锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其较高的能量密度、良好的安全性能和优异的循环性能而受到广泛关注。目前,为了满足不断增长的储能应用需求,人们在开发具有更高电化学性能的锂离子电池负极材料方面做了大量的研究工作。本文根据锂离子电池负极材料在充放电过程中发生的电化学反应机制不同,分别详细介绍了嵌入型负极材料(石墨、TiO2、钛酸锂等)、转化型负极材料(Fe2O3、NiO等)和合金化负极材料(Si、Ge、P等)的电化学反应机制及其优缺点,重点阐述了不同负极材料的提高电化学性能方法和策略。该综述可为锂离子电池负极材料的构建和性能优化提供重要的参考价值。     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池作为目前商业化应用最成熟的电化学储能载体之一,在消费电子、交通工具、储能电站领域得到广泛应用。组成锂离子电池的关键材料一般是正极、负极、电解液和隔膜,其中负极材料的选择决定电池能量密度、电化学性能、安全可靠性等各方面性能,因此近20年来,负极材料技术一直是新能源产业最热门的研发领域之一。根据负极材料产业化的时间顺序,基本上可以分为三代产品,分别为碳、钛酸锂和硅基材料。文中简要介绍了三代负极材料的结构特征、功能特点、改进方向等方面研发进展,对各类负极材料存在的不足和改性等方面的研究成果进行了评述。     

锂离子电池锡基负极材料的研究进展

介绍锂离子电池锡基负极材料的发展过程,阐述锡基负极材料的储锂机理及影响其储锂性能的因素,综述近年来金属锡、锡的氧化物、锡合金及锡复合材料作为锂离子电池负极材料的研究现状,对目前研究中存在的问题进行了分析,并总结了改善其性能的不同方法.最后提出了锂离子电池锡基负极材料的研发思路.     

锂专刊高比能锂离子电池的预锂化技术研究进展

由于电动车和电子设备等技术的快速发展,高能量密度锂离子电池的需求不断增加。作为提高电池能量密度的重要措施之一,高比容量负极材料的应用也受到越来越多的关注。然而,高比容量负极材料与传统石墨基材料相比具有较大的初始不可逆容量和较低的循环稳定性,严重影响了电池的能量密度和使用寿命。因此,对于高容量负极的实际应用,迫切需要开发商业上可用的预锂化技术来补偿其初始及循环过程中的不可逆容量损失。本文从电池电极改进的角度系统地总结和分析了各种预锂化方法的优势和挑战,可为锂离子电池的预锂化技术开发和高比能量电池的性能优化提供重要的参考价值。     

ZnO修饰碳布用于锂离子电池复合负极研究

通过溶剂热法和高温煅烧法得到ZnO修饰的碳布,并以此作为负极支架,使用热熔融法合成了Li-ZnO/CC复合负极材料。结果表明,ZnO颗粒能够降低锂的成核过电位,选择性调控锂沉积位置,使锂的生长得到初步控制,从而达到改善电池循环性能的效果。在对称电池和NCM523全电池中,Li-ZnO/CC复合负极材料的循环性能都优于裸锂箔; 在电流密度1 mA/cm²条件下,Li-ZnO/CC对称电池能保持至少400 h以上的稳定循环,并且保持10 mV左右的过电位; NCM523|Li-ZnO/CC全电池在0.3C下经过305次循环后,容量保持率仍有80.41%。Li-ZnO/CC复合负极材料是一种很有前途的可充电锂电池负极材料。     

锂离子电池正极材料LiFePO4制备技术研究进展

磷酸铁锂材料具有良好的循环性、热稳定性、环保性,在锂离子电池正极材料中已得到广泛研究。由于该材料电导率低、锂离子扩散速率慢等缺点影响其在电池领域的发展。介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的基本结构、制备方法以及针对其材料的不足而进行的材料改性方法,同时对目前磷酸铁锂材料存在的问题及前景进行了综述,分析了改善磷酸铁锂材料性能的途径,并展望了磷酸铁锂正极材料未来的发展趋势。     

锂离子电池硅碳负极材料的结构设计研究进展

硅基材料具有理论比容量高、资源丰富等优点,然而硅基负极材料在锂化过程中面临体积膨胀、活性物质破碎粉化、电极材料与集流体分离以及导电性较差等问题。综述了硅碳负极材料的锂化机理及性能衰退原因,介绍了硅碳材料核壳结构、蛋黄壳结构、夹层结构及三维结构等结构设计研究进展及存在的问题,在此基础上对开发制备更简单、更可靠、成本更低的硅碳材料及其三维结构设计进行了展望。     

氧化锌作为锂离子电池负极材料的研究进展

氧化锌作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高(978 mAh/g),来源广,环境友好和价格便宜等优势,是新一代高效环保的锂离子电池负极材料之一。然而氧化锌电极材料固有的电导率较低,不利于电池大电流充放电。并且在循环充放电过程中,易产生枝晶及周期性应力,导致材料体积膨胀或结构损坏,致使电池的循环性能衰减过快,容量保持率低。本文综述了改善氧化锌电化学性能的两种常用的策略：制备不同维度具有纳米结构的氧化锌电极材料;与碳材料、金属单质和金属氧化物等复合制备氧化锌复合电极,并对该类负极材料进一步研究、应用前景予以展望。     

混合电容器负极材料钛铬酸锂/钛酸锂复合材料合成及性能研究

采用两步法制备了具有核壳结构的钛铬酸锂/钛酸锂复合材料,比较了包覆钛铬酸锂前后和不同干燥方式下负极材料的形貌和电化学性能。结果表明,喷雾干燥法制备的复合材料具有较好的球形结构和表面特性,综合电化学性能较好,可逆比容量可达到160.7 mAh/g, 200次1C循环后容量保持率95.4%,材料在15C充放电倍率下其比容量为1C的81%,倍率性能优异。利用交流阻抗测试,对材料的失活机理进行了初步探索,表明电荷和锂离子传递阻力的增加是材料容量衰减的主要原因     

锂离子电池负极SnO2的制备与电化学性能

以聚碳酸酯膜作为模板结合溶胶-凝胶技术制备snO2纳米管状阵列,用x射线衍射及扫描电镜对材料的结构及形貌进行表征,通过0.1mA·cm-2.恒流充/放电试验,研究材料的嵌脱锂特性等电化学性能.结果表明,电池最大可逆放电容量为663mAh/g,最大可逆充电容量为656mAh/g,平均每次放电容量衰减率为O.77%,平均每次充电容量衰减率为0.88%,充/放电效率维持在95%以上的稳定水平.SnO2纳米管状阵列锂离子电池负极材料克服了一般的锡氧化物循环性能差的缺点.因此有希望成为一种较好的负极材料.     

铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能研究进展

NiFe2O4基金属陶瓷是最具应用前景的铝电解惰性阳极材料,国内外对其性能与制备技术进行了大量研究。评述了NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极烧结性能、高温导电性能、耐腐蚀性能、高温抗氧化及抗热震性能的最新研究进展及存在的主要问题,探讨了惰性阳极材料的未来研究重点及发展趋势。     

钛酸锂废料回收制备电池级碳酸锂的工艺研究

采用硫酸体系对钛酸锂废料选择性提锂、浸出液除杂沉Li₂CO₃、浸出渣通过固相烧结法制备TiO₂。研究了硫酸浓度、液固比、反应时间等对锂浸出率的影响,锂离子浓度、碳酸钠添加量、反应温度等对Li₂CO₃产品质量的影响。结果表明,最佳酸浸工艺为: 硫酸浓度1.5 mol/L、液固比3∶1、95 ℃下反应2 h,此时锂浸出率为96.80%; 最佳沉锂工艺为: 在净化液Li+浓度27 g/L、碳酸钠添加量为理论值的1.10倍、沉锂温度95 ℃、反应时间40 min,此条件下得到的碳酸锂产品主含量大于99.65%,达到行业电池级碳酸锂要求。本工艺锂浸出率高,无废液产生,工艺流程短,操作简单,成本较低,可为钛酸锂废料的综合回收提供借鉴。     

球形Si/carbongel@void@C复合材料的制备及电化学性能

商业用锂离子电池负极为石墨材料,理论容量较低,不能满足现代社会对锂电池高能量密度的要求.硅因具备高的理论容量、合适的电极电位以及地球丰度高等优势,是新一代锂电池负极材料的候选者.但作为锂电负极,硅在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,且本征电导率较低,限制了其实际应用.利用柠檬酸盐对L-赖氨酸体系改性,强化Fe3+配体的...     

锂电解槽的热场分析

为了提高金属锂电解槽的电解效率,以600 A锂电解槽为研究对象,利用多物理场仿真软件对金属锂电解槽在不同电压和不同外辅热温度下进行三维热场模拟,并结合实验进行分析.结果表明,在同一水平面上,电解槽温度较高的区域在阴阳极之间,阳极表面温度要高于阴极表面,越靠近阳极其熔盐电解质温度越高,电解槽四周温度相对较低;当直流电压为...     

准纳米晶钛酸锂的制备及其电化学性能

利用偏钛酸为钛源,多孔活性炭为模板剂,采用固相合成工艺制备准纳米晶钛酸锂材料.采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDX)表征材料结构和形貌,用循环伏安(CV)和恒流充放电测试研究材料的电化学性能.结果显示,合成的钛酸锂其主要物相为尖晶石结构的Li_4Ti_5O_(12),添加多孔活性炭作为模板剂能明显提高材料的电化学性能.材料首次可逆嵌脱锂容量可达143mAh·s~(-1),嵌脱锂效率达到95.4%,而且循环性能稳定,30周循环后容量衰减仅为4.22%.     

Study on spinel-based inert anode for aluminium electrolysis

Hot press-sintering was adopted to fabricate inert cermets anodes based on the nickel aluminate and nickel ferrite for use in aluminum electrolysis research. The density of samples, fabricated by hot pressing, is close to the theoretic density. At 900℃, the electrical conductivity of the periments. Effect of anode current on nickel ferrite-based and the reason for it were studied. A theory is that a more uniform metal distribution by improving the hot pressing process gives increased corrosion resistance of the anode.     

二维MgB_(2)材料嵌钠/钾性质的理论研究北大核心

开发具有良好导电性、超快离子扩散能力和大存储容量的负极材料对于可充电离子电池来说具有重要意义,但仍具有挑战性。利用第一性原理计算,探讨了二维MgB_(2)作为碱金属(Na和K)离子电池负极材料的潜力。结果表明,MgB_(2)具有良好的结构稳定性和电化学性能。Na和K离子可以稳定地吸附在二维MgB 2上,且扩散势垒较低,分别为0.302和0.172 eV,表明其在超快充放电过程中具有较高的性能。更重要的是,二维MgB_(2)作为负极材料应用于钠离子和钾离子电池的最大存储容量分别为1167和584 mA·h/g。结果证明了二维MgB_(2)可以作为一种很有前途的负极材料应用于钠离子和钾离子电池。