高容量硅基负极材料及其厚膜成型技术和性能

为了缓解硅基负极材料的体积膨胀并改善其电化学性能,以Mg、SiO和石墨为原料,成功制备出一种多相Si-MgO-G复合材料。探讨了不同高能球磨工艺对Mg和SiO反应程度的影响及厚膜成型技术的应用。结果表明,当高能球磨（1+5）h后,Mg和SiO原位反应生成Si-MgO产物,将反应产物与石墨混磨制备成多相Si-MgO-G复合材料。用XRD、SEM 和TEM等手段对制得材料的结构、形貌和成分进行分析,证实了复合材料是由Si、MgO和石墨组成,其中Si(220)//MgO(200)之间存在晶面共格关系。用CV和EIS等对捏合开炼厚膜技术制得负极极片进行电化学性能分析,结果表明,捏合开炼工艺制备的厚膜极片的厚度、载量和面积比容量分别约为薄膜极片的7.4倍、6.0倍和6.2倍。采用简单、绿色和可规模化生产的厚电极制备技术,可提高锂离子电池的面积比容量。     

聚丙烯酸修饰的Fe3O4@C核壳型微球的制备及其在锂离子电池 负极中的电化学性能

锂离子电池作为最有前途的储能技术之一,因具有循环寿命长、能量密度大、自放电率低、热稳定性能好、记忆效应不明显等优势,已成为新型能源领域的研究热点。本工作以聚丙烯酸(PAA)修饰的粒径约250 nm的Fe3O4微球为核,葡萄糖为碳源,通过水热法制备了Fe3O4@C核壳型微球,研究其作为锂离子电池负极材料的电化学特性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA–DTA)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段对其表征,并通过循环伏安特性曲线、循环性能曲线、倍率性能曲线,充放电平台曲线和阻抗及其拟合曲线等研究其电化学性能。结果表明,制备的聚丙烯酸(PAA)修饰的Fe3O4@C核壳型微球球状完整,粒径均一,平均尺寸约310 nm,碳层表面光滑,包覆均匀,平均厚度约30 nm。Fe3O4@C的核壳结构有效缓解了恒流充放电过程中的体积膨胀,避免了晶体结构的快速坍塌。PAA中大量的羧基基团对Fe3O4起到表面改性的作用,有效避免了颗粒团聚,保证了良好的分散性。碳的有效包覆可改善Fe3O4材料作为锂离子电池负极材料的离子和电子电导,增加其比容量、库伦效率和循环稳定性。Fe3O4@C核壳型微球在100 mA/g电流密度下,恒流充放电循环370圈后,仍能保持655 mAh/g放电比容量,约为首次放电的50%,具有良好的容量保持率。     

Zr与固溶处理对Mg-1.5Zn-0.5Ca-0.8Ce合金耐腐蚀性能的影响

以Mg-1.5Zn-0.5Ca-0.8Ce合金作为研究对象,分别进行合金化和固溶处理,研究Zr的添加及固溶处理对镁合金Mg-1.5Zn-0.5Ca-0.8Ce耐腐蚀性能的影响,并探究合金化和热处理对镁合金耐腐蚀性能影响机理.结果表明:Zr的加入和固溶处理均有效提高了材料的耐腐蚀性,其中Mg-1.5Zn-0.5Ca-0....     

钛氧化物改性SiO负极在锂离子电池中的研究进展

SiO负极虽具有高比容量、合理的工作电压,但仍面临首次库仑效率低、体积膨胀大（~160%）及导电性差等硅基负极材料共性问题,使其在锂离子电池（LIBs）中的大规模商业化应用严重受阻。而在众多金属氧化物中,钛氧化物负极因在充放电过程中体积变化小（＜4%）,锂化后兼具优异的锂存储能力和热稳定性等优势,近些年被多次报道用于改善SiO的电化学综合性能。首先,该文从SiO的微观结构与锂化机制出发,简要概括了SiO与众多金属氧化物复合改性案例;然后,重点综述了钛氧化物改性SiO负极的研究工作,着重从TiO2与TiO2-x改性SiO负极两方面进行归纳与分析;最后,总结了钛氧化物提高SiO电化学性能的机理及改性工艺与电化学性能之间的构效关系,并对实现满足高能量密度SiO基负极商业化的目标进行展望：充分利用有关软件算法模拟具有最低化学复杂性体系,有利于深入分析反应过程与电化学机理;加强新型低成本钛氧化物（如Ti2O3）用于改性SiO负极,有利于推动SiO基负极学术探究与商业应用。     

锂离子电池硅基负极材料预锂化技术的研究进展

硅基负极材料由于具有比容量高、安全及商业发展前景好等优点而受到业界广泛关注,但锂离子电池硅基负极存在循环寿命短和首次库仑效率低等问题,采用硅基负极预锂化技术可有效改善这类问题。综述硅基负极材料预锂化技术的最新研究进展,着重阐述稳定的金属锂粉末、电化学预锂化、添加剂预锂化及机械预锂化等技术,并展望未来硅基负极预锂化的研究方向。     

原位合成Si/(SiO+Ag)复合负极材料及电化学性能

开发一种机械化学原位固相反应合成硅基复合材料,该方法通过球磨过量微米Si和Ag₂O,使其在球磨破碎过程中原位形成SiO和Ag颗粒并附着在基体Si上,简记Si/(SiO+Ag),并以沥青为碳源采用高温煅烧制备碳包覆硅基复合材料Si/(SiO+Ag)-C。这两种复合材料都展现出良好的倍率性能,在低电流密度(0.12 A/g)下分别表现出1422和1039 mA h/g的可逆比容量,而在高电流密度(2.4 A/g)下仍能获得672和393 mA h/g的可逆比容量；当电流密度再次恢复到0.12 A/g时,可逆容量可恢复到1329 和961 mA h/g。相比之下,碳包覆硅基复合材料表现出更好的循环稳定性,经80次循环后容量仍然稳定在943 mA h/g以上。这种突出的倍率性能归因于硅基颗粒细化及原位形成纳米Ag颗粒导电特性,而循环稳定性的提高与原位形成SiO和包覆碳构成的双相缓冲结构有关。     

以Si/SiO2为前驱体的锂离子电池负极材料研究进展

硅基材料因具有高的比容量,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一.然而,由于自身电导率低和循环时体积膨胀大,限制了其应用.以Si/SiO2为前驱体形成多种复合结构,发挥各自固有的优点,可以有效减轻硅的体积效应和改善整体的循环稳定性.SiO2作为基质不仅可以压缩晶格间距,抑制过度的相变和体积变化,还可以缓解锂化/脱锂过程中硅体积变化的负面影响,从而保证较长的循环寿命,同时保持硅能提供高的容量.为此我们考虑到如何有效制备Si/SiO2复合材料变得很有研究意义,使它制备简单、成本低廉,在实际锂离子电池中具有良好的应用前景.     

锂离子电池SiO2负极材料的改性研究进展

SiO₂因理论比容量高(1 965 mAh·g^-1)、循环稳定性好、丰度高和低成本等特点,被认为是一种具有前景的绿色锂离子负极材料。实际上当SiO₂作为锂电池的负极材料时,由于其Si-O之间的键能大,对Li⁺表现出惰性而没有展现出良好的电化学性能。然而,通过对它进行表面修饰或构造3D纳米结构,则表现出对锂的活性。为了进一步了解这一负极材料,综述了SiO₂作为锂离子负极材料的锂化反应机理,并从尺寸大小、结构、与金属氧化物复合以及表面改性等方面讨论其电化学性能。最后,提出了SiO₂作为负极材料的挑战和工作展望。     

高容量硅基负极材料及其厚膜成型技术和性能

为了缓解硅基负极材料的体积膨胀并改善其电化学性能,以Mg、SiO和石墨(G)为原料,成功制备出一种多相Si-MgO-G复合材料。探讨了不同高能球磨工艺对Mg和SiO反应程度的影响及厚膜成型技术的应用。结果表明,当高能球磨(1+5)h后,Mg和SiO原位反应生成Si-MgO产物,将反应产物与石墨混磨制备成多相Si-MgO-G复合材料。用XRD、SEM和TEM等手段对制得材料的结构、形貌和成分进行分析,证实了复合材料是由Si、MgO和石墨组成,其中Si(220)//MgO(200)之间存在晶面共格关系。用CV和EIS等对捏合开炼厚膜技术制得负极极片进行电化学性能分析,结果表明,捏合开炼工艺制备的厚膜极片的厚度、活性物质载量和首圈面积比容量分别约为薄膜极片的7.4倍、6.0倍和6.2倍。简单、绿色的厚电极制备技术可提高锂离子电池的面积比容量。