石墨烯在锂系二次电池中的应用:进展与展望

能源危机和环境污染不断加剧,开发绿色、高效的电化学储能器件迫在眉睫。由于锂具有很高的能量密度,锂系二次电池包括锂离子电池、锂硫电池和锂空电池等得到广泛研究和快速发展;而碳基材料是锂系二次电池重要的电极材料和关键组分。石墨烯是"至柔至薄"的碳基材料,良好的力学、热学、电学性能以及高比表面积和柔性片状的结构特征使其在锂系二次电池中展示出很大的应用潜力;作为其它sp2杂化碳基材料的基本结构单元,石墨烯的出现也为构建高性能的新型碳电极材料提供了契机。评述了不同结构形貌的石墨烯基材料在锂系二次电池中的研究进展,并对目前存在的问题和下一步的工作方向进行了分析与展望。     

正极材料与催化剂对锂空气电池性能的影响及相关研究进展

锂空气电池因其高理论能量密度引起了广泛关注。评述了锂空气电池正极材料及催化剂研究情况,分析了正极材料的结构、组成及催化活性对锂空气电池放电容量、稳定性及循环性能的影响,探讨了固体催化剂与可溶性催化剂在降低充电过电位、提高锂空气电池的稳定性与循环性能方面的作用,阐述了正极对锂空气电池性能的重要性及研究所面临的挑战。     

锂/硫电池的研究现状、问题及挑战

锂/硫电池是以金属锂为负极、单质硫为正极而构筑的二次电池体系。锂/硫电池具有高的理论能量密度 (2600 Wh/kg), 成为最具发展潜力的高能化学电源体系。但这种基于溶解?沉积反应的锂/硫电池体系仍面临一些无法避免的问题, 包括金属锂负极的显著结构变化、硫正极材料存在的活性物质利用率低和循环性能差等缺点, 制约了锂/硫电池的发展。本文结合近年来关于锂/硫电池的突破进展, 简要阐述了锂/硫电池的研究现状、问题及面临的挑战。     

锂空气电池性能改善方法的研究进展

锂空气电池是一种高能量密度的清洁储能设备,其应用对于缓解能源危机和环境压力具有重要意义。当前,锂空气电池性能仍受到阳极锂腐蚀、电解质分解、充放电效率低的影响。本文结合国内外研究最新进展,从阳极锂保护、电解质及添加剂的使用、氧化还原中间体和多孔阴极结构等方面探讨改善锂空气电池稳定性、提高放电产物分解速度、降低充放电过电位的方法,并对锂空气电池的应用前景进行展望。     

电解液化学保护锂金属电池负极的研究进展

锂金属电池被认为是最具潜力的高能量密度储能器件之一,但是锂金属电池负极低库仑效率及不可控的枝晶生长等问题阻碍了其商业化进程.在锂金属电池中,电解液会直接参与固态电解质界面膜(SEI)的形成,对锂金属负极的库仑效率、枝晶生长等产生重要影响.传统LiPF6基酯类电解液中,锂金属库仑效率低,且锂枝晶现象严重.近年来通过电解液添加剂、溶剂、锂盐以及锂盐浓度等途径调控电解液化学,在锂金属负极保护上取得了显著效果.例如,采用与锂金属负极兼容性更佳的醚类溶剂,可以降低电解液与锂金属的反应性;采用多种添加剂与新型锂盐复配可以有效抑制锂枝晶的形成;采用高浓度锂盐电解液,可以形成稳定SEI膜等.本文综述了锂枝晶的生长原理以及通过溶剂、锂盐、添加剂和高浓度电解液等策略调控电解液化学保护锂金属电池负极的研究现状,总结了各种途径的优势及局限性.并对锂金属电池电解液的发展提出了新的见解,以激发新的策略面对锂金属电池后续的挑战.     

锂硫电池正极材料的第一性原理计算研究进展

锂硫电池因为比当前锂离子电池更高的能量密度和更低的成本，因此有望成为下一代储能设备，但是锂硫电池由于“穿梭效应”而影响快速发展。随着理论计算的发展，综述了近几年锂硫电池正极材料的第一性原理计算，将正极材料分为三类：碳骨架材料、金属化合物材料、其他种类材料。通过第一性原理计算正极材料对多硫化锂的吸附，从微观角度认识吸附机制，并展望理论计算在锂硫电池中的发展前景，为锂硫电池正极材料的选取提供方向。     

锂离子电池碳阳极材料的电化学嵌锂行为：嵌入过程,表面层的形成及锂 …

综述了锂离子电池碳阳极材料的电化学嵌锂行为,包括三个主要方面,嵌入过程,表面层的形成及锂的扩散。     

热电池阳极材料锂硼合金研究进展

介绍了热电池阳极材料锂硼合金的制备技术和分析表征发展,重点讲述了锂硼合金的物理化学性能、物相结构与组成、材料合成机制和制备等方面的研究现状,并对锂硼合金的现状及存在问题进行了探讨。建立锂硼合金系统检测方法是稳定合成工艺及产品质量的保证。     

磷酸铁锂渐成锂离子电池材料发展主流

2008年6月,第十四届国际锂电池会议在天津滨海新区召开。与会专家一致认为,相对于传统的铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等其他二次电池,锂离子电池以其电容量大、安全性佳、体积轻巧、耐高温及循环寿命长等优异性能正在逐步占领市场,未来将成为二次电池市场的主力;锂离子电池的重要构成部分——正极材料,对锂离子电池的发展起着决定性的作用,目前常用的锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰、锰酸锂、磷酸铁锂,其中磷酸铁锂以其明显的优势获得了业内人士的认可,大家一致认为未来2—3年内磷酸铁锂必将成为锂离子电池材料的主流。     

MOFs及衍生复合材料在锂硫电池中的设计应用

在能源危机与环境问题日益凸显的背景下,电化学储能技术得到了迅速发展。在“超越锂”储能领域的竞争者中,锂硫电池(Li-S)因其具有高理论比容量、高质量能量密度并且环境友好、价格低廉等优点,成为最有前途的新储能技术。但是,锂硫电池的发展仍存在一些瓶颈问题需要解决,例如正极材料导电性能差、多硫化物穿梭效应及在充放电过程中电极体积膨胀等。作为锂硫电池的关键组成部分,电极和隔膜材料的设计和制备对解决这些问题及电池整体性能提升起到了重要的作用。金属有机骨架(MOFs)及衍生的复合材料作为锂硫电池电极或隔膜修饰材料,具有质量轻、电子和离子传导性好、孔道丰富和活性位点均匀分布等优势。此外,这类复合材料还具备形貌和组分可控、来源丰富和孔径可调等特性,从而便于机制研究。本文全面介绍了锂硫电池组成、工作原理并综述了近几年MOFs及衍生复合材料在锂硫电池中的研究进展,重点讨论了其在正极材料和隔膜材料中的应用,并对未来该材料在锂硫电池研究方向上的前景和突破进行了展望。      

人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究EI北大核心CSCD

锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾.因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能.人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极.本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合.     

锂硫电池硫正极材料研究现状与展望

综述了锂硫电池硫正极材料的研究现状。针对锂硫电池目前存在的问题,展望了其发展趋势,并指出硫/有序多孔碳纳米复合材料对提升锂硫电池性能有重要研究价值;同时形成三维空间传导网络的导电添加剂和具有良好粘接性、导电性及电化学稳定性的粘结剂对锂硫电池性能提升也具有重要作用。     

锂硫二次电池硫/碳正极复合材料的研究进展

锂硫电池因其具有高能量密度、较好的安全性、绿色环保和低成本等特点,成为未来动力电池最具吸引力的体系之一。但是,因其放电产物多硫化物易溶于有机电解液以致锂硫电池循环性能差,制约了锂硫电池的快速发展。碳材料利用其高的比表面积和多孔结构吸附电极反应的中间产物多硫化锂,起到固硫的作用,提高电池的循环性能。综述了锂硫电池硫/碳正极复合材料的研究现状;分析了影响锂硫电池循环性能的主要因素;简述了锂硫电池硫/碳正极复合材料今后研究的方向。     

锂-空气电池电解液研究进展

锂-空气电池作为比能量最高的电池,有望解决电动汽车及能量存储问题,近年来备受全世界瞩目。在影响其商业化的众多问题中,电解液不稳定,含氧量低及放电产物溶解度小等问题是最关键的制约因素。针对上述限制条件,对非水体系电解液锂-空气电池的研究现状做了全面的阐述与剖析,并预测了未来的发展趋势。此外,还对离子液体,有机混合电解液,水系、有机-水系及全固态电解液体系锂-空气电池的研究进展做了全面调研与概述。     

锂二次电池隔膜的制备技术及其主要特征

概述了锂二次电池隔膜材料的研究进展，介绍了锂二次电池隔膜材料的制备技术，包括相分离法、拉伸致孔法、熔融挤出/拉伸/热定型法和倒相法等，论述了影响电池性能的主要因素和表征隔膜性能的主要物理参数，总结了锂二次电池隔膜材料的研究近况和应用前景。     

锂离子动力电池电极材料产业化进展

<正>近年来,随着磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂等高安全、长寿命型锂离子电池电极材料的快速发展,动力及储能锂离子电池在安全性能、能量密度、功率密度、循环寿命、成本降低等方面取得了很大进步,从而使得电动汽车及     

功率型LiFePO_4锂离子电池正极材料的设计与制备研究进展

随着电动汽车和武器装备的发展,对功率型锂离子电池的需求越来越迫切,不断改善和提高正极材料的高倍率放电性能,成为当前国内外学者的研究重点。以磷酸铁锂正极材料为切入点,介绍了磷酸铁锂的结构特点与脱嵌锂机理及制备方法,分析了其作为功率型锂离子电池正极材料的优势与不足,并从研究的角度综述了其改性进展,指出了各改性方法存在的问题,着重从形貌控制的角度阐述了其原理与国内外研究情况,展望了功率型磷酸铁锂锂离子电池的发展趋势和应用前景。     

过渡金属硒化物用作锂硫电池正极材料的进展

锂硫电池以地球中储量丰富的硫为正极，是目前研究最为广泛的电池之一。然而，锂硫电池充放电反应过程中的体积膨胀，多硫化物的穿梭效应以及金属锂腐蚀等问题严重阻碍了其商业应用。在过渡金属基材料中，过渡金属硒化物因具有良好的导电性、催化性、亲锂性和亲硫性，已成为研究热点，有望成为新型锂硫电池的高效催化剂。但这些过渡金属硒化物与多硫化锂的作用有限，仍需进一步明确其作用机理，以期实现锂硫电池最优的电池性能。     

聚合物磷酸铁锂动力电池的研究进展

锂离子电池正极材料 自从90年代SONY率先推出锂离子电池以来，锂离子电池行业迅猛发展，尤其是其正极材料的技术不断取得突破，已经从钴酸锂材料一枝独秀，发展成钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂材料齐头并进的态势。这些材料根据其各自的特点，适用于不同的领域。     

锂硫电池硫正极材料研究进展

由化石燃料的大量使用导致的全球能源和环境问题日益严重,已对人们的生产和生活产生了明显的影响。开发利用储量丰富的清洁能源(如太阳能、水能和风能等)有望较好地解决全球能源和环境问题。由于这些清洁能源存在地域性、间歇性等特点,高效的能量转化和存储技术是实现清洁能源规模化利用的关键和基础。锂离子电池作为绿色环保的储能器件,已在手机、笔记本电脑、相机等便携电子产品中广泛使用。近年来,锂离子电池开始在电动汽车等动力电池领域得到应用。但是,由于其能量密度不够高,导致锂离子电池电动汽车续航短、充电频繁及购车成本高。由金属锂为负极和硫为正极组成的锂硫电池的能量密度(2 600 Wh·kg~(-1))远高于目前广泛使用的锂离子电池。此外,硫正极材料具有储量丰富、毒性低、价格便宜、环境友好等突出优点。因此,锂硫电池被认为是当前最具研究前景的高能量密度二次电池之一。硫正极材料的本征导电性差、在充放电过程中存在较大的体积膨胀和收缩,储放锂过程中形成的多硫化锂易溶于电解液,使得锂硫电池的倍率性能、循环寿命和库伦效率等电化学性能离实际应用仍有较大距离。迄今为止,关于硫正极材料的研究工作,主要集中于如何提升其导电性、抑制或消除由多硫化锂的溶解引起的穿梭效应以及在反复的循环过程中保持电极材料微结构的稳定性等方面。相关研究表明,将硫与不同形貌的碳材料复合构筑成具有特殊微观结构的硫/碳复合正极材料可显著提高其导电性、抑制多硫化锂的穿梭效应和减缓储放锂前后的体积变化,进而改善倍率性能、循环稳定性和充放电效率等。此外,在硫正极材料中引入异质元素掺杂碳材料、金属氧化物和导电集合物均可通过化学吸附实现对易溶解多硫化锂的有效吸附。将上述多种改性方法结合也可使硫正极材料具有优异的电化学储锂性能。本文从锂硫电池的工作原理出发,总结了硫正极材料存在的主要问题,综述了近几年锂硫电池复合正极材料的研究进展,最后对锂硫电池正极材料的研究思路与发展趋势进行了分析和展望。