石墨烯基复合物作为锂离子电池正极材料的研究进展

石墨烯因其高导电、导热效应等而备受储能领域的关注,其复合材料用作锂离子电池负极材料时显著提升了锂离子电池的电化学性能。综述了石墨烯基复合材料作为锂离子电池正极材料的合成方法及电化学性能的研究。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO4)有望成为一种安全性高、价格低、电化学性能优良的锂离子电池的正极材料.然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFPO4具有室温下电子导电率低、离子传导率差等缺点,这已成为限制其应用的最大障碍.通过导电碳包覆及金属或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率已成为锂离子电池材料领域的研究热点之一.在综述了磷酸铁锂改性研究最新进展的基础上,提出了正极材料LiFePO4未来的主要研究发展方向.     

导电基质纳米复合电极材料的研究进展

在各种能源储存设备中,锂离子电池成为重要的首选储能器件,在便携电子设备、电动车、混合电动车及其它能源存储设备等方面都有广泛应用。如何提高锂离子电池用电极材料的锂离子储存性能,已经成为材料科学与工程领域的热点之一。利用导电基质构建纳米结构复合材料是提高锂离子储存性能的有效途径。简要介绍了碳基和金属基质纳米复合电极材料的研究进展,主要包括材料制备新方法、新工艺、锂离子电池改性及其发展趋势等内容。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型结构的磷酸铁锂（LiFePO4）有望成为一种安全性高、价格低、电化学性能优良的锂离子电池的正极材料。然而由于自身晶体结构的本征特性，LiFePO4具有室温下电子导电率低、离子传导率差等缺点，这已成为限制其应用的最大障碍。通过导电碳包覆及金属或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率已成为锂离子电池材料领域的研究热点之一。在综述了磷酸铁锂改性研究最新进展的基础上，提出了正极材料LiFePO4未来的主要研究发展方向。     

基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的研究进展与展望

复合型离子导电聚合物电解质材料是一种以有机聚合物为主要基体且具备离子导电能力的多相功能复合材料,它是由聚合物材料与各种导电物质以均匀分散混合、层叠复合等方式制备而成.复合型离子导电聚合物电解质在电致变色玻璃、锂离子电池、膜燃料电池、超级电容器、传感器等许多领域都具有广阔的应用前景,近年来引起了人们的高度关注.综述分析了基于聚氧化乙烯的复合型离子导电电解质的基质材料、纳米无机改性填料、纳米分子筛改性填料、盐种类与浓度对PEO基聚合物电解质影响、聚合物电解质常用表征方法等方面的最新研究进展,并对该领域今后的研究工作做了展望.     

水溶液锂离子电池电极材料的发展概况

通过对水溶液锂离子电池电极材料的制备方法、结构、电化学性能、充放电过程等方面的论述,总结了近年来水溶液锂离子电池电极材料的研究状况,并对存在的问题进行了分析。探讨了采用不同化合物、不同制备方法和改性方法来提高其比容量和循环稳定性的可能性。     

锂离子电池钒系电极材料的研究进展

锂离子电池电极材料对锂离子电池性能提升起着关键作用.钒的价态较多,构成的钒系电极材料具有层状、尖晶石型、反尖晶石型等多种结构.该系列材料通常具有较高的理论比容量,且合成方式多样,性价比高,因此钒系化合物在锂离子电池电极材料的应用上受到了广泛关注,但目前尚缺少对钒系电极材料的系统性总结.本文综述了以钒的氧化物、无锂型金属离子钒酸盐、含锂型钒酸盐及钒磷酸根聚阴离子材料为主要体系的锂离子电池钒系电极材料,并对各体系的结构及电化学性能进行了总结,针对合成锂离子电池钒系电极材料的主要方法(如固相合成法、溶胶-凝胶法、水热法、碳热还原法、液相沉淀法等)进行概述及分析,还对通过纳米化、特殊形貌控制、复合改性等其他改性方式优化的钒系电极材料的性能进行了介绍,最后对钒系锂离子电池电极材料的研究方向和发展前景进行展望,希望对促进该类材料的研究与产业化应用能有所助益.     

锂离子电池负极储锂材料的研究进展

储锂材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一,已成为国际上锂离子电池材料研究领域的热点和重点。综述了锂离子电池负极储锂材料的研究进展,但非简单地重复负极储锂材料发展的全部研究。重点关注了三大类负极储锂材料的电化学特性、储锂机理和主要电化学改性途径,并指出了三类负极储锂材料存在的技术问题和今后的研究方向。     

锂离子电池多层复合电极结构研究进展

随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池的能量密度和寿命等电化学性能有了更高的要求.正负极活性材料的改性和修饰、新型导电剂和黏结剂的应用以及电极组分的优化设计,能够有效提升锂离子电池的循环性能和倍率性能.然而,传统电极因其单层结构本身存在的活性涂层表面结构不稳定,内部存在极化现象等问题,在一定程度上限制了高负载电极在锂离子电池中性能的发挥.因此改善传统电极中的单层结构,是锂离子电池研究的重要方向.本文通过归纳分析多层复合电极结构的相关研究,总结出解决单层电极结构本身问题的三种方案,分别为增加电极表面结构稳定性,增加电极表面导电性以及调整电极内部组分分布增加电极内部结构稳定性.这三种方案分别具备各自的优势,通过整合分析其特点,本文对目前多层复合电极结构的研究现状进行了总结,为锂离子电池及其他体系电池的电极设计提供了新的方向和思路.     

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)在传感器中的应用研究进展

近年来,导电聚合物在修饰电极、电化学和生物电化学传感器领域获得了广泛的应用。其中目前最为环保的导电类聚合物—聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)由于分子结构简单、导电率高、稳定性好和能隙小等优点在众多导电聚合物中脱颖而出,在很多领域中都获得了广泛的研究和应用。综述了PEDOT作为传感器材料在生物医学、环境监测以及食品安全等领域的应用。     

用于锂离子电池的石墨烯及其复合负极材料的研究进展

石墨烯复合材料因具有高比表面积、高比容量、优异的导电性、显著的化学稳定性,在锂离子电池领域具有巨大的应用前景。在负极复合材料中,石墨烯不仅可以形成导电网络提升复合材料的导电性能,而且还可以缓冲材料在充放电过程中的体积效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命,为设计大容量高稳定性的锂离子电池提供了理论保证。因此制备不同组成和结构的石墨烯复合材料是一个非常有价值的课题。对近年来国内外运用不同方法制备不同组成和结构的石墨烯复合材料的研究结果做了综合评述和展望。     

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展

导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料,其电容主要来自于法拉第准电容.采用不同掺杂方式的导电性聚合物(n型或p型)作为电极材料使相应的超级电容器分为3种基本类型,这3种类型的超级电容器各具有不同的导电结构及特性.介绍了超级电容器导电聚合物的工作原理和导电聚合物电极材料的研究进展.     

锂离子二次电池固体电解质材料发展现状及展望

简述了锂离子二次电池的发展、组成及工作原理。重点介绍了锂离子二次电池中聚合物电解质分类,导电原理、性能以及发展方向。作为新型锂离子电池的电解质材料,聚合物电解质的性能较液体电解质有更大的发展潜力。     

Electrochemical performance of graphene-polyethylenedioxythiophene nanocomposites

We propose a facile vapor-phase polymerization (VPP) method used to deposit graphene (G)-polyethylene dioxythiophene (PEDOT) nanocomposite film for electrode materials of electrochemical capacitor. This type of conductive polymer nanocomposite improves the performance of electrochemical capacitor. The specific discharge capacitance of G-PEDOT film is higher than that of pure PEDOT electrode. The G-PEDOT electrode also exhibits better capacitive retention capability after 1000 charge–discharge cycles.     

Fabrication of ordered NiO coated Si nanowire array films as electrodes for a high performance lithium ion battery

Highly ordered NiO coated Si nanowire array films are fabricated as electrodes for a high performance lithium ion battery via depositing Ni on electroless-etched Si nanowires and subsequently annealing. The structures and morphologies of as-prepared films are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. When the potential window versus lithium was controlled, the coated NiO can be selected to be electrochemically active to store and release Li+ ions, while highly conductive crystalline Si cores function as nothing more than a stable mechanical support and an efficient electrical conducting pathway. The hybrid nanowire array films exhibit superior cyclic stability and reversible capacity compared to that of NiO nanostructured films. Owing to the ease of large-scale fabrication and superior electrochemical performance, these hybrid nanowire array films will be promising anode materials for high performance lithium-ion batteries.     

石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。本文介绍了石墨烯负极材料、金属/石墨烯复合材料、金属氧化物/石墨烯复合材料和其他石墨烯复合材料的研究现状,阐述了石墨烯作为负极材料的优越性,展望了石墨烯及其复合复合材料在锂离子电池负极材料中的应用前景。     

Impact of CTAB on morphology and electrochemical performance of MoS<Subscript>2</Subscript> nanoflowers with improved lithium storage properties

The search for high capacity, low-cost electrode materials for lithium-ion batteries is a significant challenge in energy research. Among the numerous potential candidates, layered compounds such as MoS₂ (Molybdenum Disulfide) have attracted increasing attention. A facile hydrothermal reduction process using hexadecyltrimethy ammonium bromide (CTAB) as surfactant was developed for the synthesis of lithium-ion battery anode material MoS₂ nanoflowers. The impact of CTAB on morphology and electrochemical performance of MoS₂ has been investigated. With the increase of CTAB content, MoS₂ ultrathin nanosheets with high specific surface area and more active sites have been successfully synthesized. Electrochemical measurements demonstrated that MoS₂ nanoflowers synthesized with 1% content of CTAB have better electrochemical performance than others as anode materials for Li-ion batteries, which yield a high discharge capacity of 1245 mAh g^?1 at a current density of 50 mA g^?1 and a stable capacity retention of 740 mAh g^?1 until 100 electrochemical cycles.     

高分子材料导电性能改善研究进展

提高高分子材料导电性能的方法,主要有掺杂、与其它材料复合、改变导电高分子的结构等方式。掺杂能够改变高分子材料中已有电子能带的能级,使得高分子中能带间的能量差减小,载流子迁移的阻力随之减小。与其它材料复合多为材料能提供载流子迁移的通道、与导电高分子材料形成大的共轭体系、改善链与链之间的有序性或增加复合物的紧密度,从而提高复合材料的导电性,与导电高分子复合的材料多为金属或金属氧化物、无机非金属纳米材料以及一些普通的有机高分子。改变导电高分子的结构能改善聚合物的规整度,提高其结晶度。导电高分子材料具有广泛的应用前景,今后需要在提高导电高分子电导率的同时改善其溶解性、加工性以及稳定性等综合性能,以实现导电高分子的实用化。     

氧化钒作锂离子电池正极材料的研究进展

V_2O_5具有独特的层状结构,适合于锂离子的存储,与传统的锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料相比,具有高的理论比容量、功率密度以及价格低廉、原材料丰富等优势,在作为锂离子电池正极材料方面备受关注。但V_2O_5低的固有电导率及锂离子扩散系数,导致其容量保持率低和倍率性能差;此外,充放电过程中反复的相变会引起结构的不稳定,而且氧化钒会部分溶于电解液,因此表现出差的循环性能。正是由于这些制约因素的存在,对V_2O_5的固有缺陷进行改性研究以提高氧化钒正极材料的电化学性能成为重要的研究热点。将氧化钒进行纳米化以增大比表面积和缩短离子扩散距离,同时通过复合、掺杂改性等方法提高材料的导电性和循环稳定性,从而使V_2O_5正极材料表现出优异的电化学性能成为可能。文章从氧化钒电极材料纳米化,在纳米化的基础上复合导电材料,调节工作电压窗口,掺杂金属离子这四类方法阐述对氧化钒电化学性能的改善,以及各种方法对电极电化学性能的影响。     

基于应力场的锂离子电池正极多尺度失效研究

锂离子电池已广泛应用于动力和储能领域, 电池寿命是影响其进一步发展的关键因素。循环充放电过程中的电化学-力学多场耦合作用会导致正极材料发生机械损伤累积, 降低电极材料的结构稳定性并形成多尺度损伤, 从而缩短电池循环充放电寿命。本文通过总结团队在三元正极材料多尺度失效行为方面的研究成果, 系统介绍了不同尺度下实验与模拟相结合的电极材料损伤分析方法, 旨在为不同尺度下选取损伤分析方法提供参考。基于电化学循环实验表征、扩展有限元分析法(XFEM)、线性匹配法(LMM)等研究手段, 深入分析了电极材料在多尺度下的力学损伤机理。研究工作为电极材料的多尺度失效行为分析及结构改性提供了重要指导。