新能源专业钛酸锂负极的制备与锂电性能测试实验教学设计

综合实验课程以“锂离子电池”这一研究和发展热点为主题,依托新能源专业,以工程实际问题为切入点,采用固相合成法制备了锂离子电池用钛酸锂负极材料,并进行表征和电化学性能测试。教学设计围绕以学生为中心、以成果为导向的理念,与新能源材料合成与制备、材料分析测试方法等课程相结合。教学内容涉及材料制备与表征、电极制备与电池组装、性能测试与结果分析。该教学实验的设计和实践有助于学生深化理论理解,掌握基本的锂离子电池制作流程和测试方法,进一步认识所学课程在新能源领域发展中的重要作用,提高专业认同感、自主思考能力和创新意识。     

锂离子电池的工作原理及其主要材料

本文介绍了锂离子电池的发展概况，并从电化学角度阐述其充放电过程的工作原理。同时，对构成锂离子电池的主要材料：正极材料，负极材料，电解质材料和隔膜进行了初步介绍。     

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.     

Development on Synthesis Methods for Nano-Materials of Cathode for Lithium Ion Battery

纳米材料具有独特的物理和化学性质。纳米技术的应用为开发高能量和高功率的锂离子电池多元化发展提供了方向,成为锂离子电池电极材料发展的重要途径。本文介绍了纳米级锂离子电池正极材料的各种合成方法及电化学性能,如：固相法喷雾干燥法、微波合成法、溶胶凝胶法、冷冻干燥法等,指出电极材料纳米化应用中的问题并给出建议,展望了纳米正极材料实用化的美好前景。     

氯代磷酸酯作为锂离子电池电解液阻燃添加剂的性能研究

为了提高锂离子电池电解液的热稳定性,使用氯代磷酸酯磷酸三（1-氯2-丙基）酯TCPP和磷酸三（2-氯乙基）酯TCEP作为锂离子电池电解液阻燃添加剂,研究其对锂离子电池电解液热稳定性和电化学性能的影响．循环性能测试、循环伏安法、交流阻抗等电化学分析表明：TCEP和TCPP与正极材料LiNi0.8Co0.2O2有很好的相容性,有良好的电化学稳定性;而对负极石墨材料则有一定的剥离现象发生．微量量热实验表明TCEP和TCPP的加入能提高电解液的热稳定性．     

锂离子电池正极材料合成与表征教学实验设计

结合功能材料专业实验教学需求和当前的科研工作,以锂离子电池正极材料磷酸铁锂的水热合成过程为研究对象,设计了包含材料制备、表征、性能测试等多个基础实验环节的专业综合型实验。其特点是:指导学生完成材料合成过程中系列样品的取样点的设计,有利于学生形成科学的研究思路;对系列样品进行晶体结构与形貌的比较与分析,强化了材料科学基础理论的应用教学。该实验课程突出强调了培养学生观察、思考、分析和解决问题的能力,使学生充分了解了科学研究的基本步骤和方法。该实验简单实用的取样设计、综合的分析方法,对于其它功能材料的研究与教学同样具有参考价值。     

氟化锂及氮化亚铜人工固态电解质膜对锂离子电池正极三元材料的改性

在锂离子电池充放电过程中,电解液与电极材料发生反应,形成的固态电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)随着充放电次数的增加而变厚,这将降低电池的循环稳定性。所制备的人工固态电解质膜(a-SEI)可改善锂离子电池的循环稳定性,其主要成分为使用液相法制备的氟化锂(LiF)、氮化亚铜(Cu 3N)纳米颗粒。通过两种不同路径,将两种纳米颗粒先后在锂离子电池正极三元材料LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2(NCM811)电极片表面和活性材料颗粒表面涂覆生成一层a-SEI。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等材料表征和电化学分析方法,解析a-SEI对锂离子电池循环稳定性的影响。结果表明,NCM811材料表面包覆Cu 3N作为a-SEI的电化学性能最好,相比纯NCM811材料,50周循环后的容量保持率可提升26.5%。     

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.     

CuO微米梭的制备及其电化学性能研究

尽管各种各样的CuO纳米结构已被广泛应用于锂离子电池负极材料的研究,但将CuO微米梭作为锂离子电池负极材料却鲜有报道. 运用简单的溶剂热法制备大量的CuO微米梭,并用作锂离子电池负极材料. 实验表明,CuO微米梭在电流密度为100 mA g-1下充放电循环100次后,放电容量依然保持在484 mAh g-1. CuO微米梭优异的电化学性能归功于其独特的梭形结构. 这种结构在锂离子电池充放电过程中可以缩短锂离子和电子的传输距离,缓解体积膨胀效应.     

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。     

CuO作为锂离子电池负极材料的研究进展

负极材料是影响锂离子电池性能的主要因素,CuO材料由于其理论比容量高(670mAh/g)、化学和热稳定性好、易合成、资源储量丰富及环境友好等优点备受人们的关注.主要对CuO材料作为锂离子电池负极材料的储锂机理、制备方法和对材料进行改性提高其电化学性能的方法进行综述,展望了CuO电极材料的研究趋势和发展前景.     

锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2的溶剂热合成与电化学性能

采用溶剂热法合成锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2合金粉末并研究了该合金粉末作为新型锂离子二次电池负极材料的电化学性能。合成的合金粉末经过了XRD和FESEM的表征,采用Li/LiPF6(EC DMC)/Ni3Sn2模拟电池测定合成的合金粉末的电化学性能。研究表明,该合金粉末的首次可逆容量为136mAh.g-1,退火后的合金粉末表现出更好的循环稳定性。     

纳米材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池的核心是选择高能储锂电极材料,纳米材料以其独特的物理化学性能应用作为锂离子电池电极材料,具有减小极化,增大充放电电流密度,提高放电容量和循环稳定性等优点,有利于高性能、高容量和高功率电池的发展。纳米电极材料具有非常广阔的应用前景,但目前已有的研究基本处于实验开发阶段,且主要集中在制备方法上,其微观结构和电化学性能沿需进一步研究探讨。     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

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。     

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状,探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先,设计合成了6,13-双（双4-溴苯基亚甲基）并五苯化合物,并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化,以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知,多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能,由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外,对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控,可以促进有机材料在锂离子电池中的应用,最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.     

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:嵌入理论的成功实践

锂离子电池为将嵌入理论付诸实践的一个成功的实例．综述了锂离子电池的原理、电化学反应、组成、电化学行为、特征以及其最近的进展．     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2的溶剂热合成与电化学性能

采用溶剂热法合成锂离子电池负极材料纳米M3Sn2合金粉末并研究了该合金粉末作为新型锂离子二次电池负极材料的电化学性能。合成的合金粉末经过了XRD和FESEM的表征，采用Li／LiPF6（EC＋DMC）／Ni3Sn2模拟电池测定合成的合金粉末的电化学性能。研究表明，该合金粉末的首次可逆容量为136mAh·g^-1，退火后的合金粉末表现出更好的循环稳定性。