钠离子电池负极材料的研究进展

钠离子电池具有资源丰富、成本低、效率高、化学性能稳定等优点,成为锂离子电池的理想替代品。主要阐述了钠离子电池负极材料的研究进展,包括碳基负极材料、低电压金属磷酸盐负极材料、合金类储钠负极材料、金属氧化物负极材料、钛酸盐类负极材料及其他负极材料,并对各类负极材料的性能进行了评价,最后对钠离子电池负极材料的发展方向做出了展望。     

基于可视化分析辅助探究钠离子电池硬碳负极研究进展

钠离子电池因成本低、安全性高等优势，已经成为当前储能领域的研究热点。为了明确钠离子电池硬碳负极的发展历程，解决钠离子电池初始库伦效率低、稳定性差以及高倍率性能差等问题，探索了硬碳中钠离子储存机制；运用CiteSpace可视化分析了钠离子电池的发展沿程，从材料设计、结构调控、功能设计及界面优化3个方面综述了硬碳负极的性能优化策略研究进展，并对现存硬碳储钠机制进行了总结与探讨。最后，对钠离子电池硬碳负极的发展方向进行了展望。     

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。     

金属有机框架衍生FeS2/NiS2/C空心球的制备及其储钠性能

开发高性能钠离子电池负极材料,亟须解决过渡金属硫化物在充放电过程中存在的容量快速衰减问题。以Ni-MOF为前驱体,通过溶剂热处理引入Fe元素并进行气相硫化,制备了含双金属硫化物的FeS₂/NiS₂/C多孔空心球材料。电化学测试结果表明：该材料作为钠离子电池的负极,与NiS₂/C相比,其可逆比容量、循环稳定性以及倍率性能均得到显著提高;利用电化学阻抗测试和不同扫速下的循环伏安测试对电极材料的电子传输和离子扩散速率进行分析,证实复合材料优异的电化学性能表现归因于其增强的反应动力学。该研究表明,金属有机框架(Metal-organic frameworks, MOFs)衍生的双金属硫化物具有优异的电化学性能,是一种具有良好应用前景的高性能钠离子电池负极材料。     

γ-Fe_2O_3/C复合纳米材料的制备及其储钠性能研究

环境问题和能源问题使当下社会对高效友好的储能器件的研究越来越紧迫。储量丰富且安全无毒的钠离子电池引起人们的注意。金属氧化物因其较高的理论容量、丰富的储存和低廉的成本而成为应用前景极广的钠离子电池负极材料。通过液相合成法制备出对苯二甲酸铁前驱体,结合后续的真空退火成功地制备出纳米级γ-Fe_2O_3/C。用制备的γ-Fe_2O_3/C作钠离子电池电极材料时,该电极表现出良好的电化学性能,在电流密度为50 mA/g时,经过100次充放电循环后可逆容量高达277.67 mAh/g,容量保持率为74.63%;在经过高倍率放电-充电循环,电流密度再次降到50 mA/g时,可逆容量可恢复到305.54 mAh/g,容量保持率为93.77%,库伦效率为99.6%。说明在γ-Fe_2O_3作为钠离子电池负极电极材料时,通过碳材料的包覆以及纳米化可以优化其循环性能,为后续研究电极材料的合成方法和储钠性能提供可行的途径。     

掺氮木质素基碳微球用作钠离子电池负极材料

为了提高碳材料作为钠离子电池负极的首次库伦效率和比容量,采用三聚氰胺作为氮源,利用简单的喷雾干燥法制备出掺氮木质素基碳微球(NLC),通过TEM、XPS表征其结构,并测试其电化学性能.结果表明:木质素基碳微球为典型的硬碳结构;氮元素成功地掺杂进了碳材料;在电流密度为20 m A/g时,木质素基碳微球的可逆比容量为123 m Ah/g,首次库仑效率为36.28%,而掺氮后的木质素基碳微球可逆比容量为205m Ah/g,首次库仑效率为51%.对比发现,掺杂氮元素可引入缺陷,提高碳材料的电子导电性,不仅增加了钠离子电池的比容量,同时首次库仑效率也得到了提升.     

基于双模板法的三维碳基复合材料制备及钠离子电池性能研究

在传统的三维碳基复合材料制备过程中,存在材料表征重现性差的问题.对此,提出了基于双模板法的三维碳基复合材料制备方法,并应用于钠离子电池的性能研究.首先,采用双模板法制备三维碳基复合材料原样品,使用试剂处理后,获得三维碳基复合材料;然后,将其作为钠离子电池的电极,制备钠离子电池极片,组装完整的钠离子电池;最后,采用循环伏...     

软碳负极材料锂电池充放电特性研究

为了研究软碳负极材料锂电池充放电特性,验证其作为储能电池的可行性,本文利用电化学工作站对锂电池单体进行了实验测试。实验结果表明,软碳负极材料的锂电池无明显的充放电平台,充电过程中电池的电流接受能力良好,充电效率较高。当电池在大倍率放电时,其放电容量仍能保持在较高范围内。在低温条件下放电率有所下降,但放电率仍能达到80%以上,电池具有良好的低温性能。电池内阻相对较小,可以提高电池的充放电效率,同时电池发热量较少,电池的循环寿命可以得到大幅延长。因此软碳负极材料锂电池具有优越的倍率性能、低温放电性能和循环性能,满足作为储能电池的设计要求,也为后期储能系统的研制提供了支撑。     

锂离子电池硅基负极材料研究现状与发展趋势

硅基负极材料因具有高电化学容量是一种极具发展前景的锂离子电池负极材料.评述单质硅、硅-金属合金、硅-碳复合材料以及其他硅基复合材料作为锂离子二次电池负极材料的最新研究成果,分析锂离子电池硅负极材料存在问题,探讨硅基负极材料的合成、制备工艺以及未来硅基材料的研究方向和应用前景.分析结果表明,通过硅的纳米化、无定形化、合金化及复合化等技术手段,实现硅基负极材料同时兼备高容量、长寿命、高库伦效率和倍率性能,是未来的主要发展方向.     

自支撑碳纳米纤维的宏量制备及其储钠性能

为大批量制备高储钠性能的电极材料,以乙炔为碳源气体,采用连续化学气相沉积（CVD）法原位催化生长碳纳米纤维材料,制备出自支撑式电极材料。通过扫描电子显微镜（SEM）和拉曼测试（Raman）表征分析样品的微观结构、形貌及结晶性,并对其钠离子存储电化学性能进行测试分析。结果表明：通过多温区连续大批量原位催化生长,制备出多尺寸三维结构碳纳米纤维（3D CNFs）,结构的变化导致碳纳米纤维暴露出丰富的空位缺陷,这为钠离子提供了大量的吸附活性位点;三维立体的结构不仅使得电解液可以快速浸润活性材料,而且有效地增强了结构的稳定性;3D CNFs作为钠离子电池负极材料,在电流密度为0.1 A/g的条件下比容量高达150 mA·h/g,且在循环50圈之后没有明显的容量衰减,表现出优异的储钠性能和循环稳定性。     

新型锂储藏合金负极材料研究进展

合金型锂离子电池负极材料由于容量高、安全性好而受到了极大的关注，最有希望取代碳材料在下一代高性能锂离子电池中得到应用．笔者着重介绍了以锡合金为代表的锂储藏合金的研究进展，以及最新的纳米技术和薄膜技术在研究过程中的应用．由于新技术的应用，解决了合金材料在充放电过程中由于体积膨胀而粉化的缺点，锂储藏合金材料的研究取得了突破性的进展，循环寿命已经达到了300周以上，离实际应用仅一步之遥．锡基合金负极材料是最有竞争力的下一代锂离子电池负极材料之一。     

镍碳修饰的硅亚微米线用于高效能锂离子电池负极

电动汽车、便携式电子设备和储能设备等行业的快速发展,对高能量密度锂离子电池的需求 日益迫切．硅材料由于具有最高的理论储锂容量,目前成为锂离子电池负极材料的研究热点．通过 温和的溶液刻蚀工艺并结合热解还原法制备了镍、碳修饰的亚微米一维结构硅负极材料,并对其进 行结构分析和电化学研究．结果表明：制备所得的硅亚微米线表面实现了镍纳米粒子的均匀修饰和 碳材料的包覆,在１Ｃ的电流密度下表现出９００ｍＡｈ／ｇ的可逆储锂容量．一维结构设计与镍、碳修 饰可以提升硅材料的循环与倍率性能,为高性能锂离子电池负极材料的制备提供可能．     

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.     

锂离子二次电池碳负极材料的研究进展

介绍了锂离子电池的发展历程、原理、特点和趋势,引出了负极材料开发的重要性,并根据近十多年来锂离子电池碳负极材料的研究成果,综述了在可石墨化碳、无定形碳、石墨等三个主导方向上的研究进展情况,总结了目前碳材料改性的优势和不足,提出了今后发展方向。     

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。     

钠离子电池正极材料研究进展

面对化石燃料日益枯竭、锂资源短缺等问题,钠离子电池以资源丰富、理论成本低、快充性能好、低温性能优异等优势被认为是发展新能源、大规模储能和低速电动交通工具中具有较大潜力的二次电池。钠离子电池正极材料是影响电池能量密度、循环性能、倍率性能等参数的重要因素之一,钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子类化合物、普鲁士蓝类化合物和有机类化合物。总结并介绍了钠离子正极材料,概括了钠离子电池的优劣势,分析了各类正极材料的自身特性和研究方向,对钠离子电池正极材料的发展方向进行了展望。     

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。     

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。     

锂离子电池硅电极新型粘合剂的研究进展

硅(Si)作为目前理论容量最高的一种负极材料,被认为是最有前景的一种锂离子电池负极材料,但较大的体积膨胀和较差的导电性限制了其在锂离子电池当中的应用。在硅电极体系中,选择一种合适的粘合剂对于硅电极的机械完整性和电子完整性起着至关重要的作用。总结了硅负极材料的容量衰减机理,介绍了粘合剂结构的不同对硅电极性能的影响以及新型的导电粘合剂在硅电极方面的应用。