锂离子电池硅基负极功能型黏结剂研究进展

在锂离子电池负极材料中，硅材料因具有较高的理论比容量被认为是最有前景的高容量负极材料之一。黏结剂是锂离子电池的重要组成部分，其性能的优劣会直接影响电极的容量和循环性能。然而，常用的黏结剂功能较为单一，在一定程度上并不能满足高能量密度电池的要求。因此，黏结剂的功能化改性是提高电极容量、长循环和安全性能等的重要手段。该文综述了锂离子电池功能型黏结剂的最新研究进展，主要介绍了自愈合型黏结剂、导电型黏结剂以及阻燃型黏结剂，展望了硅基负极黏结剂的发展方向。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

硅材料由于其高容量和地壳中的高储量,成为近年来的研究热门。但硅材料的商业化还存在一些问题,主要是由于硅材料的体积效应导致的循环性能差和较低的电导率。本文综述了近年来对硅材料改性的一些方法,如：硅材料纳米化、碳包覆、合金化、预锂化,及与硅材料相匹配的粘结剂和电解液添加剂的研究等,并对硅材料的研究现状进行了总结和展望。     

高容量锂离子电池硅基负极材料的研究现状与发展北大核心

硅基材料因具有高比容量的特点成为新一代高容量锂离子电池的负极材料,但其在锂离子脱嵌锂过程中存在严重的体积效应,降低了电池的循环稳定性和初始库伦效率,从而限制了其商业化应用。本文综述了近几年来锂离子电池硅基负极材料的主要改性方法和研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,并指出其未来的发展方向。     

锂离子电池硅基复合负极制备方法

硅（Si）被视为取代现有商业化石墨负极极具潜力的材料之一,然而硅基材料在充放电过程中巨大的体积变化严重影响电池的电化学性能和使用寿命,因此如何有效克服体积效应以提高其电化学性能成为亟待解决的问题。本文围绕硅基复合负极制备过程,从物理方法、化学方法、多种方法结合三个方面综述了目前在硅基负极改性方面的最新进展,重点对不同的制备方法及过程进行了简介、分类、比较和分析,总结了其优缺点,指出多种方法结合制备硅基复合负极最具优势。最后对未来高性能硅基复合负极的研究和开发进行了展望,以期为硅基负极性能优化及探索新型制备方法提供借鉴。     

锂离子电池硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术,能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量,得到广泛关注,但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果,是电解液体系不可缺少的部分,具有“用量小,见效快”的特点,通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面,改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展,对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述,并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后,针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结,并展望了未来的研究方向。     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

Si基锂离子电池负极材料研究进展

硅具有高的理论比容量、较低的嵌锂电位、来源广泛且环境友好等优点,被认为是下一代锂离子电池负极材料的有力竞争者。然而,在锂离子脱嵌过程中巨大的体积膨胀引起了活性材料的粉化和破裂,这带来了电极循环性能差、容量衰减快甚至电极失效等一系列问题。迄今为止,有大量关于改性硅基材料的报道。本文将重点介绍硅基材料的纳米结构化设计和硅/碳材料的结合。首先,分析了硅的储锂及失效机制,从机理上理解硅的失效对其电化学性能的影响。其次,从理论上阐述了纳米级硅材料对缓解体积效应的机理,从结构设计、材料合成、形态特征和电化学性能等方面论证了纳米硅材料的优势。随后,从缓解体积膨胀、提高电导率和形成稳定的固体电解质（SEI）膜等方面总结了硅碳复合材料的研究进展。此外,还讨论了将导电聚合物和金属引入硅基材料的电化学性能增强机理。最后,从提高首次库仑效率、SEI膜稳定性和质量负载量等方面对硅基材料的产业化应用提出几点建议。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

在高能量密度锂离子电池开发中,应用最关键的是硅基负极材料。而硅基负极的实际应用受到首效低,导电率低,充放电时体积变化很大,造成循环寿命很短的限制。科研人员为此进行了大量的硅基负极材料的改性。本文从硅基负极材料的改性方法、补锂技术、导电剂、粘结剂和电解液添加剂这五个方面的研究进展进行了概述,为硅基负极的商业化应用开发提供了研究方向。     

锂离子电池硅基负极水溶型粘结剂研究进展

锂离子电池粘结剂分类及发展方向出发,介绍了锂离子电池硅基负极水溶型粘结剂,包括羧甲基纤维素类粘结剂、聚丙烯酸(酯)类粘结剂、聚乙烯醇类粘结剂、海藻酸钠粘结剂、水性聚氨酯类粘结剂;讨论了水溶性粘结剂在高能量密度锂离子电池中的应用;分析了各种锂离子电池硅基负极粘结剂的优缺点。各种粘结剂能够满足电池一定的性能需求,但综合性能并不完美。认为分子设计是改善粘结剂综合性能的有效途径,通过分子接枝、改性、聚合物共混和3D多孔支架构建是解决粘结剂各种问题的有效途径。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

Investigating the effect of the degree of cross-linking in styrene butadiene rubber on the performance of graphite anodes for the use in lithium-ion batteries

Carboxymethyl cellulose/styrene butadiene rubber (CMC/SBR) has been proven to be an effective binder system for the use of graphite anodes within the lithium-ion battery industry. However, often when this system is employed, there is no acknowledgement regarding the specific chemistry of the SBR used. This is an important omission because properties such as glass transition temperatures and tensile strengths are heavily dependent on the ratio of styrene to butadiene content and the degree of cross-linking within the SBR. In this study, we investigate the impact of using styrene butadiene rubbers (SBRs) with different degrees of cross-linking on the performance of graphite anodes. We demonstrate that SBRs with a higher degree of cross-linking provide longer and more stable capacity retentions, than SBRs with a lower degree of cross-linking. This was found to correlate with the adhesion and cohesion strengths of the electrode coatings, and the degree of electrolyte swelling the SBRs systems undertook. Overall, the findings from this study indicate that the degree of cross-linking within the SBR impacts the overall performance of the battery.     

废旧锂离子电池回收处理技术与资源化再生技术进展

近年来,随着消费电子商品、电动车和大规模储能市场的快速发展,作为目前占据最多市场份额的锂离子电池的产量也随之快速增长,随之产生的废旧锂离子电池的数量和重量呈现出了井喷式的上涨。从其巨大的数量、环境保护和资源再生的角度来看,废旧锂离子电池都具有很高的回收价值和潜力。本文主要从实验室研究和工业应用两个角度总结了目前主要的回收处理方法和流程,重点介绍了利用废旧锂离子电池电极材料重新再生和合成新的电极材料的研究进展。目前废旧锂离子电池回收处理存在的问题主要是：电极材料的复杂多样性导致分离提纯过程困难,回收过程易产生二次污染以及回收的经济激励不足。未来的发展趋势在于结合绿色环保和低成本经济,研究高效的回收处理工艺流程。     

二次电池中金属锂负极沉脱机理研究进展

金属锂负极是下一代高比能二次电池备受关注的负极材料,以金属锂为负极的锂金属电池具备极高的理论能量密度,但其仍存在充放电循环效率低、电池寿命短等问题。要实现高能量密度高安全性的锂金属电池的合理设计和优化,需要对金属锂负极中锂金属沉积脱出过程的离子输运、电子输运、界面反应等机制机理有清晰的认识。本文针对金属锂负极中存在的枝晶生长、死锂形成、固体电解质界面膜作用等机理问题,综述了研究者们在其沉脱机理的模型与理论计算、实验研究等方面做出的诸多研究进展,为锂金属电池的合理设计提供了更全面的机理认识。     

锂离子电池二硫化钼基负极材料研究进展

锂离子电池以其便携、无记忆效应、循环寿命长等特点广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。负极材料的改进是制备新型高性能锂离子电池的重要环节。具有类石墨烯结构的二硫化钼是极具发展潜力的锂离子电池用负极材料。但纯二硫化钼导电性差、充放电过程中体积膨胀率高,导致其可逆容量低、容量保持率差。复合化与纳米化是解决上述问题的有效途径。综述了近年来用于锂离子电池负极材料的二硫化钼基复合材料研究进展,重点介绍了二硫化钼/碳和二硫化钼/过渡金属化合物体系的形貌特征、比容量、循环稳定性等,并对二硫化钼基负极材料的发展趋势进行了展望。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

钾离子电池正极材料的研究进展

由于资源和成本优势,以及工作原理与锂离子电池的相似性,钾离子电池在未来的大规模储能应用中有着光明的发展前景。然而相比于锂、钠离子,钾离子半径较大,这不仅影响了其在电极中的输运,而且容易对电极材料的结构造成一些不可逆的破坏,进而导致较差的电化学性能。对于钾离子电池,负极可采用与锂离子电池相同的石墨负极,而正极材料是目前的研发高性能钾离子电池的关键。因此,本文在总结了最常见的四类钾离子电池正极材料的相关进展,并分别探讨了各自的优势、问题及相应的改性方法的基础上,展望了钾离子电池正极材料未来的发展。     

钒酸镍锂离子电池负极材料的研究进展

综述了近年来国内外关于钒酸镍材料的合成方法、结构性质以及应用于锂离子电池新型负极材料的研究进展。钒酸镍(Ni3V2O8、NiV3O8等)电极材料具有成本低、环境友好、比容量高、倍率性能优异等优点,但其在充放电过程中体积的巨大变化、电导性差以及比表面积低等问题严重影响了其规模化应用。该文从三个方面阐述了近年来通过电极材料微纳米化、复合化、表面包覆等手段有针对性的进行钒酸镍电极材料改性的研究进展,积极探索了高性能钒酸镍材料的合成方法,展望了今后重点开展的研究方向,对于钒酸镍材料的广泛应用具有一定的学术价值和实用意义。     

锂离子电池硅负极粘结材料的研究进展

硅基负极材料因具有较高的理论比容量 4200 mAh/g，已成为国内外新能源锂离子电池负极材料领域研究热点课题。然而，由于硅基材料体积膨胀率高达400%，经多次充放电循环后，硅颗粒会发生破裂和粉化使其在电极基体上易脱落，从而导致电池容量衰减快、寿命短的技术缺陷。为缓解硅颗粒巨大体积变化产生的应力以及维持电极完整性，国内外科学研究者们从电池组成上出发，对活性材料、导电剂、粘结剂、电解液等进行系统研究，其中对聚合物粘结剂改性是一种实现其高寿命、抗衰减的有效手段之一。基于锂离子硅基负极材料优异特性及粘结材料的研究现状，综述了硅基负极组成、结构、性能、作用原理、分子间作用机制以及负极粘结剂的分子结构设计，探讨其对硅基锂离子电池电化学性能的影响规律，为锂离子电池硅基负极粘结材料的应用与开发提供理论和实践指导。