钠离子电池负极材料研究进展

钠离子电池因其钠源丰富、成本低而受到了越来越多的研究关注。负极材料作为钠离子电池的重要组成部分,其性能对电池的综合性能具有重要的作用。首先简要介绍了钠离子电池概念及其工作原理,随后对该电池体系所用负极材料的国内外研究进展进行了阐述,最后,对上述负极材料的发展前景进行了展望。     

高能球磨制备硅/人造石墨复合材料

以硅粉(Si)和人造石墨(AG)为原料,通过高能球磨制备了锂离子电池用Si/AG复合材料。SEM、XRD和充放电测试结果表明:复合材料呈嵌入型,硅含量越多,粘连在石墨表面的硅颗粒相应增多,复合效果越差;球磨基本上未破坏硅和石墨的结构。硅含量在5%~40%时,复合材料的脱锂比容量随着硅含量的增加先增大、后降低;电流为0.2 C5、电压为0.001~2.000 V时,复合材料的首次脱锂比容量为528~1 700 mAh/g,库仑效率为70%~80%;循环10次后,复合材料循环性能基本稳定,第40次循环的可逆比容量为309~567 mAh/g。     

钠离子电池负极P/SnSb/C复合材料的性能

以无毒的红磷为原材料,采用化学还原和高能球磨法制备黑磷、P/SnSb/C钠离子电池负极材料,用XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安等方法分析材料的物相结构、形貌及电化学性能。SnSb和导电炭黑的加入,改善了黑磷的导电性能,缓冲了体积膨胀效应,增加了结构稳定性。以100 m A/g在0.01~2.50 V循环,P/SnSb/C首次放电比容量为777.37 mAh/g,首次库仑效率为82.8%,第50次循环的放电比容量为557.34 mAh/g,库仑效率达98.7%。     

硬炭作为钠离子电池炭负极材料的研究

报道了以商品化硬炭作为钠离子电池负极材料的研究。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及氮气吸脱附测试(BET)对其结构进行表征;利用恒电流充放电、循环伏安和阻抗谱技术对电化学性能进行了测试。结果表明:硬炭呈现无序乱层多孔结构,比表面积为2.2 m2/g,层间距远大于石墨负极材料(0.38 nm)。该硬炭材料对钠离子电池表现出较好的嵌入/脱嵌钠的容量、倍率性能和良好的循环性能。在20 m A/g电流密度下的首次嵌钠比容量为361.7 m Ah/g,脱钠比容量为259.8 m Ah/g,首次效率为72%;在40 m A/g电流密度下循环100次的比容量保持在250m Ah/g,容量保持率99%,是一种具有应用潜力的储钠负极材料。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试,分析材料的电化学性能。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。     

Li-B合金用作Li/SOCl_2电池负极材料

研究Li-B合金作为负极对锂(Li)/亚硫酰氯(SOCl_2)电池性能的影响。采用Li-B合金可提高Li/SOCl_2电池的工作温度范围,最高工作温度为250℃,且电池在150℃以上时以0.1 C倍率工作,电压平台不低于3.6 V;SEM分析表明:金属锂表面由丝状团簇的锂所组成,Li-B合金由Li_7B_6和Li共同组成;同步热分析表明:Li-B合金具有更好的热稳定性;电化学阻抗谱测试表明:与Li负极相比,Li-B合金负极具有较大的传荷电阻,即具有较低的反应活性。     

钠离子电池锡基负极材料的研究进展

详细说明钠离子嵌入到金属锡、锡合金、锡氧化物、锡硫化物和锡磷化物中的相转化过程与合金化反应过程,包括钠离子嵌入过程中的结构变化及对锡基材料机械性能的影响。讨论材料的微观结构对材料性能的影响。     

锂离子电池SiO/C负极材料制备及电化学性能

以一氧化硅、葡萄糖以及AGP-8石墨为原料,通过行星球磨和后续的高温热解制备SiO/C复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征,经较高温度热处理得到的复合物中含有单质硅材料。复合材料电极电化学测试显示,经1 350℃热处理得到复合材料循环38周后,容量保持率接近100%,这主要源于稳定的材料结构能够在一定程度上承受嵌/脱锂过程中硅体积的变化。     

Sn基合金作为钠离子电池负极材料的研究进展

由于钠具有较低的成本和较大的储量,钠离子电池已成为新型储能系统的研究热点。但由于钠离子的半径远大于锂离子,因此原有的商业化石墨类碳负极材料无法使用。Sn基合金作为钠离子电池负极材料的研究热点,近年来呈现了一些独特的研究手段,系统总结了Sn-P、Sn-S、Sn-M(M为过渡金属元素)以及Sn-M-N三元合金负极材料近年的研究进展。     

高性能红磷/碳负极材料的研究进展

目前商业化石墨电极较低的理论容量和较差的倍率性能已无法满足发展需求,红磷由于具有理论容量高、资源丰富以及价格低廉等特点,近年来被作为新一代储能材料受到广泛关注,但导电性差、在充放电过程中的体积膨胀等问题阻碍了红磷在二次电池中的应用。简述了红磷在储能领域中的应用前景和需要解决的难题;介绍了红磷/碳复合材料的制备方法及其优缺点和微观结构,并分析总结在金属(锂、钠、钾)二次电池中的电化学性能;对其在未来电化学储能领域中的应用前景进行了展望。     

氧化锡的硝酸氧化法制备及其性能研究

介绍了采用硝酸氧化法制备锂离子电池负极材料氧化锡的方法以及对其进行硼酸掺杂改性的研究结果。用XRD对材料进行了表征,通过充放电循环实验、交流阻抗等对合成材料进行了电化学性能测试。结果表明,不同煅烧温度处理得到的材料,电化学性能差别很大;其中700℃煅烧得到的SnO2电化学性能最好,首次放电比容量达590mAhg/;硼掺杂后SnO2的循环性能有所提高。     

液相氧化法制备锂离子蓄电池负极材料

用硫酸铈作氧化剂 ,通过液相法将普通的天然石墨进行氧化改性。改性后 ,除去了一些活性高的缺陷结构 ,提高了石墨结构的稳定性 ;在除去缺陷结构的同时 ,增加了纳米级微孔及通道的数目 ;另外 ,氧化时形成的氧化物层与石墨结构结合得比较紧 ,可作为致密的钝化膜 ,并防止石墨结构的破坏。这些因素的变化有利于锂的插入和脱出 ,抑制电解质的分解 ,导致可逆容量从 2 5 1mAh/ g增加到 3 4 0mAh/ g以上 ,第 1次循环的充放电效率达 80 %以上 ,前 1 0次循环的可逆容量没有衰减。该方法适宜于锂离子蓄电池负极材料的工业化生产。     

国产石墨作为锂离子蓄电池负极材料的性能

主要研究了典型国产石墨的排列结构和直接作为锂离子蓄电池负极材料的电化学性能。结果表明不同的石墨产品 ,其排列结构和电化学性能存在较大差异。并且直接用于锂离子蓄电池负极材料还存在着容量和效率偏低 ,松装和振实密度小 ,循环不是很理想的问题 ,需要对其进行有效的改性处理 ,以满足电池性能和工艺要求。通过对国产石墨进一步包覆处理后 ,其物理性能和电化学性能都得到了明显的改善     

纳米SnS/C复合物作为锂电池负极材料的研究

采用高能球磨法制备了纳米SnS/C复合材料,通过XRD、SEM和TEM等结构和形貌实验表明可以通过高能球磨法直接合成SnS纳米颗粒,并实现碳的均匀包覆。恒流充放电实验显示SnS/C复合材料的可逆比容量为1 107m Ah/g,达到理论比容量的97.4%,基本实现可逆的转化反应和合金化反应。这种材料在800 mA/g的电流密度下仍能达到854 m Ah/g的可逆比容量,显示了高的倍率性能。这些优异的电化学性能主要由于通过电化学还原反应生成的纳米Sn具有高的电化学活性。以及生成物Li2S的隔离作用和导电碳网络的缓冲作用,有利于保持材料结构的稳定和电化学反应的可逆进行。这种高性能纳米SnS/C复合材料为高比能锂离子电池的发展提供了可选体系。     

钠离子电池负极材料的研究现状

对钠离子电池负极材料的研究进展进行综述。主要介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料和金属化合物材料的储钠性能及可能的储钠机理;探讨了各类材料存在的问题及解决途径。     

LiMn2O4在锂离子蓄电池中的电化学性能

论述了LiMn2O4材料的合成工艺对电化学性能的影响,最佳合成条件下的初放电容量可达到120mAh/g。将尖晶石型LiMn2O4材料作为正极活性材料制成18650型锂离子蓄电池,电化学测试表明电池的初放容量达到1.2Ah。对正极组分(活性物质,导电剂,粘结剂)的不同配比及电极制备工艺进行优化设计,电池在常温下以0.5A电流充放电可达500次循环,荷电态月平均自放率为9.2%。     

钠离子电池用电解质钠盐的研究进展

综述近年来含氰基类钠盐、酰胺类钠盐和氟类咪唑衍生物钠盐等电解质钠盐在钠离子电池中的研究应用。分析这些电解质钠盐的结构特征,阐述钠盐因独特结构优势提升电池性能的机理,展望钠离子电池电解质中钠盐的发展趋势。     

负极材料预处理对锂离子电池性能的影响

锂离子电池的制造工艺技术要求非常严格,在电池制作过程中,会根据实际情况对生产工艺进行相应的调整和改进。负极材料是影响电池性能的主要因素之一,关于负极材料的预处理很重要。对负极粉料合浆前的预烘烤工艺进行了研究,实验结果显示对于水系负极制作的电池,负极粉料不烘烤对各方面性能影响不大。