐述了不同结构的硅基材料(单质硅、硅氧化物、硅碳复合物及硅合金)的电性能改性研究进展,指出了具有工业化前景的工艺方法。     

锂离子电池硅基负极材料表面和界面调控的研究进展

在锂离子电池众多负极材料中，硅具有超高的理论比容量（4 200 mA·h/g）和较低的嵌锂电位（约为0.4 V vs Li/Li+），是制备高能量、高功率锂离子电池理想的负极材料。然而，在嵌/脱锂过程中，硅负极巨大的体积变化造成电极材料严重的结构破坏和快速的容量衰减。梳理了硅作为锂离子电池负极材料的储锂机制、结构演变、界面反应和动力学行为等方面的研究，总结了表面和界面改性在锂离子电池硅基负极材料中应用的最新进展，阐述内容主要包括硅电极的表面修饰、电解液的优化和黏结剂的开发等，并对硅负极材料表面和界面改性进行了展望。     

日本利用超速离心处理技术提高电池材料性能

日本东京农工大学的研究人员采用超速离心处理技术将活性物质．如正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）和负极材料氧化锡（SnO2）等内包在碳中．有望大幅提高锂离子充电电池用电池材料的性能。     

近三年来锰酸锂二次锂电池的研究进展

二次锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。总结了近三年来二次锂离子电池的研究进展。正极材料锰酸锂LiMn2O4为尖晶石晶体结构,Li+可在Mn2O4三维网络结构中嵌入-脱嵌,并完成充放电过程。锰酸锂的制备方法有高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应法、溶胶-凝胶法、微乳化法、Pechini法及其它新的合成方法等。通过掺杂其它阳离子和阴离子,特别是多种元素同时掺杂,可提高正极材料的稳定性和可逆性。同时讨论了负极材料的制备方法;正极材料容量衰减机理及相应改善措施;电池制备工艺和其它有关研究。最后指出了今后的研究重点:电极材料的充放电性能与电极制备工艺间的关系、锂锰氧与碳负极直接组装成试验电池、开发固体电解质在二次锂电池中的应用。     

MOFs及其衍生物在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因高比容量、高能量密度、低成本和环境友好等显著优点，有望成为取代锂离子电池的下一代高比能电池。然而，锂硫电池的实际应用严重受限于电极材料中存在的系列问题，如较低的离子/电子传导性、多硫化物的穿梭效应、充放电中较大的体积变化和锂负极的稳定性等。将硫与各类载体材料结合来提高活性材料的利用率和电池循环稳定性成为当前的研究热点。在已报道的各类载体材料中，具有丰富的孔道和开放活性位点的金属有机框架及其衍生物材料因其优异的结构特点引起了人们的广泛关注。总结了金属有机框架及其衍生物在提高硫正极循环稳定性中的应用进展，并对其在锂硫电池中的发展趋势进行了展望。     

Si基负极材料在锂离子电池中的研究进展

为了进一步增大锂离子电池的能量密度与功率密度,Si基负极材料已经得到了广泛而深入地研究。Si材料具有很高的比容量,低的电压平台,环境友好且储量丰富。然而,Si材料在充放电过程中会发生巨大的体积变化和形成不稳定的SEI膜,限制了Si基负极材料在锂离子电池中的实际应用。最近,针对Si材料作为锂电池负极材料上的缺陷而进行了大量的研究且取得了比较好的研究结果。     

钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,但导电性差和锂离子扩散率低等问题限制了其广泛应用.在介绍钛酸锂主要制备方法的基础上综述了国内外对于该材料作为锂离子电池负极材料的改性方法,包括体相内的金属离子掺杂、碳包覆和氮化处理等表面改性手段以及材料粒子的大小和形貌控制等.除了体相内锂位的掺杂对材料性能提升不明显外,导电层包覆和颗粒纳米化对材料性能都有较大的提高,因此对于钛酸锂体相内氧位或锂位的掺杂是比较有价值的研究方向.要同时提高材料的离子导电率和电子导电率必须从多个方面综合考虑和设计.     

5-硝基苊提高锂离子电池抗过充性能研究

采用循环伏安法研究了5-硝基苊在1M LiPF6/EC-DMC电解液中的电化学性质,结果表明5-硝基苊在4.4 V时发生电氧化聚合,扫描电子显微镜观察发现5-硝基苊在电极上发生了聚合.同时LiMn3O4粉末微电极的结果表明在电极电位到达4.25 V之前,5-硝基苊没有对正极材料产生不利影响.LiCoO2电池不同倍率的过充实验结果表明电池过充到约4.4 V时,5-硝基苊发生反应,产生的H+在负极上被还原为H2,增加了电池的内压,因此通过激活防爆网提高了锂离子电池的安全性.     

Effect of the synthesis method of SnSb anode materials on their electrochemical properties

SnSb alloy powders for the anode of Li-ion batteries were synthesized by two kinds of reduction precipitation methods: solution titration and rapid mixing. Two kinds of SnSb alloy powders showed different phase compositions and particle morpholo-gies although the same starting materials were used. The SnSb alloy electrode synthesized by titration exhibits high reversible spe-cific capacity and good cycling stability, whereas the rapid-mixing sample shows high irreversible capacity and fast capacity fade. The broad particle size distribution of SnSb powders synthesized by titration is considered to be responsible for the improvement of cycling stability. The initial charge-discharge efficiency exceeding 80/ has been obtained for the titration sample. The electro-chemical reaction process of two kinds of synthesized SnSb composite electrodes was characterized by cyclic voltammetry and AC impedance techniques.     

锂离子电池及微波在电池材料制备中的应用

综述了锂离子电池的作用机理及近年来该电池正负电极材料的研究现状,认为锂离子电池材料的合成方法中,主要的化学反应为高温固相反应,但由于固相反应具有的缺陷,使得微波合成法在锂离子电池正负极材料的合成中,具有广阔的应用价值,对微波法在合成锂离子电极材料中的应用也进行了着重介绍.     

微波加热在固相反应及烧结中的应用

介绍了固相反应和微波加热的原譬及特性,进一步阐述了微波在有机固相反应、陶瓷材料、纳米材料、发光材料、锂离子电池电极材料等方面的应用,并对微波技术的应用作了展望。     

锂离子电池负极材料 Na2Li2Ti6O14的嵌脱锂过程动力学研究

为了研究钛酸钠锂(Na2Li2Ti6O14)负极材料嵌脱锂的动力学行为,用溶胶-凝胶法合成 Na2Li2Ti6O14负极材料,采用 X 射线衍射法(XRD)和电子显微镜(SEM)分别对材料进行物相分析和微观形貌的观察.采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)和恒电流间歇滴定法(GITT)研究了 Na2Li2Ti6O14的电化学性能和嵌脱锂过程动力学.研究结果表明,制备的 Na2Li2Ti6O14材料纯度高,结晶度良好,循环稳定性好;由不同扫描速率的循环伏安法测出的 Na2Li2Ti6O14中锂离子在氧化、还原峰对应的化学扩散系数 Da和 Dc分别为7.3×10-11和7.8×10-11cm2/s;由恒电流间歇滴定技术测得的锂离子在 Na2Li2Ti6O14电极中的扩散系数为10-11~10-8cm2/s.     

A review of negative electrode materials for electrochemical supercapacitors

With increasing demands for clean and sustainable energy, the advantages of high power density, high efficiency, and long life expectancy have made supercapacitors one of the major emerging devices for electrochemical energy storage and power supply. However, one of the key challenges for SCs is their limited energy density, which has hindered their wider application in the field of energy storage. Despite significant progress has been achieved in the fabrication of high-energy density positive electrodes materials, negative electrode materials with high capacitance and a wide potential window are relatively less explored. In this review, we introduced some new negative electrode materials except for common carbon-based materials and what's more, based on our team's work recently, we put forward some new strategies to solve their inherent shortcoming as electrode material for SCs.     

低成本动力锂离子电池磷酸铁锂正极材料的合成及性能

磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料的首选,正逐渐走向市场.以廉价的Li₃PO₄,FePO₄,Fe粉为原料,一步合成了LiFePO₄/C正极材料,系统研究了葡萄糖、蔗糖和柠檬酸三种不同的碳源对磷酸铁锂性能的影响.采用TG-DTA,XRD,SEM,TEM等手段对产物进行了表征,并研究了其电化学性能.实验结果表明,以葡萄糖为碳源的LiFePO₄/C性能最好,样品颗粒呈球形,表面光滑,分散性好,颗粒表面包覆有2 nm厚的石墨碳层,颗粒之间有碳纤维连接.该样品在0.1 C充放电时首周放电容量达到162.1 mAh/g,20周之后仍然保持在155 mAh/g,显示出良好的循环性能.