锂离子电池硅基负极研究进展

锂离子电池因其高能量密度的优点在能源领域发展迅速.硅基负极由于其高理论比容量被视为是继石墨之后最具发展前景的负极材料,但是硅基负极在嵌脱锂过程中会发生严重的体积膨胀,导致电池容量的衰减和库伦效率的下降,影响了其商业化应用.本文综述了硅基负极的工作原理以及面临的问题挑战,重点从硅基负极的结构设计与改性、粘结剂的开发以及电解液添加剂三个方面对硅基负极进行了系统的阐释,并对其今后的发展趋势进行展望.     

SnO2基锂离子电池负极材料研究进展

 作为一种N型半导体,二氧化锡基负极材料由于其拥有较高的理论比容量（782 mA·h·g^-1）、高能量密度等优势受到了广泛关注。然而,由于二氧化锡负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等导致的其循环性能和倍率性能较差,从而制约了其作为锂离子电池负极材料的应用。本文从二氧化锡的纳米化及复合化（包括其与金属氧化物、无定型碳、碳纳米管和石墨烯等复合）2 方面综述了二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究进展,同时对SnO₂基锂离子电池负极材料的发展方向进行了展望。     

碳锡复合材料在锂离子电池负极中的应用

碳材料是目前广泛采用的负极材料,但是低电化学容量一直制约着锂离子电池的发展。锡基材料由于高电化学容量,是一种有巨大发展潜力的锂离子电池负极材料,但仍存在充放电过程中循环寿命差、材料体积变化大、易粉化等问题。因此,需要寻找一种可以结合两种材料优势的方法。简要介绍了碳基、锡基材料的发展现状及存在的问题,并简述了碳锡复合材料的研发方向及前景。     

CoMoO4水热法制备及其在锂/钠离子电池中的应用

碳基负极材料比容量低,无法满足高能量密度电池的需求.为了进一步寻找高容量长循环寿命的电池负极材料,采用水热反应法制备了自支撑CoMoO₄负极,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构、形貌进行表征,利用循环伏安法和恒电流充/放电等技术对比研究了材料在锂/钠离子电池中的电化学性能.结果表明,CoMoO₄负极在锂离子电池中的首次可逆比容量为1 403.6 mAh/g,首次库伦效率为146.5%,在100 mA/g电流密度下经50次循环后仍然高达793.6 mAh/g;而CoMoO₄负极在钠离子电池中首次可逆比容量仅为314.2 mAh/g,但经50次循环后容量保持率仍有76.4 %.该自支撑负极无需导电剂和粘结剂,电极材料与泡沫镍结合力强,具有优异的循环稳定性.     

SnP2O7@氮磷掺杂石墨烯复合材料的制备及其在钠离子电容器中的性能研究

钠离子电容器(SICs)具有比超级电容器更高的能量密度和比钠离子电池更高的功率密度.然而,SICs中正极与负极动力学不平衡问题将导致倍率性能与功率密度较差.因此,需要开发SICs负极材料提升SICs的电化学性能.基于合金化/脱合金反应的高容量以及非活性缓冲基质所带来的优异循环稳定性,锡基三元氧化物在储能系统中获得了广泛关注.本文采用N/P双掺杂石墨烯对焦磷酸锡(SnP₂O₇)纳米颗粒进行包覆(SnP₂O₇@NP-G),成功制备了SICs负极材料.受益于锡基三元氧化物的独特结构和N/P双掺杂石墨烯的协同效应,所得SnP₂O₇@NP-G拥有优异的功率密度(6 775 W/kg)与能量密度(102.1 W·h/kg).同时,SnP₂O₇@NP-G拥有优异的循环稳定性,在2 A/g的大电流密度下,经过1 000次循环后,可逆容量为87.9 mA·h/g.本工作将促进高性能SICs锡基负极材料的发展.     

锂离子电池非碳负极材料的研究进展

分别对锡基负极材料、钛的复合氧化物，过渡金属氮化物及其它锂离子电池非碳负极材料的研究进行了阐述，并指出它们各自的特点。指出负极材料的研究与开发重点将朝着高比容量，高充放电效率，高循环性能以及低成本方向发展。     

从头计算确定FeAs超导层能够作为锂离子电池的新型负极材料（英文）

通过第一性原理计算发现这些传统的铁基超导层状材料(Fe As)不仅十分适合作为锂离子电池负极,同时它们还具有1 044 mA h/g的高理论容量,几乎是传统石墨负极材料的三倍容量.计算证实,在第一次充电过程中,Li/Fe As将首先通过两步转换反应形成最终产物Li3As和Fe.在接下来的放-充电过程中则主要通过As和锂离子之间的合金化反应来实现电池的可持续充放电,其电化学平台分别为0.77 V和1.66 V,这与硅负极材料的合金化反应机理十分类似.鉴于这类材料高的能量密度及好的动力学性能,我们有理由相信铁基超导层状材料可以作为一种复杂功能化的电极材料而应用于未来的电池储能系统.     

锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅作为地球上储量丰富的材料,因为其具有较高的理论比容量和较低的电压平台而成为最有前途的锂离子电池负极材料.但是,硅负极材料具有较大的体积膨胀效应、低电导率、循环性能差等特点,成为阻碍其商业化的最大障碍.研究者们采取了各种方法来克服这些困难.本文总结了近期硅基负极材料通过纳米化、复合化、结构特殊化等方法来提高电池性能的最新进展,并展望硅基负极材料的发展方向.     

新型高能量密度锂离子电池来啦

正如今,动力电池、消费类电池等终端产品对高能量密度锂离子电池的需求日益增强,高比容量、长循环稳定的硅碳复合负极材料开发充满挑战。不久前,我国科研团队构筑出高机械稳定的自机械抑制石墨烯复合硅碳负极材料。这项研究进一步解决了石墨烯复合硅碳负极材料规模化制备技术难题。     

钾离子电池高容量铋基合金负极材料研究进展

钾具有储量丰富、成本低、较低的电极电势且与锂元素相似的物理化学性质,因此,钾离子电池有望成为在低速电动车和规模储能等应用领域中部分替代锂离子电池的有力竞争者.由于钾原子半径和质量较大,导致电极材料在嵌钾/脱钾过程中存在较大的体积变化及固体电极中的低离子扩散速率和较差的反应动力学.合金负极具有高的理论比容量、合适的电极电势等优点,是极具前景的钾离子电池负极材料.铋负极的理论储钾容量较高,但充放电过程中存在体积变化、电极材料的粉化等问题.近年来,人们对钾离子电池高容量铋基负极材料及与之相匹配的电解液进行了广泛的研究.本文总结了铋基材料作为高容量负极材料在钾离子电池的应用,对材料结构设计、合成方法和新型电解液等进行综述,同时对合金负极材料的未来发展方向和应用前景进行了展望.