硫化锂正极材料及研究进展

锂硫电池具有较高的理论比能量(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g),因此被认为是下一代最具潜力的储能设备之一.以锂硫电池正极存在的主要问题,重点讨论了不同宿主材料[包括碳基材料、聚合物、无机金属化合物等与硫化锂(Li2S)形成的复合正极材料]的研究进展和优缺点,分析了各代表性材料的结构特性及其提升Li2S正极性能的基本方法,并对Li2S正极材料未来的研究趋势作了展望.     

锂硫电池用S/KB正极材料的制备及性能

以科琴黑(KB)作为单质硫的复合载体,分别用球磨法和热处理法制备不同含硫量的S/KB复合材料,并作为正极材料制备软包装锂硫电池。用XRD和SEM进行物相分析,用电化学阻抗谱(EIS)和恒流放电对电化学性能进行研究。以热处理法制备的复合材料为正极材料的锂硫电池具有更好的放电性能,在电极活性物质的利用率、倍率性能和电池的比能量方面都有一定的优势。0.1 C倍率下,以热处理法制备的含硫量80%的S/KB为正极材料的Li/S电池,比能量最高达到295.6 Wh/kg;2.0 C倍率下,以热处理法制备的含硫量60%的S/KB为正极材料的Li/S电池,比能量达155.2 Wh/kg。     

锂离子电池新型正极材料Li2FeSiO4的研究进展

Li2FeSiO4作为锂离子电池正极材料,具有价格低廉、环境友好、循环性能稳定、安全性好等优点,有望成为新一代锂离子电池正极材料。从Li2FeSiO4的结构、合成方法、电化学性能等方面综述了近年来Li2FeSiO4的制备与改性发展概况,并提出了Li2FeSiO4进一步可能的发展趋势。     

TiO_2对硫正极材料导电性能的影响

单质硫导电性问题是提高锂硫电池性能的关键。通过添加TiO2对锂硫电池正极材料单质硫的导电特性进行研究,探索不同比例TiO2添加剂对单质硫电化学性能的影响,并采用XRD、SEM、粒度分析仪对电池材料物相、颗粒形貌和粒度分布进行表征。结果表明,用高精度电池性能分析测试系统等对正极材料、电池进行分析,可得到添加剂放入的合适比例。     

硫碳比对Li-S电池性能的影响

分别制备硫碳比为6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的Li-S电池正极材料。采用XRD分析了这4种正极材料的成分结构,用场发射扫描电子显微镜观察了它们的形貌,利用交流阻抗谱、循环伏安和电池充放电测试电池的电化学性能。结果表明:正极材料S∶C=8∶2时,电池在0.2 C放电倍率下,首次放电容量为1299 m Ah/g,100次循环后仍能保持570 m Ah/g左右,经过20次循环后电池的库仑效率仍稳定在99%左右,性能明显优于其他3种正极材料组成的电池。     

S含量对S/AB复合正极材料性能影响

为研究S含量对S/AB复合正极材料的性能影响,将单质硫(S)与乙炔黑(AB)分别以3∶1、4∶1和5∶1比例复合,热处理后制得不同的复合正极材料。分别测试单质硫与乙炔黑的组织结构以及电池的交流阻抗谱、循环伏安特性和充放电特性等电化学性能。结果表明,S∶AB=4∶1时,S/AB复合正极材料在0.1 C的放电倍率下首次放电容量最高,达到899.86 mA·h/g,但20次循环后,库仑效率仅为38.45%,说明乙炔黑(AB)的颗粒状结构不能有效防止锂硫电池活性物质的损失。     

锂离子电池正极材料Li1+xV3O8的研究进展

层状结构材料Li1 xV3O8有可能成为新一代锂离子电池正极材料。综述了锂离子电池正极材料的结构特点,重点介绍了国内外Li1 xV3O8的几种合成方法,分析了Li1 xV3O8的掺杂改性研究,总结了正极材料Li1 xV3O8的充放电工作原理,并展望了锂离子电池正极材料Li1 xV3O8未来应用前景。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

负极材料Li4Ti5O12在锂离子电池中应用的进展

介绍了Li4Ti5O12的结构和电化学性能,对该材料与LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4和Li2Co0.4FeMn3.2O8等正极材料的匹配情况进行了评述。Li4Ti5O12可与上述正极材料良好地匹配,组成不同电压的锂离子电池。以Li4Ti5O12作负极材料的锂离子电池比传统锂离子电池的快速充放电性能、循环性能更好,安全性能更高,但成本有待进一步降低。     

合成条件对Li_2MnSiO_4正极材料性能的影响

以Li2SiO3和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用传统高温固相合成法成功制备出Li2MnSiO4锂离子电池正极材料。研究了合成温度和时间对材料性能的影响。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。结果表明,随着合成温度的升高和保温时间的延长,合成Li2MnSiO4材料的相纯度提高,结晶度提高,电化学性能随之提高。在900℃保温20h合成的Li2MnSiO4材料得到了118mAh/g的首次循环可逆容量。     

锂离子电池Li2MSiO4系(M=Fe,Mn,Co,Ni)正极材料的研究进展

介绍了一类新型锂离子电池正极材料Li2MSiO4(M=Fe,Mn,Co,Ni)。综述了该系正极材料的研究现状,重点对各种材料的结构特点、合成方法及电化学性能进行总结和探讨。展望了该系材料的发展趋势。     

锂离子电池材料新进展

评述了近年来有关阳极材料、电解质(非水溶液电解质、聚合物基固态电解质)和阴极材料的开发现状及发展趋势,总结了全球锂离子二次电池的生产与开发态势。     

动力锂离子电池Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的研究进展

阐述了Li3V2(PO4)3研究的重要意义,综述了动力锂离子电池Li3V2(PO4)3正极材料的研究现状,重点对Li3V2(PO4)3材料的结构特点、电化学性能、充放电机制、合成方法以及掺杂改性进行了总结和探讨.展望了Li3V2(PO4)3材料的发展趋势,并认为采用Li3V2(PO4)3作为正极材料,是今后高性能动力锂离子电池的发展趋势.     

新型锂蓄电池正极含硫复合材料的研究

采用聚丙烯腈与单质硫在一定条件下合成了一种新型含硫复合材料。用该材料作为活性物质制备的锂蓄电池正极具有高的质量比容量和良好的循环性能。还通过对该复合材料的结构表征初步推测,该复合材料含有硫醇基,由硫-硫键断裂和键合实现能量释放与存储。     

锂二次电池正极含硫复合材料的研究

采用聚丙烯腈与单质硫在一定条件下制备含硫复合材料,并利用蔗糖进一步对所得含硫材料进行碳包覆。采用XRD和SEM对该材料进行了表征。以碳包覆材料为正极活性物质,金属锂为负极制备锂二次电池,检验其充放电性能,并考察了碳包覆工艺过程对材料性能的影响。实验证明,经过碳包覆后的材料有较高的质量比容量和良好的循环稳定性。同时,通过组装硫基材料为正极、中间相碳微球材料为负极的全电池,初步考察了硫基正极新型锂电池的充放电特性。     

熔融碳酸盐燃料电池阴极的研究进展

综述了熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)多孔阴极结构及其新材料的研究进展 ,介绍了多种能够有效改善阴极稳定性、延长MCFC寿命的新技术。以Li Na碳酸盐电解质代替传统的Li K体系或用碱土元素对NiO阴极进行改性 ,能够显著降低镍在电解质中的溶解性。所开发的LiCoO2 和LiFeO2 LiCoO2 NiO复合物等新型阴极材料具有与NiO相当的电化学活性而较低的溶解性。作为一种新型结构技术 ,在阴极和电解质隔膜之间或在电解质隔膜中 ,设置一层金属膜 ,能够有效阻断阴极溶解组分向阳极的扩散 ,避免电池内部短路危险 ,延长电池寿命     

高温固相法制备LiMnO2及其掺杂改性

采用高温固相法合成了正交LiMnO2及其掺杂改性的LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08和Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08正极材料。通过X射线衍射对材料的晶体结构进行了分析,通过扫描电镜对材料的表面形态进行了分析,通过恒电流充放电和电化学阻抗测试技术对材料的电化学性能进行了测试。实验结果表明,LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08、Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的结构比未掺杂的LiMnO2表现出较少的阳离子混排和跺堆层错,其中材料Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的电化学性能最佳,该材料以0．2C的倍率循环充放电,最大放电比容量可达129．28mAh／g,50次循环后放电比容量仍保持在124．26mAh／g以上,容量保持率为96．12％。     

锂离子电池正极材料LiFePO_4掺杂改性研究进展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,但是LiFePO4的电子电导率极低,Li+扩散速度慢,限制了其实用化,其中一种很有效的方法就是在LiFePO4的晶格中掺杂金属离子,使其产生晶格缺陷,促进Li+扩散,改善晶体内部的导电性能。综述了LiFePO4近几年离子在Li(M1)位和Fe(M2)位掺杂的研究进展。     

混合超级电容器用锂离子电池材料的进展

综述了锂离子电池正极材料(LiCoO2,LiMn2O4)、负极材料(石墨,Li4Ti5O12,TiO2)和电解质锂盐(LiPF6,LiBF4,LiClO4)用于混合超级电容器领域的研究进展.