锂离子二次电池负极材料的发展

综述了锂离子二次电池负极材料的研究和进展。介绍了石墨,改性石墨,焦炭,热解炭和纳米级碳材料的研究,比较了各类碳材料的性质。也对锡基材料做了介绍,包括锡的氧化物,锡的复合氧化物和锡盐。同时还概述了其它的一些可以作为锂离子二次电池的负极材料。     

锂离子二次电池负极材料的研究综述

总结了在碳材料、合金材料和复合材料等3个锂离子电池负极材料研发的主导方向上的开发情况和它们各自特点,描述了目前的研究所面临难题,给出了锂离子电池负极材料研发取得重大突破的可能途径和建议.     

多孔硅/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能研究

以Al-20Si合金为原料制备多孔硅粉体材料和多孔硅/石墨烯复合材料,并将其用作锂离子电池的负极材料。采用盐酸浸蚀合金的方法制备多孔硅粉体材料,通过借助超声向硅基材料中分别添加不同含量的石墨烯(0,5%,10%,15%,20%,25%)制备多孔硅/石墨烯复合材料。实验结果显示,在多孔硅基材料中添加10%石墨烯的电化学性能最好,首次充放电容量为2 552 mAh/g,最后稳定在540 mAh/g。首次充放电效率为78.5%,循环至第5次后,后续充放电过程中效率维持在98%左右。石墨烯添加量超过10%后。随着添加量的增加性能逐渐下降。石墨烯的加入会使充放电比容量有所降低,但会使硅的循环稳定性增加。     

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的ＬｉＭＮ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９和Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２以及层状结构的ＬｉＭｎＯ２。对于ＬｉＭＮ２Ｏ４,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶－凝胶法制备复相 可以有效地克服Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应所造成的容量衰减现象。Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９display structure     

高能锂离子电池的研究进展

近年来,锂离子电池因其优异的性能,发展十分迅速,锂离子电池的优异性能与电极材料的制备工艺及选择等密切相关,本文系统介绍了锂离子电池的工作原理,正负极材料及电解质的研究进展,并对锂离子电池研究中出现的问题提解决的途径。     

锰的氧化物在锂离子二次电池中的应用

锰的氧化物由于资源丰富,价格便宜、无毒无污染等特点,在锂离子二次电池正极材料的大规模生产中广具前景。简述了各种锰氧化物的制备方法,晶体结构及其与电化学性能的关系。     

正极集流体为碳纳米管宏观膜的锂离子电池及其性能

采用超轻的碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)宏观膜替代传统的金属铝集流体,替换后的锂离子电池以LiCoO2为活性物质,在1 C条件下电池首次放电比容量为132.8mAh·g-1,500次循环后容量保持率高于80%;当正极材料层面密度为16mg·cm-2时,LiCoO2-CNT电极的能量密度比LiCoO2-Al电极提高25%;同时,CNTs膜作为正极集流体的电池自放电率低于1.5%。该CNTs膜经电流刺激后仍保持较高的石墨化程度,相比金属集流体,其表面束状的多孔结构可有效保证正极材料层和集流体间的紧密接触。该膜有望替代传统铝箔成为新一代锂离子电池用集流体。     

锂离子/导电聚合物全固态二次电池的研究进展

在新能源电池的研究与开发领域中,导电聚合物(Conducting Polymers,CPs)材料具有广泛和重要的实际应用。目前,CPs主要应用在锂离子(Li+)电池中,既可以作为电池的正极材料,又可以作为电池的负极材料,但通常情况下,一般用作负极材料的情况居多。典型CPs包括:聚苯胺(PAn)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PT)、聚苯撑(PPP)、聚乙炔(PAc)、聚对苯撑乙烯(PPV)等。     

Novel Co2VO4 Anodes Using Ultralight 3D Metallic Current Collector and Carbon Sandwiched Structures for High‐Performance Li‐Ion Batteries

A novel spinel Co₂VO₄ is studied as the Li‐ion battery anode material and it is sandwiched with a 3D ultralight porous current collector (PCC) and amorphous carbon. Co₂VO₄ demonstrates the high capacity and excellent cyclability because of the mixed lithium storage mechanisms. The 3D composite structure requires no binders and replaces the conventional current collector (Cu foil) with a 3D ultralight porous metal scaffold, yielding the high electrode‐based capacity. Such a novel composite anode also enables the close adhesion of Co₂VO₄ to the PCC scaffold. The resulting monolithic electrode has the rapid electron pathway and stable mechanical properties, which lead to the excellent rate capabilities and cycling properties. At a current density of 1 A g^?1, the PCC and carbon sandwiched Co₂VO₄ anode is able to deliver a stable reversible capacity of about 706.8 mAh g^?1 after 1000 cycles. Generally, this study not only develops a new Co₂VO₄ anode with high capacity and good cyclability, but also demonstrates an alternative approach to improve the electrochemical properties of high capacity anode materials by using ultralight porous metallic current collector instead of heavy copper foil.     

锂离子电池高容量硅负极嵌锂过程中的表面成膜研究

采用交流阻抗法、EDS与XPS成分分析对锂离子电池高容量硅负极在首次嵌锂过程中的表面成膜行为进行了研究, 并对膜组分进行了详细测试与分析. 交流阻抗分析发现硅负极的表面成膜现象出现在较低的嵌锂电位下, 膜厚随着嵌锂过程的进行而增加, 其组分以LiF和Li₂CO₃为主. 通过Ar离子流对硅负极表面的深度刻蚀的XPS分析发现, 其表面的膜层为非均质层, 暴露于电解液中一侧的膜层组分中碳酸盐含量较高, 而随着深度的增加, LiF的相对含量增加, 靠近电极一侧的膜层可能存在着少量硅的氧化物及其与电解液的反应产物. 少量Si由于不可逆反应形成的化合物也存在于SEI膜的膜层中.     

硅负极添加剂对锂离子电池的影响

选用乙炔黑(AB)、SuperP、VulcanXC-72和BP2000四种导电剂, 研究其物化性能及含量对硅电极电化学性能的影响; 探讨了粘合剂种类和用量对硅电极电化学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜对硅电极的形貌进行表征; 采用恒流充放电测试及循环伏安法对硅电极的电化学性能进行测试。结果表明, 导电剂SuperP具有良好的导电性、适中的比表面积(75.8 m²/g)和颗粒尺寸(39.2 nm), 有利于提高硅负极的循环性能及倍率循环性能。采用15wt%的导电剂 SuperP与15wt%的粘合剂CMC所制备的电极循环50次后可逆比容量保持在1143.8 mAh/g。     

锂离子电池负极材料二氧化锡的研究进展

作为一种新型锂离子电池负极材料,二氧化锡由于具有高比容量、低嵌锂电势等优点而受到了广泛关注。但是二氧化锡在充放电循环中体积变化过大,导致其不可逆容量损失大、循环性能较差。纳米化和合金化是解决这一问题的有效途径。综述了纳米结构二氧化锡及其复合材料,特别是二氧化锡纳米线、纳米棒、纳米管、纳米片等与无定形碳、碳纳米管、石墨烯的复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展,并展望了其应用前景。     

锂离子电池正负极材料研究

分析了国内外锂离子电池的研究发展比方平述了锂离子电池正负极材料的研究动 最新进展,提出了作为新一代锂离子电池的正负极材料的研究方向。     

锂离子电池多孔硅/碳复合负极材料的研究

以商业化多晶硅粉为原料, 采用金属银催化剂诱导化学腐蚀的方法制得三维多孔硅材料。通过优化腐蚀条件, 得到孔径约为130 nm, 比表面为4.85 m²/g的多孔硅材料。将多孔硅和PAN溶液混合球磨并经高温烧结后在多孔硅表面包覆上一层致密的无定形碳膜, 从而制得多孔硅/碳复合材料作为锂离子电池的负极材料。3D多孔硅结构可以缓解电化学嵌/脱锂过程中材料的体积效应, 无定形碳膜层可有效改善复合材料的导电性能。电化学性能测试表明, 该多孔硅/碳复合负极材料电池在0.4 A/g的恒电流下, 首次放电容量3345 mAh/g, 首次循环库伦效率85.8%, 循环55次后容量仍保持有1645 mAh/g。并且在4 A/g的倍率下, 容量仍维持有1174 mAh/g。该方法原料成本低廉, 可规模化生产。     

煤基球形多孔碳用于锂离子电池负极材料的性能研

因具有较短的锂离子扩散路径、大的比表面积等优势, 球形碳材料在锂离子电池负极材料中展露出良好的应用前景。研究以新疆库车产煤为原料, 采用电弧放电法及化学活化法制备出了具有多孔结构的煤基球形碳。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附法和恒电流充放电等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明, 在100 mA/g的电流密度下, 煤基球形多孔碳的首次放电比容量可达到1188.9 mAh/g, 远高于商业石墨负极372 mAh/g的理论比容量。此外, 该材料还表现出了良好的循环稳定性, 经历200圈循环后的放电比容量为844.9 mAh/g。煤基球形多孔碳优异的电化学性能得益于活化过程所产生的分级孔道结构能为锂离子提供更多储存空间, 从而提高了电极的容量及循环稳定性。     

碳纳米管多微孔集流体对氧化锡锂离子电池性能的影响

以纸纤维为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,采用真空抽滤法制得多微孔结构的导电纸。将MWCNTs导电纸作为负极集流体代替铜箔应用于氧化锡锂离子电池。采用场发射扫描电镜(SEM)进行表征。SEM显示,Sn O2均匀地分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中。对循环后的MWCNTs导电纸负载Sn O2极片进行EDS元素分析,结果表明,三维多微孔集流体能充分均匀吸附Sn O2浆料,从而保证基体材料的结构稳定性和化学稳定性。电化学测试表明,MWCNTs导电纸作为负极材料Sn O2的集流体能够有效改善电池性能。在100 m A/g电流密度放电时,60次循环后比容量为580 m Ah/g,逐渐增大电流密度时电池比容量下降较为平缓,库伦效率保持在97%以上。