石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的应用研究进展

石墨烯的出现为设计和构建新型功能复合材料提供了广阔的空间,文中详细综述了石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的研究进展。石墨烯是一种极有发展潜力的负极材料,储锂性能受到结构特征、含氧官能团和杂质原子等多种因素影响,导致储锂行为和机理较为复杂。将具有储锂活性的聚合物与石墨烯复合作为正极材料,储锂性能受到聚合物氧化还原的可逆性和复合结构等因素影响。聚合物还作为晶格匹配剂和交联剂,有利于提高石墨烯与氧化物复合的结构稳定性。最后指出,聚合物种类和制备方法的选择是以改善储锂性能为原则,有针对性和预见性地设计和制备高性能锂离子电池电极材料。     

锂离子电池用纳米碳材料研究进展

锂离子电池作为最有前景的储能器件之一,已经在便携式电子设备上广泛应用。然而使用传统电极材料,电池的能量密度和功率密度不够高、耐久性差、成本高,限制了其在电动汽车等方面的大规模应用。纳米碳材料的发展为设计适合锂离子电池的新型储能材料提供了机会。纳米碳材料作为一种新型碳材料具有许多独特的性能,包括独特的形貌结构、高比表面积、低扩散距离、高电导率和离子导电性能、可控的合成和掺杂等优点。因此,纳米碳材料在高可逆容量、高功率密度、长循环稳定性和高安全性锂离子电池中具有较大的应用前景。然而,纳米碳材料普遍存在首次库仑效率低、电压滞后等缺点,且纳米碳材料的电化学性能取决于碳材料的形貌和微观结构。解决这一问题最常用的方法主要有:(1)通过对纳米碳材料的形貌和微结构调控来改善其电化学性能;(2)通过异质原子掺杂改善纳米碳材料的电化学性能;(3)将纳米碳与其他储锂材料复合形成复合电极材料。本文主要综述了富勒烯、石墨烯、碳纳米管和多孔碳等四种具有代表性的纳米碳材料在锂离子电池中的最新研究进展,系统归纳了纳米结构和形貌对电化学性能的影响,讨论了纳米碳的合成、电化学储锂性能和电极反应机理。本文还对纳米碳材料未来...     

石墨烯基纳米复合材料用作锂离子电池负极的研究进展

锂离子电池是目前应用最为广泛的二次电池,但其能量密度仍无法满足人们的要求。锂离子电池的能量密度很大程度上取决于所用的电极材料,因此,探索性能优越的负极材料是锂离子电池研究的重要课题。综述了石墨烯基纳米复合材料作为锂离子电池负极的研究进展,分析了单一石墨烯、二元及三元石墨烯基纳米复合材料的结构对储锂性能的影响,指出了未来的研究方向。     

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。     

二维纳米材料MXene及其在锂离子电池中的应用研究进展

自20世纪90年代可充电锂离子电池商业化以来,其研究与开发迅速发展.然而研究表明,在锂离子电池中,高速率充电/放电过程会降低锂离子电池的电化学性能.因此,众多研究者致力于开发具有优异的电化学性能、高能量密度和高功率密度的先进电极材料,以进行更好的能量存储和转换.二维(2D)材料由于其独特的性能而表现出巨大的储能潜力.近年来,衍生自MAX相前驱体的2D过渡金属碳化物/氮化物新系列MXene引起了广泛关注.MXene具有化学和结构多样性,因此与其他2D材料相比,在高功率锂离子电池应用中具有竞争力.研究发现,MXene具有优异的物理及化学性质,其中包括非凡的机械强度、出色的导电性、多种可能的表面终止、优异的比表面积以及容纳嵌入剂的能力.当用作锂基电池的电极材料时,MXene已表现出卓越的电化学性能.文中对MXene材料制备路线、结构类型及性质进行介绍,并进一步介绍了MXene材料的储锂机理,归纳总结了MXene在锂离子电池中应用研究的最新进展,最后概述了用于锂基能量存储设备的MXene和MXene基复合材料的挑战和前景,并提出杂原子掺杂、插层以及与其他电极材料复合正成为改善MXene材料在LIB中电化学性能的新方向.     

马来酸酐及其衍生物用作锂电池关键材料的研究进展与展望

开发高性能锂离子电池需要对组成电池的每个部件(包括粘结剂、电解液添加剂、电解质以及有机电极材料)进行最优组合,进而达到最佳性能。马来酸酐及其衍生物具有无毒环保、成本低、化学性质优异、与电极保持良好的界面相容性、也可以与锂离子相互作用等诸多优点使得它应用广泛,赋予锂电池优异的电池性能,可以用作锂电池的粘结剂、电解液添加剂、聚合物电解质以及有机电极材料,是一种非常有潜力的高性能锂电池关键材料。基于"一种材料、多种用途"的理念,重点论述了马来酸酐及其衍生物用作锂电池粘结剂、电解液添加剂、聚合物电解质和有机电极等方面的研究进展,还对马来酸酐及其衍生物在二次电池中的应用前景进行了展望。     

锂离子电池复合负极材料研究进展

将锂离子电池材料尺寸减小到纳米尺度,可减小充放电过程中Li+迁移距离及电极材料的相对膨胀率,是一种有效提升锂离子电池性能的手段。但是,纳米化也会带来导电率低、表面副反应活性高、团聚倾向大等明显缺点。在负极活性材料中引入导电复合相,可以有效提升材料体系的导电性、储锂容量、倍率特性和循环稳定性,是解决现有技术难题的有效突破口之一。对近年锂离子电池负极材料研究方面的主要成果进行了综述,着重关注几种热点负极材料及其新型微结构的设计、实现与性能优化研究。以可控制备工艺为主线,总结了相关的研究成果。     

硅材料在锂离子电池中的应用研究进展

硅材料作为锂离子电池负极材料具有比容量大的优点,是高容量锂离子负极材料的研究热点之一.综述了近年来锂离子电池硅负极材料的研究进展.分别对硅及含硅材料作为锂离子电池负极材料的发展过程、充放电特性、储锂机理及影响其储锂的各因素进行了分析和总结,并对其存在的问题进行了分析.探讨了采用不同复合物、不同制备方法和合成硅化物等改性方法来提高其循环性能的可行性.指出纳米硅基复合物将是硅负极材料最有希望的发展方向.     

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.     

MXenes的制备、性质及其在肿瘤诊疗中的研究进展

二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)已成为二维材料中一个新兴的热点领域。MXenes材料具有优异的电子传递性能、出色的光热转换性能、较高的比表面积、良好的生物相容性和低毒性等特点, 在肿瘤诊疗中显示出良好的应用前景。本文简要总结了MXenes的制备方法, 包括氢氟酸法、氟盐法、熔融盐法、碱辅助水热法和化学气相沉积法, 及其稳定性、机械性质、光学性质和电学性质。重点综述了MXenes在肿瘤诊疗中的应用, 包括光热治疗、多模式联合治疗、构建MXenes表面介孔材料的联合治疗和MXenes主动靶向联合治疗, 以及建立MXenes诊断-治疗一体化平台。最后简要介绍了MXenes可能辅助肿瘤诊疗的其他特性及其应用, 并阐述了MXenes在肿瘤诊疗中存在的挑战以及未来发展前景。     

锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应用

石墨烯是一种单原子层厚度的石墨材料,具有良好的电学、力学和热学性质。其作为锂离子电池电极材料时,能有效提高各项电化学性能,具有良好的应用前景。综述了锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备方法,及石墨烯薄片和金属氧化物之间不同的复合结构和强烈的协同作用对提高石墨烯基负极材料电化学性能的作用。     

电活性有机材料在钠离子电池中的研究进展

由于钠资源储量丰富、成本低廉,钠离子电池近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。但由于钠离子重量及其半径大于锂离子,这必然引起对电极材料不同的要求,从而限制了钠离子电池产生如锂离子电池一样的电化学性能。研究发展优异的电极材料应用于钠离子电池成为了关键。相对于目前报道的许多无机电极材料而言,有机电极材料具有储量丰富、结构多样、环境友好等特点,同时具有很高的理论能量密度,极具研究价值。综述了3类典型有机电极材料在钠离子电池中的应用,并对有机电极材料未来的发展进行了展望,将为钠离子电池电活性有机材料的研究提供十分有用的资料。     

锂/钠离子电池硬碳负极材料的研究进展

随着锂离子电池的发展和钠离子电池的兴起,硬碳材料作为一种新型负极材料,受到了广泛关注。硬碳来源丰富,价格便宜,具有比锂离子电池石墨负极更高的储锂容量和优异的倍率性能,并且是最有商业化潜质的钠离子电池负极材料。然而,硬碳普遍存在电池首周库仑效率低的问题,且对于硬碳的储锂/钠机制仍存在争论,其比容量仍有较大的提升空间。近年来,研究人员围绕硬碳负极材料的电化学机理展开了各种研究和模型假设,针对硬碳负极存在的问题,提出了各种解决策略。本文介绍了硬碳的基本结构和常用的制备方法,并结合硬碳的优势,梳理了硬碳在锂离子电池和钠离子电池中的应用情况,重点介绍了其在快充、包覆等细分领域的应用进展,并分别针对硬碳提升比容量和改善首周库仑效率的需求,归纳了孔结构设计、元素掺杂、优化材料与电解液界面等不同改性策略。     

石墨烯及复合材料作锂离子电池电极的进展

石墨烯是一种单原子层厚度的石墨材料,具有独特的二维结构和优异的电学、力学及化学稳定性。此外,石墨烯还具有特殊sp^2结构,易于与其它材料复合。利用石墨烯获得具有特殊形貌和微观结构的电极材料,能有效改善材料的各项电化学性能,作为锂离子电池的电极材料具有潜在的应用前景。总结了近些年对石墨烯及复合材料作为锂离子电池电极材料的研究,重点阐述了材料的制备、电学性质及基本原理,为其作为锂离子电极材料的应用提供相应的理论依据。     

生物模板法合成锂离子电池电极材料研究进展

锂离子电池是一类极具潜力的新型二次化学储能器件,被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具和智能电网等领域。高性能电极材料的设计和合成是获得高能量密度、长循环寿命、高安全性锂离子电池的关键。文章针对锂离子电池电极材料存在制备工艺复杂、结构难以控制、活性物质利用率低、循环稳定性和倍率性能差等问题,从生物资源高效利用角度出发,结合生物材料尺寸均匀、形态多变、结构精密、环境友好等优点,综述了生物模板法合成锂离子电池电极材料的研究进展,并对该领域的发展方向进行了展望。     

锂离子电池正极材料的研究进展

研究与开发新型的电池正极材料是锂离子电池研究中的一项重要内容．目前正极材料的研究主要集中于3种富锂的金属氧化物LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。本文主要介绍了锂离子电池正极材料的合成方法,同时比较了几种不同电极材料的结构以及电化学性能,指出了其工作特点和存在问题,并对该领域的研究现状进行了简要的综述。本文还介绍了锂离子电池正极材料计算研究的进展。利用VASP软件包可计算形成能、相图、电压和材料的晶体结构参数及态密度等。     

石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用

石墨烯作为一种仅有单原子层厚度的新型碳材料,具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能.石墨烯的产业化应用一直是国际上的研究热点.由于其高电导率、超大的比表面积、高化学稳定性等优异的物理和化学特性,石墨烯作为锂离子电池电极材料有着巨大的应用前景.综述了近5年来石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中应用的最新研究成果和进展,并对今后的研究工作进行了展望.     

石墨烯/CuO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,但石墨烯在充放电过程中容易团聚,导致其容量衰减特别快。而金属氧化物在充放电过程中体积膨胀大,因此其容量衰减也非常快;另外,金属氧化物的电导率低,导致其倍率性能差。将金属氧化物与石墨烯复合,两者性能互补,石墨烯可提高复合材料的电导率,缓解金属氧化物在充放电过程中的体积效应;金属氧化物可提高复合材料的储锂容量,并能阻止石墨烯在充放电过程中团聚。本文介绍了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的制备方法,分析了石墨烯与氧化铜及其复合材料的储锂机制,展望了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的应用前景,并指出了当前研究中存在的问题。     

原位透射电镜技术在电化学储能领域的研究进展

理解电极材料的微观电化学行为、微观结构演变和反应机理,对开发高性能电化学储能材料具有重要意义,并有望为优化高性能电化学储能器件的设计提供帮助。在透射电子显微镜(TEM)中构建微型电池,可以直接观察在电池工作状态下电极材料的形貌、成分和微观结构演变,从动力学角度理解电极材料转化和存储的过程和机制,构建电极材料微观结构-宏观性能的构效关系。综述了近年来利用原位TEM研究锂离子电池重要电极材料、锂硫电池和锂-空气电池的最新研究进展,讨论并展望了原位TEM技术在电化学储能领域的未来发展趋势。原位TEM技术对于研究理解在电池工作状态下电极材料的电化学反应行为和机理具有重要的价值,对于深入理解电池失效过程和设计高性能电池具有重要的指导意义。     

海藻酸钠粘结剂在锂离子电池中的应用研究进展

随着高性能锂离子电池技术的快速发展，锂离子电池粘结剂技术也成为研究焦点，粘结剂与电池的性能息息相关。海藻酸钠作为一种新型的锂电池用粘结剂，具有良好的化学稳定性、粘结性、机械性能，有助于提升锂电池活性材料性能的发挥。将近些年关于海藻粘结剂研究和应用进展进行分类综述，并对未来研究方向进行展望。