硫化物作为储能材料及电催化的研究进展

综述过渡金属硫化物复合材料在制备方法、结构特点、电化学储能和转换等方面的研究进展,包括各种纳米结构,如纳米花、纳米球、纳米片和纳米立方体等.金属硫化物用于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池和电催化时,具有较好的电化学性能,如循环稳定性和倍率性能好,良好的对析氢反应、析氧反应和二氧化碳还原的电催化活性.展望过渡金属硫化物复合材料作为电池负极材料和催化剂的应用和发展前景.     

锂离子电池二元硫化物电极材料的研究进展

综述二元硫化物的制备方法、性能及可能改进措施,重点介绍了硫化钛、硫化钒、硫化铌、硫化钼、硫化铁、硫化镍、硫化钨、硫化锡和硫化锆等9种最常见用于锂离子电池的二元硫化物电极材料。对二元硫化物电极的发展方向进行展望。     

复合策略提升SPAN倍率性能的研究进展

硫化聚丙烯腈(SPAN)用作锂硫电池正极材料时,循环性能较好,但自身较低的电导率导致倍率性能不佳。综述通过不同结构和功能的碳材料、过渡金属化合物与SPAN制备复合材料,以提高SPAN倍率性能的研究进展。相比于一维和三维的碳材料,具有二维层状结构的石墨烯在复合材料中更易形成导电网络,使SPAN在高倍率下能释放出更高的比容量。将电导率较高或具备一定催化活性的过渡金属硫化物与SPAN复合,可提升SPAN的倍率性能。     

Li/CuFeS_2电池的放电平台研究

过渡金属硫化物因具有容量高、对环境友好等优点成为大容量锂电池最具发展潜力的材料。将三元过渡金属硫化物Cu FeS2作为锂电池正极材料进行室温放电实验发现,电池在1.75和1.5 V处出现了两个放电平台。利用Materials Studio 4.1计算软件及X射线衍射(XRD)分析对Li/Cu FeS2电池不同放电平台的反应机理进行了研究。结果表明:Li/Cu FeS2电池室温下的放电由锂离子嵌入Cu FeS2晶格形成中间相LixCu FeS2(1.75 V)以及中间相进一步与Li反应生成Cu、Fe单质和Li2S(1.5 V)两个过程组成。     

水热法制备V_2O_5纳米材料的研究进展

介绍通过简单易操作的水热法制备各种纳米尺寸结构的五氧化二钒(V_2O_5)材料,包括低维度纳米结构材料、二维结构材料和三维结构材料。指出V_2O_5作为正极材料亟待解决的问题(如结构稳定性、电子导电率、锂离子扩散系数等),并展望水热法制备V_2O_5纳米结构材料的发展趋势。     

钾离子电池负极材料研究进展

钾离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理,并且钾元素资源丰富,价格低廉,因此钾离子电池的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。阐述了目前国内外钾离子电池负极材料的研究现状,主要包括:石墨碳、非石墨碳、金属及金属氧化物/硫化物,但这三类电极面临的一大共性问题就是K~+嵌入/脱出过程中引起的体积膨胀,不利于循环稳定性和电极寿命。因此,需选择有效的改性措施,例如纳米化、导电材料修饰、掺杂调控等,基于调整微观结构而增强负极材料的电化学性能。总体而言,钾离子电池作为新兴的二次电池储能设备之一,具有广阔的发展前景,研究开发高性能、长寿命的负极材料对于推动钾离子电池的产业化进程具有重要意义。     

锂二次电池MXenes基电极的研究进展

二维(2D)过渡金属碳氮化合物(MXenes)的合成方法主要可分为刻蚀法、化学转化法和自下而上构造法;重点介绍MXenes基电极在锂二次电池中的研究进展;分析MXenes目前大批量合成手段单一、原材料价高的问题;展望在具有更高导电性、更高比容量的锂离子电池中的应用。     

锂离子电池三维温度场分析

锂离子电池凭借其性能优点在各方面都得到了大量应用,但其在应用过程中的发热问题是一个必须注意的问题,它不仅影响锂离子电池的性能,也产生安全问题.基于此,在二维分析的基础上用有限元软件ANSYS对ICR65/400型锂离子电池进行了温度场的三维分析,并对两者的分析结果进了比较,结果表明三维分析要比二维分析准确.最后具体分析...     

锂离子固体电解质的研究回顾

回顾了具有LISICON结构、NASICON结构、钙钛矿型结构的晶态锂离子固体电解质及氧化物、硫化物、氧化物与硫化物混合型玻璃态锂离子固体电解质的研究情况,介绍了锂离子固体电解质薄膜的研究现状。从研究情况来看,无论是晶态还是玻璃态锂离子固体电解质的室温离子电导率都已达到或超过10-3S·cm-1,与有机液态电解质离子电导率不相上下,且合成工艺已大为简化,因此,只要改进固体锂离子蓄电池的设计和制作技术,很可能实现固体锂离子蓄电池的商业化。而对固体锂离子薄膜电池来说,用射频磁控溅射技术制成的Li/xLi2O yP2O4 zPON/LiCoO2薄膜电池具有良好的性能,已基本达到商业化要求。     

纳米材料在电池中的应用

纳米材料技术是新世纪科学研究的热点,已经扩展到电化学领域。介绍了用于碱锰电池的纳米MnO2、纳米ZnO、纳米In2O3,用于MH/Ni电池的纳米Ni(OH)2和纳米晶态贮氢合金,在锂离子电池中用作电极材料的MnO2纳米纤维、纳米LiCoO2、纳米碳管,用作燃料电池的新型纳米复合材料极板和超级电容器采用纳米碳管的研究情况及其应用的前景。     

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。     

氮掺杂无氟Ti3C2Tx/SnO2复合材料的储锂特性研究

负极材料对锂离子电池的电化学性能至关重要.使用NaOH刻蚀得到无氟Ti3C2Tx(T=OH,O)材料并通过氮掺杂、水热原位生长SnO2得到一种N-Ti3C2Tx/SnO2复合材料用于锂离子电池的负极.SnO2纳米粒子分散均一地锚固在高导电的N掺杂MXene骨架上,可以加速电子传输并缓冲SnO2的团聚与体积膨胀,此外,SnO2作为间隔物还可以减弱MXene纳米片的重新堆叠.电化学测试结果表明,在0.1,0.2,0.5,1,2和5 A/g电流密度下的质量比容量分别为485,331,243,171,132和97 mAh/g.0.5 A/g下经过200次循环后放电比容量仍能保持90.1％,体现了此新型负极材料在锂离子电池中的潜在应用前景.     

结构设计石墨烯在锂离子电池负极中的研究进展

石墨烯以其优异的物理和化学性能，在锂离子电池负极材料领域备受关注。然而，石墨烯片层间易聚集、高长径比等缺点限制了其应用。对石墨烯进行结构设计可以显著改善上述问题。本文对近年来锂离子电池负极领域中关于结构设计石墨烯的相关文献进行了综述。结构设计石墨烯根据设计维度的不同分为三维石墨烯、多孔石墨烯、石墨烯纳米带和石墨烯量子点。简述了结构设计石墨烯的制备方法、作用机制、结构形貌以及作为锂离子电池负极的电化学性能。结构设计石墨烯在保留石墨烯本身的物理化学特性的基础上，赋予了石墨烯更丰富的三维结构、表面缺陷和边缘形态，以及更高的比表面积和导电性。这些改进促进了石墨烯对锂离子的吸附和储存，优化了锂离子扩散路径，从而提升了石墨烯材料作为锂离子电池负极的电化学性能。对于石墨烯纳米带和石墨烯量子点，通过杂原子掺杂可以更好地发挥其结构优势。     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基材料作为锂离子负极材料具有很高的比容量,成为锂离子电池负极材料的研究重点。然而硅在充放电过程中体积变化较大,引起电池容量的快速衰减,从而导致电池循环性能变差。不同方式复合的硅基复合材料被大量地开发出来,以提高纯硅的循环性能,从硅/金属复合材料、硅/碳复合材料、硅薄膜材料及纳米结构的硅材料四个方面对硅基负极材料的制备方法、电化学性能及其研究现状进行综述,分析硅材料作为锂离子电池负极材料存在的问题,讨论硅材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

美国SLAC采用同步光源技术研究锂电池相变换过程

正电池材料的性能在很大程度上取决于电化学反应过程中材料结构的演变和化学变化。因此,解决空间依赖反应通道的问题可以启发对机理的认识,并能促成可充电电池材料的合理设计。该研究中,研究人员通过光谱和三维成像考察了锂离子电池负极材料(即氧化镍纳米片)在多种荷电状态下的相演变全景图。研究人员还重建了三维锂化/脱锂的正面,并发现,在完全浸入电解液的情况下,相转化可以从材料相同板上     

美国研制可提高锂电池容量和寿命的硅海绵

正硅具有相对工作电压低、储量丰富、理论比容量高等优点,而纳米结构硅是高性能锂离子电池的理想阳极材料。然而纳米硅材料的规模化合成和在高装载量极板上保持良好的循环稳定性方面非常具有挑战性。近日,美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)联合加州大学的科研人员开发出了一种中孔硅海绵(MSS),可用作锂离子电池的阳极,比容量达750 mAh/g,所制成的锂离子电池样品经1 000次充放电循环后,容量仍保持了初始总容量的     

锂离子电池纳米结构LiMn2O4正极材料的研究进展

越来越多的纳米结构材料(包括纳米颗粒、纳米线、纳米管和核壳结构、介孔纳米材料)已经应用于锂离子电池。不同的合成方法制备出的材料性能有所不同。本文介绍了锰酸锂(LiMn2O4)纳米正极材料的合成方法及性能,指出了纳米正极材料应用中存在的问题。     

锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展

综述了锂离子电池富硫聚合物正极材料的研究进展.侧重介绍了利用单质硫对聚合物进行加热硫化,制备具有电化学活性的导电高分子锂离子电池正极材料的方法.所制备的材料具有较高的比容量(超过600mAh/g),且循环性能优良.聚合物硫化是制备低成本锂离子电池有机正极材料的有效方法.     

锂离子电池纳米负极材料的研究进展

纳米材料可望大幅度提离锂离子电池的比能量。综述了近年来锂离子电池纳米负极材料的研究进展,包括碳、硅、锡基纳米材料以及某些金属合金纳米材料;介绍了各种纳米材料的储锂机理以及作为锂离子电池负极材料的优缺点。     

三维负极材料二氧化钛纳米管阵列的研究进展

综述了二氧化钛(TiO2)纳米管阵列(TNTAs)的常用制备方法——模板法和阳极氧化法,以及TNTAs结构特征和表面改性对电极电化学性能的影响.指出表面改性,负载高导电率和高容量物质,以及开发高容量的亚稳态晶型TiO2(B)纳米阵列等,是TNTAs作为锂离子电池三维纳米负极材料的研究方向.