机械合金化法制备锂离子电池锡基负极材料及其性能

采用机械合金化技术制备了系列Sn基合金负极材料,并对其结构和性能进行了详细的研究.结果表明,Cu6Sn5-10%Cu样品表现出最佳的循环稳定性,初期容量约为作为300 mAh/g,100周充放电循环后容量仍然保持在200 mAh/g以上.该样品是由Cu6Sn5,Cu3Sn和CuSn三相组成的复合材料,颗粒分布比较均匀,粒径主要在1~2μm之间.在首次充放电过程中由于有机电解液的分解和形成的CuLi2Sn中间化合物的不完全脱嵌,该材料存在较大的首次不可逆容量损失.通过对充放电电位窗口(截至电位)的限制,可以有效的改善合金负极的循环稳定性.     

锡铜锌氧合金负极材料的电化学性能

采用两步脉冲电镀和低温热处理相结合的方法制备了锡铜锌氧合金;采用充放电循环、循环伏安、X射线粉末衍射、电镜、能谱等现代技术研究了样品的电化学性能与制备条件的关系.实验结果表明:当铜膜上电镀锡层与电镀锌层均用时2min时,制备的样品以100mA/g的电流在1.7～0.01V充放电时,首次放电容量为525mAh/g.30循环的库仑效率均高于90%,这对于寻找匹配的正极材料十分有利.     

SiC@CNFs锂离子电池负极材料的制备及其循环性能研究

通过静电纺丝技术结合碳化工艺制备一种SiC增强碳纳米纤维（SiC@CNFs）复合结构.TGA、XRD、XPS及SEM的样品测试结果显示,SiC颗粒含量（质量分数,全文同）为62%,且均匀分布于CNFs的表面.该结构制备的锂离子电池负极材料既保留了CNFs的高导电性,又获得了SiC增强的结构韧性.电化学性能测试结果表明,将其作为锂离子电池负极材料,循环500次后,容量保留率高达134.01%,远高于CNFs.同时,该结构的电化学阻抗值变化较小,导电性能保持较好.通过静电纺丝技术制备的SiC@CNFs结构作为锂离子电池负极材料,制作成本低,结构可控且性能稳定,是目前对电池负极材料的有益补充.     

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。     

锂离子电池氧化物负极材料的研究

采用氨解法制备了SnO，Sb2O3，GeO2 3种氧化物粉末，将其分别作为锂离子电池负极材料的活性物质，利用恒电流电池测试仪研究其电化学性能．研究发现，这3种活性物质有较高的电化学容量，其首次放电容量分别为1520mAh/g(GeO2)，820mAh/g(Sb2O3)，1040mAh/g(SnO)；首次充电容量分别为800mAhg/(GeO2)，520mAh/g(Sb2O3)，800mAhg/(SnO)．同时还发现其不可逆容量损失也较大，讨论了产生这一结果的可能原因，提出了减少不可逆容量损失的办法．     

锂离子电池硅/石墨复合负极材料的制备及性能研究

锂离子电池发展的重要目标之一是高容量的负极材料,而硅材料以其高达4 200 mAh/g的理论比容量成为研究热点;但是硅负极材料有较大的体积效应,从而造成其电化学循环性能的快速下降,限制了其在生产中的应用.本研究以纳米硅与石墨不同比例的掺杂,通过高能球磨与退火处理,表明当硅与石墨比例为2：1时,首次放电比容量可达2 136.4 mAh/g,同时首次的充放电效率为85.5%; 经过35次循环之后,其可逆容量的保持率85.3%,具有良好的电化学性能.硅/石墨复合材料良好的电化学性能,使其在锂离子电池负极材料的生产及应用中具有重要研究价值.     

废旧锂离子电池负极材料回收利用研究进展

锂离子电池的广泛应用导致大量废旧锂离子电池产生,废旧锂离子电池具有危险废弃物和可用资源的双重属性,利用不同的回收工艺实现废旧锂离子电池的高效回收再利用对环境保护和资源再生均有重要意义.在论述锂离子电池的组成和回收其中有价金属的基础上,着重介绍废旧锂离子电池材料放电预处理、负极活性物质的分离回收及负极材料的再利用,以期找...     

锂离子电池硬碳负极材料的现状及展望

硬碳具有高容量,优异的倍率特性和良好的低温性能,成为电动车电池最具潜力的负极材料.综述了硬碳材料的研究和应用进展,指出任意堆积的石墨烯层结构决定了硬碳材料的性能;原材料和制备工艺会影响硬碳材料的规模化生产质量和应用.随着电动汽车产业的兴起和硬碳材料应用的增长,其相关应用研究将成为热点.     

煤基碳负极材料在锂离子电池中的应用研究进展

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,电化学储能技术和相关产业得到了飞速发展,与此同时电极材料的需求也与日俱增。因此,如何利用来源广泛、成本低廉的前驱体制备高性能负极材料成为国内外研究的热点。煤炭因具有碳含量高、储量丰富和价格低廉等特点成为最有潜力的负极材料前驱体。近年来,研究者以煤炭为原料制备了无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯等负极材料,并对其在锂离子电池中的应用进行了深入研究。总结了三类典型的煤基碳负极材料在锂离子电池中应用的研究进展,并对其合成方法、优化改性及电化学性能等方面进行了综述,最后对煤基碳负极材料的发展及应用进行了展望。     

锂离子电池高性能硅基负极材料研究进展

硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。     

锂离子电池石墨基负极材料储锂性能的第一性原理研究

结合基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究了石墨晶胞中嵌入不同数量的锂离子所产生晶体结构的变化、形成能、电子结构以及锂离子的迁移过程,并通过测试磁控溅射法制备的石墨薄膜电极的充放电循环性能证明了仿真结果.研究发现:随着锂离子嵌入数量的增加,石墨晶胞的体积逐渐增加,当嵌入6个锂离子后,石墨晶胞体积膨胀了20.5...     

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.     

新型自支撑SnO2-Sb阳极氧化降解阿特拉津性能研究

基于传统的Sb掺杂SnO2/(SnO2-Sb)材料的电极制备方法通常是在平面基底上涂覆催化剂层,传质受限较明显,限制反应速率。且由于基底和催化剂材料之间存在应力,催化剂易脱落,电极寿命有限。本文以果糖为成孔剂,采用压片成型和高温烧结的方法制备自支撑三维多孔ATO(Fru-ATO)阳极,并且以阿特拉津(Atrazine, ATZ)为目标污染物评估电极的电催化性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪(XRD)对电极形貌和结晶性进行表征分析,考察了不同的烧结温度对阳极结构和性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,阳极材料的颗粒尺寸增大,XRD峰形更尖锐、峰强更高,析氧电位逐渐正移,对ATZ的降解效果也逐渐提高。本文还探究并优化了溶液初始pH值、电解质浓度和施加电流密度条件。在初始溶液pH值下,电流密度10 mA cm-2,0.1 mol L-1 Na2SO4电解质溶液中,1 000-Fru-ATO阳极在30 min内降解90%的ATZ(20 mg L-1),60 min内降解99%的ATZ,且在十次循环实验中保持良好的循环稳定性。1 000-Fru-ATO阳极的优秀性能源于其结晶度高,电极内部氧化锡结构排列有序,有利于电催化氧化过程中的电荷转移。同时,该电极具备的三维多孔结构暴露出更多的活性位点,提高了传质效率。因此,传质和电荷转移的同时增强促进了活性氧物种(Reactive oxygen species,ROS),尤其是单线态氧（Reactive oxygen species,ROS）的生成,从而实现ATZ的快速降解。     

Three-dimensional hierarchical Ca3Co4O9 hollow fiber network as high performance anode material for lithium-ion battery

Science China Technological Sciences - Transition metal oxides have high specific capacity as anode materials for lithium-ion battery. But aggregation of particles and volume expansion during...     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究概况

磷酸钒锂具有价格低、比容量高、放电电压高、循环寿命长等优点,成为近年来研究较多的正极材料之一.本文介绍了磷酸钒锂的结构特点和电化学性能,对磷酸钒锂的制备方法及改性研究进展进行了综述,同时对该材料的发展方向和前景进行了展望.     

TiO2/graphene nanocomposites as anode materials for high rate lithium-ion batteries

A simple strategy to prepare a hybrid of nanocomposites of anatase TiO2/graphene nanosheets （GNS） as anode materials for lithium-ion batteries was reported.The morphology and crystal structure were studied by X-ray diffraction （XRD）,field emission scanning electron microscopy （FE-SEM） and transmission electron microscopy （TEM）.The electrochemical performance was evaluated by galvanostatic charge-lischarge tests and alternating current （AC） impedance spectroscopy.The results show that the TiO2/GNS electrode exhibit higher electrochemical performance than that of TiO2 electrode regardless of the rate.Even at 500 mA/g,the capacity of TiO2/GNS is 120.3 mAh/g,which is higher than that of TiO2 61.6 mAh/g.The high performance is attributed to the addition of graphene to improve electrical conductivity and reduce polarization.     

锂离子电池用硅/石墨/碳复合负极材料的电化学性能

为改善锂离子电池硅负极材料的电化学性能,利用镁热还原法制备了不同铁掺杂量的多孔硅/硅铁合金复合材料,并对其结构以及在锂离子电池中的充放电性能进行了研究. 材料均呈现多孔结构,硅铁合金均匀分布在孔道内部. 多孔硅/硅铁合金复合材料具有较好的循环稳定性,在0.1C倍率下循环100圈后可逆容量为1133.5mA·h/g,容量保持率为66%;在1C倍率下可逆容量仍可以达到776.9mA·h/g.

     

废旧锂离子电池正极材料回收工艺研究

废旧锂离子电池含有大量的钴、铜等紧缺有色金属元素和六氟磷酸锂等有毒有害物质,必须对其进行资源化回收及无害化处理.本文采用"拆解→NMP浸泡正极材料→钴酸锂粉末的浸出→P204萃取除杂→P507萃取分离钴、锂离子"流程处理废旧锂离子电池,获得了合格的氯化钴溶液.该工艺的特点在于:正极片中的铝箔以单质形态回收,而正极材料中97.33%的钴以氯化钴的形式回收,成功地实现了锂离子电池正极材料中有色金属的分离与回收利用.