石墨基锂离子电池负极材料研究进展

石墨材料因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点,被认为是目前较为理想的锂电池负极材料。但天然石墨负极比容量及倍率性能不能满足高性能负极材料的需要,为解决这一问题,研究者们对其进行了一系列的改性研究。本文从石墨负极的改性方法阐述了锂离子电池石墨负极材料的研究进展,并指出了各种改性方法的优缺点,认为通过多种方法协同改性,是综合提高石墨负极材料的有效方法。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

锂离子电池作为一种动力能源, 在电动汽车和各种储能系统中有着良好的应用前景。尖晶石结构的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)负极材料具有较高的脱嵌锂电位平台、优异的循环稳定性、以及突出的安全性能, 被认为是一种非常有潜力的锂离子电池负极材料, 在锂离子动力电池中具有巨大的发展潜力。然而, 尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂存在着本征导电率低, 理论容量小等缺陷, 极大地限制了其规模化应用, 需要进一步改善和提高。本文总结了尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂材料在结构形貌、制备方法和性能方面的研究进展, 深入分析和讨论了离子掺杂、碳表面改性和纳米化等改性方法对尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂综合电化学性能的改善效果, 并展望了尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作为锂离子电池负极材料未来的发展方向。     

锂离子电池炭负极材料结构及嵌锂机理研究进展

炭材料取代金属锂作为负极后,锂离子电池在商业应用上取得了成功,并以其高能量密度在各种电子设备上广泛使用.锂离子电池的性能很大程度上取决于炭负极材料的微观结构,不同种类的炭材料其电化学性能有很大差别.对近几年所研究的可逆储锂炭材料进行了综述,着重总结了炭负极材料的种类、结构及其嵌锂机理,并展望了锂离子电池炭负极材料的研究进展.     

碳纳米管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理研究

研究了将纳米碳管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理,包括纳米碳管的充放电容量、充放电前后碳纳米管的IR光谱、循环伏安曲线和充放电过程中的XRD图谱研究。研究结果表明,纳米碳管具有比较高的放电容量,首次放电比容量为649.4mA·h/g,循环20次后充放电效率仍可达94.1%。IR光谱研究表明纳米碳管的充放电过程中在电极界面存在SEI膜;循环伏安法研究表明碳纳米管负极随着循环次数增加,不可逆容量减少,锂离子的嵌入与脱出更加可逆;XRD分析则说明在充放电过程中d002增大,有越层反应发生。     

修饰石墨用作锂离子电池负极材料的研究

采用将高分子聚合物（例如酚醛树脂）包覆于石墨表面形成高分子碳化的方法,对石墨进行表面修饰处理,大大改善了石墨用作锂离子电池负极的性能。通过电化学测试发展,修饰石墨首次充放电效率达到９４．９％,比容量为３０６．１ｍＡｈ／ｇ,并且经过１００次循环后,比容量误差率公为８．２％。通过ＳＥＭ观察和ＸＲＤ衍射分析发现,石墨颗粒表面修饰对颗粒细化,提高锂离子嵌入活性点。防止溶剂分子共嵌入均有增强作用。     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。     

锂二次电池负极材料的研究进展

综述了现代锂离子二次电池负极材料研究的三个重点方向即碳材料、锡基负极材料、Sn- Fe- C合金材料。这三种材料在锂嵌入与脱出的过程中都形成活性物质 /惰性基体物质结构的材料 ,其中活性物质与锂反应提供容量 ,惰性物质维持基本结构保证循环寿命。分析了形成活性物质 /惰性基体物质结构的过程及储锂机理。     

一种水性粘结剂在锂离子电池石墨负极中的应用

随着锂离子电池商业化生产要求的不断提高,需要进一步提高电极能量密度,这就意味着活性材料占比将会逐步上升,粘结剂等非活性物质的比例将进一步减小,因此如何在低粘结剂含量下保持极片在电池循环过程中结构的稳定将是极大的挑战。研究了一种应用在石墨负极上的新型水性粘结剂Tinctive E124,并对其组成进行分析,对粘结剂的电解液稳定性、热稳定性、极片微观形貌以及电化学性能如循环性能、储存性能等进行测试,经与商用粘结剂丁苯橡胶(SBR)和羟甲基纤维素(CMC)进行对比,结果表明：Tinctive E124不仅具有电解液吸收率低、热性能稳定等优点;其制备的电极柔性、粘结强度以及电化学性能均表现优异,在低添加量情况下仍能满足商用加工需求,具有极大的商业化应用前景。     

锂离子电池中电解液与石墨类负极活性材料的相容性

选择了一种具有良好贮锂结构的人造石墨试样作为锂离子电池负极活性材料，考察了它在六种不同电解液中的恒电流充、放电性能和循环伏安特性，采用傅立叶变换红外光谱分析了不同电解液在试样颗粒表面发生还原反应时所形成的固体电解质中间相膜的成份和含量。据此得出的结论是：电解液与石墨类负极活性材料能否相容的问题，实质上就是所选定的电解液能否与其颗粒表面发生缓和的还原反应、生成薄而致密的只允许锂离子通过的固体电解质中间相膜。     

锂离子电池复合负极材料研究进展

将锂离子电池材料尺寸减小到纳米尺度,可减小充放电过程中Li+迁移距离及电极材料的相对膨胀率,是一种有效提升锂离子电池性能的手段。但是,纳米化也会带来导电率低、表面副反应活性高、团聚倾向大等明显缺点。在负极活性材料中引入导电复合相,可以有效提升材料体系的导电性、储锂容量、倍率特性和循环稳定性,是解决现有技术难题的有效突破口之一。对近年锂离子电池负极材料研究方面的主要成果进行了综述,着重关注几种热点负极材料及其新型微结构的设计、实现与性能优化研究。以可控制备工艺为主线,总结了相关的研究成果。     

锂离子电池硅基负极黏合剂的研究进展

硅（Si）基负极因具有超高的理论比容量(4200 mAh/g),有望替代石墨电极(理论比容量372 mAh/g)成为新一代的高容量锂离子电池负极。但Si负极在电池循环过程中所引起的巨大体积膨胀,会导致Si颗粒的粉碎、电接触失效及其它副反应,最终导致电池容量的快速衰减以及循环稳定性变差。黏合剂是锂离子电池负极的重要组成部分之一,虽然含量很少,但在稳定电极循环中起着关键作用。文中主要对Si基负极电池黏合剂的溶剂类型及聚合结构（包括线型、交联以及共轭导电聚合物）进行了分类,并在黏合机理、优点、局限性以及性能等方面进行了阐述,最后对亟待深入研究的方向和发展前景进行了展望。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

由于硅负极不能在商业上大规模应用,研究者采用多种改性制备方法,提高硅基负极材料初始放电容量和循环性能。综述了近年来改善硅基负极材料性能的几种制备方法,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

钛酸锂——新型锂离子电池负极材料

近20年来,随着交通、通讯和信息产业的迅猛发展,电动汽车、电脑、移动通讯工具等产品对发展新型化学电源提出了更高且十分迫切的要求。在新的发展需求下应运而生的锂离子二次电池,具有能量密度和功率密度高、工作电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长、无污染等独特优势,迅速发展     

锂离子电池负极材料钼掺杂钛酸锂的制备及电化学表征

采用固相合成法制备了钽掺杂材料Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂. 通过XRD和SEM来表征Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂的结构和形貌. 结果表明: 钼掺杂并没有改变本体材料的结构和形貌, 而且显著提高了材料的循环性能和倍率性能. Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂在10C和30C倍率的放电容量分别为117.03和94.24mAh/g.Mo掺杂取代了Li₄Ti₅O₁₂中的Ti位置, 产生了Ti⁴⁺/Ti³⁺混合价态, 从而提高了钛酸锂的电导率. 所以Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂是一种高倍率性能优异的锂离子电池负极材料.     

锂离子电池锡基负极材料研究进展

介绍了锂离子电池锡基负极材料的反应机理、制备方法、电化学性能及近期的研究现状.锡基负极材料具有高的可逆容量,制备工艺简单,若能克服目前存在的问题,将有望成为新一代锂离子电池负极材料.     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其质量轻、能量密度较高，迎合了家用电器和通讯设备向小型化、微型化方向发展的需要．锂离子电池能够成功应用的关键在于嵌入与脱出可逆的锂离子负极材料的制备．因此，对负极材料的研究非常重要．主要介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池负极材料的最新研究进展．其中，对最新的负极材料——纳米碳管及其它负极材料的研究情况，进行了深入的阐述和分析，同时，也提出了各种负极材料在研究中存在的问题及今后的发展前景．     

锂离子电池负极材料用针状焦的石墨化机理及其储锂行为

通过考察煤系针状焦在700~2800℃热处理过程中石墨微晶结构的变化规律及其电化学性能, 并结合TG-DTG、XRD、SEM、XPS表征方法以及充放电、循环伏安曲线特征, 分析了针状焦的石墨化机理及其储锂机制. 研究结果表明, 随热处理温度的升高, 针状焦的类石墨微晶在不断长大的同时, 还存在微晶在径/轴向的排列、石墨层间位错线的消失、晶界间C-C六圆环的形成、晶界的消失以及石墨层“褶皱”的平面化等复杂过程, 且每个过程的驱动力不同. 针状焦经过2800℃石墨化后, 可获得较低的Li⁺充放电电位和稳定的充放电平台, 且反复充放电40次后的有效嵌锂容量为305mAh/g.     

锂离子电池炭负极材料的研究——包覆对天然石墨容量衰减的影响

研究了酚醛树脂包覆对天然石墨电化学性能的改善。酚醛树脂热解后形成的包覆石墨首次放电容量达到了460mAh·g-1以上,高于未处理石墨(384mAh·g-1);考察了热处理温度对包覆石墨性能的影响,结果表明在600℃～1000℃的范围内,随着热处理温度的升高,材料的不可逆容量降低,首次充电容量和循环效率提高;循环20周以后包覆石墨的容量仍保持在330mAh·g-1以上,而未处理石墨的容量则降低到300mAh·g-1以下,说明酚醛树脂包覆对抑制石墨的容量衰减有明显的作用。     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

硅基负极材料具有比容量大的优点,是高容量锂离子电池理想的负极材料。然而硅基材料在循环过程中容量衰减快,影响了其实用性。从硅复合物粉末和硅薄膜两个重要研究方面对硅基负极材料进行了综述,指出在Si基复合负极材料的研究中,单一途径改性提升循环性能的幅度有限,很难达到实用化阶段。硅的纳米化、无定形化、合金化及复合化等方法的综合运用成为硅基材料研究的主导方向。     

锂离子电池负极材料MnO的研究进展

综述了近年来锂离子电池负极材料MnO的研究进展,重点阐述了MnO材料制备方法、改性研究及其电化学性能,并对其发展方向进行了展望。