压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究

采用锑碳复合材料作为负极活性材料组装纽扣锂离子电池，对其进行准静态平板和接触(钢球)挤压加载实验，研究其在载荷作用下的电化学循环稳定性、电极表面裂纹及其失效。结果表明，在0～960 N的范围内，接触压缩载荷和准静态平板载荷均会对电池容量造成损伤，随着载荷增大，电极表面裂纹越大，活性材料剥落越多，导致可逆容量损失越大。接触压缩载荷作用后，电池外壳出现凹陷，电极表面形成较大裂纹，导致电池可逆容量大幅度下降，循环稳定性差；准静态平板载荷作用后，电池可逆容量损失较小，循环稳定性没有明显变化，归因于电池外壳的保护作用。该研究为锑碳负极材料在压缩载荷作用下的失效提供了参考。     

锂离子电池合金负极材料研究进展

合金类材料具有高比容量和高安全性等优势,是极具潜力的锂离子电池负极材料。合金负极不同的脱嵌锂机制显著影响着锂枝晶生长、锂离子输运及体积膨胀等行为。介绍了不同合金负极的脱嵌锂机制,并从热力学、动力学角度分析了锂沉积形核过程及锂在电极内部输运过程的影响因素,总结了合金负极控制锂沉积行为及体积膨胀的研究进展和未来发展方向。     

Zr掺杂对Li4Ti5O12电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺锆锂钛氧复合氧化物作为锂离子电池负极材料,并对材料进行了X射线衍射分析、电化学阻抗测试、循环伏安测试及恒电流充放电测试,锆的掺杂并未改变材料的晶体结构,但降低了材料的规整度,实验结果表明：锆的掺杂在一定程度上改善了锂钛氧化合物的电化学性能,降低了电极极化,在电极表面未形成钝化膜,其中以掺杂比为Li：Ti=1：10（原子比）的材料性能最好,首次放电比容量可达到167,5mAh·g^-1,经过50次循环后,放电容量仍保持在146,9mAh·g^-1,     

苯甲酸锂、对本二酸锂及均苯三甲酸锂的电化学性能

与传统的锂离子电池（LIBs）无机材料相比,有机电极材料因具有理论容量高、可再生、成本低、环境友好等优点已成为LIBs电极材料的热门研究方向. 然而有机材料易溶解在有机电解液中,阻碍有机电极材料的进一步市场化.本文通过含不同数量羧酸的苯甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸分别与氢氧化锂进行简单中和反应生成相应的苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂,作为有机负极嵌锂材料,并研究不同数量的羧基锂基团对这三种电极材料电化学性能的影响.研究结果显示苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂电极材料在0.1C电流倍率下首次放电容量分别为~250、~340、~268 mAh g-1,50次循环后,其放电容量分别为~75、~100、~60 mAh g-1,表明对苯二甲酸锂电极材料循环前后放电容量最高.通过溶解性实验表明对苯二甲酸锂是最难溶解在有机电解液中.对苯二甲酸锂能够通过O-LiO-键作用形成二维大分子链的结构,能有效抑制溶解.从以上实验结果看出,对苯二甲酸锂电极材料是最有希望的LIBs有机负极材料.     

用于锂离子电池负极的多孔硅材料制备

多孔硅具有大量孔洞,能有效缓解体积膨胀带来的压力,有望成为锂离子硅基负极材料的一个研究方向.采用光助电化学腐蚀、二次化学腐蚀制备高孔隙率n型多孔硅材料,通过优化后的光助电化学腐蚀,样品的孔径约为800～1 000nm,多孔层厚度(平均孔深)约为155μm,孔隙率约74%.二次腐蚀后,样品孔径增加到1.1μm,多孔层厚度减小到110μm,孔隙率增加到84%,表明二次腐蚀增加了样品的孔径和孔隙率.以二次腐蚀的多孔硅材料为负极的锂离子半电池在0.05C的恒流充放电循环测试下,循环20次后充放电比容量保持在188和198mAh/g,效率保持90%以上.实验结果表明,多孔硅锂电极比单晶硅锂电极具有更长的循环寿命,可有效提高锂电池的性能.     

高能量密度锂离子电池负极材料研究进展

过渡金属氧化物、锡基、硅基负极材料,由于其高比容量以及丰富的储量近年来引起人们的广泛关注.这些负极材料在脱嵌锂时体积将会发生大的膨胀和收缩,使电极材料承受大的形变应力,容易使活性材料粉化,并进一步导致循环性能恶化.该缺点严重限制了这类高能量密度负极材料的进一步应用,本文总结了影响这类材料循环性能的关键因素,并结合这一领域近几年的研究进展,深入讨论了微结构对这类高能量密度锂电池负极材料循环性能的影响,以及人们如何通过特殊的结构设计来改善因颗粒粉化导致恶化的循环性能.     

石墨烯/Cu-MOF锂电池负极材料的制备及电化学性能研究

金属有机骨架化合物是一种由金属离子与有机配体通过配位键或共价键合成的新型的电极材料。然而,其低的电子导电率和严重的不可逆锂存储制约了该材料在锂电池领域的实际应用。石墨烯具有一系列独特属性,如高的导电率、高表面积、化学稳定性，机械强度和柔韧性,多孔结构。通常用来掺杂在电极材料中以提高循环性能和增加电池的容量。在本实验中,我们研究了Cu-MOF掺杂石墨烯(Cu-MOF/RGO)作为锂电负极材料的电化学性能。结果表明,在充放电电流密度为50 mA g-1时，充放电循环50次后，材料的放电比容量可达到520 mAh g-1。同时该材料也显示出较好的倍率性能和较高的库仑效率。由此可以看出Cu-MOF/RGO是一种具有前景的锂离子电池负极材料。     

石墨负极锂嵌碳机理的研究

为了探索锂离子电池石墨负极中锂离子嵌碳的机理,采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）以及红外光谱（ＦＴＩＲ）等手段,研究了锂离子嵌入石墨材料层间后,石墨材料的结构变化．结果表明,锂离子嵌入碳后的价态是介于０价和＋１价之间;首次循环后石墨表面形成的钝化膜使石墨的表观结构趋向杂乱化;钝化膜主要是由电解液分解后所生成的烷基锂化合物组成的．     

锂镍钴锰氧正极材料的热聚合法制备及性能表征①

锂电池发展受锂离子电池正极材料制约,这是因为正极材料与负极材料相比,其功率密度及能量密度均低于负极材料,进而引发钽电池安全隐患。目前在商业锂离子电池中,LiC002正极材料应用最为广泛,具有循环性能好的优点,但由于热稳定性差。且聚毒性特征,难以得到进一步应用。该文拟采用热聚合法合成锂镍钴锰氧材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/2O2）,对其制备及表征性能进行研究,以求寻得高能量,高密度、低污染的电极材料。     

三明治结构高性能锂离子电池碳/氧化亚硅@石墨烯负极材料

氧化亚硅因其高理论比容量和丰富自然资源被认为是下一代高比能量锂离子电池负极材料之一。然而，氧化亚硅在充放电过程中由于较大体积变化引起电极结构不稳定，造成性能的衰减。本研究提出一种碳包覆层–氧化亚硅–石墨烯的三明治结构，有效提高氧化亚硅负极材料在充放电过程的结构稳定性。石墨烯和碳包覆层构建出一个围绕氧化亚硅颗粒的三维电子传输网络，不仅提高材料的电极反应动力学过程，而且能均化材料表面的局部电流和电极反应程度，实现材料体积的均匀变化。此外，存在于氧化亚硅和石墨烯之间的硅–氧–碳键可以增强颗粒在石墨烯片层上的附着强度，防止氧化亚硅在嵌脱锂过程中从石墨烯上脱落。得益于上述结构优势的协同作用，碳/氧化亚硅@石墨烯材料表现出优异的循环稳定性，在0.1 C倍率下循环100圈后比容量为890 mAh/g，容量保持率为73.7%。另外，材料经历前35圈电流密度从0.1 C到5 C的逐步上升的充放电循环后恢复到0.1 C的低电流后，仍表现出886 mAh/g的可逆比容量，对应容量恢复率93.7%，表明材料的倍率性能优异。该研究提供一种提高高容量型锂/钠离子电池负极材料结构稳定性的新策略。