量子化学原理在锂离子电池研究中的应用

锂离子电池的发展强烈地依赖于相关材料的性能,因此对材料进行理论设计以寻找具有特定性能的材料以及对电池充放电过程中有关现象的理论解释已经成为材料研究的迫切要求.量子化学和现代计算技术的发展,已基本上能满足这一要求.本文综述了近年来量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.重点评述了量子化学原理在锂离子电池电极材料平均插锂电压的预测、锂的嵌入-脱嵌机理研究、锂离子电池正极材料晶格畸变的研究以及其它物理化学性质的理论计算中的应用.     

超声浸渍包覆天然石墨的电化学性能

首次使用超声浸渍法在天然石墨表面包覆热解炭用作锂离子电池负极材料，使用恒电流充放电和粉末微电极的循环伏安方法研究了这种复合材料的电化学嵌脱锂性能．结果表明，超声浸渍有利于天然石墨的均层包覆和深度包覆，可以改善天然石墨的界面性质，防止溶剂化锂离子插入石墨层间造成的结构层离，提高了天然石墨用作锂离子电池负极的电化学性能．共溶剂的种类和性质影响包覆石墨电极的嵌脱锂性能，在不同共溶剂的EC基电解液中，DMC表现出与包覆石墨最佳的相容性．     

共溶剂对石墨电极界面SEI膜成膜机制和膜性能的影响

在锂离子电池负极材料中 ,石墨类炭材料具有优良的嵌脱锂性能、充放电电位平台低且平稳、循环性能稳定等突出优点 ,仍然是目前锂离子电池的首选负极材料 .本文选用具有良好贮锂结构的人工石墨为研究对象 ,组配了 6种常用的电解液体系 ,考察了石墨电极在不同化学组成的液体非水电解质体系中的电化学嵌脱锂性能 ,确定了电极界面SEI膜的化学组成 ,探讨了共溶剂对电极界面SEI膜成膜机制和膜性能的影响 .以碳酸乙烯酯 (EC)为主体溶剂 ,分别与共溶剂组分二甲基碳酸酯 (DMC)、二乙基碳酸酯 (DEC)、二甲氧基乙烷 (DME)按1∶1混合 ,使用无水L…     

Sn-Co薄膜电极界面过程原位傅里叶变换红外光谱表征

锂离子电池的界面反应对电池的循环性能、寿命、化学和物理稳定性,以及不可逆容量有重要的影响.运用显微傅里叶变换红外光谱(microscope FTIRS,MFTIRS)深入地研究了Sn-Co电极的界面反应和过程.结果表明,原位显微傅里叶变换红外光谱可清楚地给出Sn-Co合金的嵌锂和脱锂过程中的溶剂化和去溶剂化信息.     

直接回收锰酸锂制备超级电容器MnS材料的研究

本文通过将锂离子电池正极废料锰酸锂转化为超级电容器材料MnS的方法来进行锰酸锂废料的再生利用。将正极废料溶解浸出后,调整废料浓度并加入硫源,水热得到MnS材料。X射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及比表面分析仪测试的结果显示,水热法制备的MnS呈现良好的晶体结构,并具有较好的电容器特性。探究不同Mn2+浓度对最终产物性能影响发现:浸出液中Mn2+的浓度对最终产物的形貌、比表面积均有影响。其中当Mn2+浓度为0.5 M时,可以得到三维花状辐射结构。该辐射结构有利于提升电解液与材料之间的表面接触,从而促进材料电容性能。该种思路为锂离子电池正极材料的回收提供了新的思路,值得进一步的深入探究。     

LiNi0.85-xCoxMn0.15O2电化学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算了空间群为R-3M,具有层状结构的LiNi0.85-xCoxMn0.15O2的带隙、分波态密度、嵌锂形成能和晶胞体积.计算结果表明LiNi0.65Co0.2Mn0.15O2具有较高的可逆容量,又具有较好的电池性能,为该系列金属氧化物中较为理想的锂离子电池正极材料,与文献的结果相比较,我们发现理论计算结果与实验结果有较好的一致性.本文采用CASTEP中原子混合实现镍钴含量的变化后,分析了LiNi0.85-xCoxMn0.15O2的物理性质及电化学性质.揭示了镍钴含量变化对材料作为锂离子电池正极材料的性能的影响,进而为寻找新的正极三元材料提供理论指导.     

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。     

碳纳米管掺杂及其应用技术研究进展

作为一维纳米材料,碳纳米管(CNT)在电极材料、催化、吸附等诸多领域得到了广泛应用。为了改善CNT的电学、电化学、电催化等性能,可通过掺杂其他元素或化合物对其进行改性。本文综述了近年来CNT掺杂技术及其在燃料电池、锂离子电池、电容器和传感器中的研究进展。掺杂后的CNT常被用作燃料电池电极的催化剂或催化载体,增强了电极的电导率和稳定性;掺杂CNT结合锂盐制备的锂离子电池电极材料,可提高电极和电解质的导电性,最终改善锂离子电池的电化学性能;作为电容器的电极材料,掺杂CNT可提高离子和电子的传输效率,从而提高电容器的能量密度和功率密度;由掺杂CNT制备的复合薄膜作为传感材料,可使其表面活性位点增多,从而增强传感器对目标分析物的响应速度,改善传感器的灵敏度。     

两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响

采用磷酸铁锂作为正极材料,分析两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响.结果显示采用阶梯式化成的锂离子电池正极材料的比容量要比阶梯式化成的比容量高3 mAh/g左右,并且整个电池的充放电效率也要略高.从SEM图,没有发现不同,但是从XPS分析,阶梯式化成后锂离子电池负极CMS表面Li+含量明显要比恒流式化成要高,并且F和P峰明显要比恒流式化成更加复杂.     

LiCoO2的化学分解浸取过程

废旧锂离子电池中钴的含量较高．钴具有较强的毒性,且资源稀少．为此,研究了废旧锂离子电池的湿法回收工艺过程,并分析了废旧锂离子电池中钴和锂在硫酸溶液中的漫取过程动力学．采用了解体电池塑料外壳、钢壳、正负极材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)分离铝箔与正极活性材料以及硫酸浸取钴与锂的回收工艺．结果表明,铝片的回收率接近100％,钴和锂的浸取率均超过99．6％,同时分析了漫取过程中的工艺参数对钴和锂的漫取率的影响．     

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.     

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。     

聚合物锂离子二次电池

聚合物锂离子二次电池是一种新型锂离子电池，既具有锂离子电池的优点又具有易于薄型化和改变形状的特点，符合便携式电器小型化趋势的要求，已成为电池研究开发的又一热点，本从贝尔塑料锂离子电池出发，着重综述了凝胶电解质锂离子电池应用研究现状。     

The Effect of Pore Size of Nanoporous Material for Lithium Ion Batteries

1 Results 3-dimensionally ordered mesoporous materials have been used as electrode materials for lithium ion batteries to improve their electrochemical performance by decreasing the polarization during cycling.Our synthesize nanoporous TiO2 particles without substrate present enhanced cycle performance compared with that of previous reports[1]. Here we report our results referring to that nanoporous TiO2 materials with different pore sizes exhibit different electrochemical performance.The detail procedu...     

软包装锂离子电池性能研究

研究了以塑料包装取代金属外壳所实现的新型软包装锂离子电池的电化学性能.从软包装锂离子电池的倍率放电性能、电池的高低温放电能力和充放电循环稳定性等方面的研究表明,软包装锂离子电池具有良好电化学性能.软包装锂离子电池既不同于金属外壳锂离子电池,也不同于聚合物锂离子电池,是锂离子电池的一种新型设计.     

锂离子电池的关键材料及其发展

锂离子电池的发展与其负极材料、正极材料和电解质材料的发展相关。本文对锂离子电池的关键材料及其发展进行阐述,以便能够更好的研究和改善电池的性能。     

Separators for Lithium Ion Batteries

1 Results A separator for rechargeable batteries is a microporous membrane placed between electrodes of opposite polarity, keeping them apart to prevent electrical short circuits and at the same time allowing rapid transport of lithium ions that are needed to complete the circuit during the passage of current in an electrochemical cell, and thus plays a key role in determining the performance of the lithium ion battery. Here provides a comprehensive overview of various types of separators for lithium io...     

高性能锂离子电池SiO/C复合负极材料研究

以SiO为硅源,柠檬酸为碳源,通过高能球磨和高温热解制备了一种循环性能优异的锂离子电池SiO/C复合负极材料.采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的物相和形貌进行了表征.具有孔状结构的柠檬酸热解碳对纳米SiO不仅具有良好的包覆效果,也能有效缓冲电化学嵌脱锂过程中硅颗粒释放出来的体积变化.电化学性能测试表明,SiO/C复合负极材料电极循环100次后容量仍高达803.1mA.h/g,容量保持率为89%.     

锂离子电池工作的数学模型及特征概述

通过分析锂离子电池的数学模型,寻找变量之间的逻辑关系,总结出了锂离子电池的特性,实现了对锂离子电池系统规律的揭示与把握,有助于优化锂离子电池的生产与发展．