铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe₂O₃和Fe₃O₄,理论容量分别为1007 mA·h·g^-1和924 mA·h·g^-1.关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

锂离子电池用硅负极材料的研究进展

硅基材料具有较高的储锂比容量,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极在充放电过程中巨大的体积效应以及较低的电导率限制了其商业化应用。目前,提高硅负极性能的措施主要包括:材料纳米化、复合化以及结构特殊化等。本文报告了近年来硅基材料作为锂离子电池负极材料在纳米化、复合化及结构特殊化等研究领域的最新研究进展,并展望了硅基材料作为锂离子电池负极材料的发展前景。     

Fe2O3在锂离子电池负极材料中的研究进展

近年来,锂离子电池被广泛地应用于便携式电子设备和手机,并且对于诸如电动汽车等更高要求的应用而言具有巨大的潜力。作为锂离子电池负极材料,Fe₂O₃是最有可能替代石墨的过渡金属氧化物之一。因其具有高的理论比容量（1 007 mA·h·g^-1）、储量丰富、安全性能好、无毒、环境友好和成本低等一系列优点,被广泛应用于气体传感器、催化和锂离子电池电极材料等领域,是一种具有巨大潜力的电极材料。介绍了锂离子电池的基本结构组成和工作原理,综述了Fe₂O₃的储锂机制和制备方法,总结了近年来Fe₂O₃以及它的复合物作为锂离子电池负极材料的研究进展。     

锂离子电池二氧化锡负极材料研究进展

由于以碳为负极材料的锂离子电池(LIBs)已很难满足高性能电子产品对高能量密度的需求,因此研究新的锂离子电池负极材料成为近年来主要的研究方向。在金属氧化物中,二氧化锡(SnO_2)以其较高的理论比容量(782 mAh/g)引起了广泛的关注。首先概述了SnO_2的不同形貌如纳米颗粒、纳米棒、纳米片、纳米微球等在锂离子电池方面的特性;然后阐述了通过掺杂或修饰改善其结构及电化学性能;最后展望了SnO_2基负极材料的纳米结构设计与改进在锂离子电池领域面临的挑战。     

锂离子电池负极材料力学行为研究进展

 可充电锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。随着其应用领域的快速发展,迫切需要进一步提高其能量密度。本文综述对目前广泛研究的高能量密度负极材料（如硅、锗）在充/放电过程中力学行为的研究进展;基于最新实验手段及数值模拟方法,介绍负极材料由于电化学-力学耦合所造成的变形和破坏,并讨论相关技术在其他电池系统研究中的应用。     

高容量型锂离子电池硅基负极材料的研究进展

硅基负极材料由于其具有高容量而被广泛研究,该材料在充/放电过程中巨大的体积变化、低的循环寿命和初始库仑效率阻碍了其商业化应用. 本文分析了硅基负极材料的工作原理,回顾了其在脱/嵌锂过程中的晶体结构、表面/界面的变化以及提高其电化学性能的方法,讨论了锂离子电池硅基负极材料的前景.     

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.     

生物模板法制备Mn_2O_3及其用于锂/钠离子电池负极材料研究

为提高动力电池的能量密度,以树叶模板法制备了具有多孔分级结构的Mn_2O_3材料.通过X射线电子衍射技术和扫描电子显微技术分别对材料的晶体结构和表面形貌进行了研究,结果表明制备的G-Mn_2O_3材料具有丰富的孔结构和较小的一次粒径.将制备材料作为锂离子电池和钠离子电池负极材料应用,并对材料的电化学性能进行了研究,与粉末Mn_2O_3材料相比,模板法制备的Mn_2O_3材料在锂离子电池中具有优异的电化学性能.     

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.     

钛基材料用于锂硫电池正极改性研究进展

锂硫电池因其高比容量、高能量密度和低成本等特点已被视为超越锂离子电池的下一代可充电电池。由于反应产物可溶性多硫化物的穿梭效应和循环中硫电极的体积膨胀导致电池的循环寿命较差。为了解决锂硫电池中存在的问题,研究人员开发了多种纳米结构的金属材料。总结了利用钛元素和钛基化合物（包括钛基氧化物、钛基硫化物和钛基氮化物）与硫的反应形成牢固化学键,通过金属基复合材料的结构设计来提升锂硫电池的综合性能。     

Nanostructure designing and hybridizing of high-capacity silicon-based anode for lithium-ion batteries

Lithium-ion batteries have long been used in electronic products and electric vehicles, but their energy density is slowly failing to keep up with demand. Because of its extraordinarily high theoretical specific capacity, silicon is regarded as the most potential next-generation anode material for practical lithium-ion batteries. However, its unavoidable volume expansion issue can cause electrode deformation and loss of electrical contact during cycling,resulting in significant performance reduc...     

2019年熔盐电解法制备硅基能源材料热点回眸

 介绍熔盐电解法制备硅材料及其在能源领域的应用，并回顾其2019年的基础研究进展。熔盐电解方法可以在较温和的温度下通过电化学还原氧化硅实现硅纳米材料的大规模制备，得到的硅纳米材料纯度和形貌可控，能够用于硅基光伏材料以及锂离子电池负极材料。     

超级电容器电极材料的结构设计

超级电容器由于具有功率密度大和循环寿命长的优势受到了广泛的关注.电极材料是超级电容器的核心部分,是发展高性能超级电容器的关键要素.电极材料的组成、晶体结构、微纳结构形态等对其电化学性能具有重大影响.赝电容电极材料的性能与晶体内部的孔道结构密切相关,具有大孔道的电极材料其比容量明显高于只含有小孔道的电极材料.合理调控电极材料微纳结构形态如设计多孔结构、中空结构有利于增大电极的电化学活性表面,进而获得更多的电荷存储量,是提高储能性能的有效途径之一.将赝电容电极材料与导电基体复合生长可以提高材料整体的电导率,进而提高材料的比容量与倍率性能.通过对超级电容器电极材料结构的合理设计进而实现其储能性能的提高已经成为电化学储能领域的研究热点,对于推动超级电容器的发展具有重要意义.     

氮化硼复合石墨毡及其氧还原电极的电化学性能研究

为了提升石墨毡作为氧还原电极的电化学性能,将五硼酸铵热解生成氮化硼原位复合至石墨毡碳纤维上,具体探究了不同比例氮化硼/石墨毡复合材料用作锂—空气电池的氧还原电极时的电化学性能,其中10%比例下氮化硼/石墨毡的电化学性能最佳,主要表现在首次深度放电容量较原始石墨毡提升了20%,首次放电充电的氧还原反应和氧析出反应极化降低了约0.3 V.该方案操作简便,成本低廉且绿色无污染,对锂空电池性能的提升有较好效果.     

锂离子电池能源材料研究进展

能源材料是指能源的开发、运输、转换、储存和利用过程中的材料,其中锂离子电池材料是应用和开发前景最好的一种能源材料.改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的电极材料.总结上海大学环境与化学工程学院在新型电极材料领域的研究进展,其中包括锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、碳纳米材料、碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料、氧化钴/碳复合纳米材料、氧化镍/石墨烯复合纳米材料,并对该类材料的发展趋势进行展望.     

通过在用作电极的纳米片表面设置致密介孔来优化电池寿命和容量

Nanosheets with mesopores on the surface have been prepared using molybdenum trioxide (α-MoO₃). The effect of mesopores on the performance of the electrode remains elusive. The MoO₃ nanosheets obtained in this study exhibited great battery performance, including good capacity, prolonged recycling life cycles, and excellent rate performance; e.g., 780 mAh/g when charged under a super high current-density of 1000 mA/g. These nanosheets demonstrated excellent stability, maintaining a capacity of 1189 mAh/g after 20 cycles, and 1075 mAh/g after 50 cycles; thus preventing the capacity to decrease to values under the scanning rate of 100 mA/g. These high-purity MoO₃ nanosheets are well-ordered and have dense mesopores on the surface; these micropores contribute to the excellent electrode performance of the host electrode materials; the performance parameters include prolonged battery life and capacity. Setting mesopores or active sites on the electrode surface can be an alternative way to obtain stable electrodes in the future.     

Effect of modified elastomeric binders on the electrochemical properties of silicon anodes for lithium-ion batteries

Silicon has been investigated intensively as a promising anode material for rechargeable lithium-ion batteries. The choice of a binder is very important to solve the problem of the large capacity fade observed along cycling. The effect of modified elastomeric binders on the electrochemical performance of crystalline nano-silicon powders was studied. Compared with the conventional binder (polyvinylidene fluoride (PVDF)), Si electrodes using the elastomeric styrene butadiene rubber (SBR) and sodium carboxymethyl cellulose (SCMC) combined binder show an improved cycling performance. The reversible capacity of the Si electrode with the SCMC/SBR binder is as high as 2221 mA·h/g for 30 cycles in a voltage window between 0.005 and 2 V. The structure changes from SEM images of the silicon electrodes with different binders were used to explore the property improvement.     

硫化氢间接电解制氢电极材料性能研究

研究了硫化氢间接电解制氢过程中电极材料的性能，考察了不同阴极材料上镀铂厚度、镀铂方式对电极电化学性能的影响，并对阳极材料进行了筛选。实验结果表明，石墨可以作为电解反应器的阳极材料；阴极材料选择石墨载体上离子溅射镀铂，铂层厚度为0．01μm时具有较好的综合性能，但考虑电解反应器的能耗及镀铂成本，阴极可采用无镀层的石墨材料。