钠离子电池钼基负极材料的研究进展

由于钠离子电池资源丰富,成本低廉,在大规模储能等方面具有很大的发展潜力.负极材料作为钠离子电池重要的组成部分,提升负极材料的性能是研究人员关注的重点内容.由于钼基过渡金属化合物在电化学反应过程中发生多电子转移,可以提供很高的可逆容量,因此钼基过渡金属化合物作为钠离子电池负极材料被广泛关注.从3个方面对钼基过渡金属化合物进行综述,首先,介绍钼基氧化物负极材料的研究进展;其次,介绍钼基硫化物负极材料的研究进展;最后,对开发与应用高性能钠离子电池钼基负极材料进行总结与展望.     

从专利角度分析钠离子电池的产业态势

【目的】钠离子电池在不断的优化调控中，逐步向实际应用靠拢，本研究旨为相关企业的专利战略布局提供技术指引。【方法】从专利角度对钠离子电池的产业态势，综合专利数量、研发团队类型、关键技术点等方面进行分析。【结果】钠电池的正极、负极、电解液为重点产业环节，其中，正极材料的研究团队相对较多，且层状氧化物正极材料的优化备受关注，主要申请人为中南大学、复旦大学及江苏正力新能电池技术有限公司等；负极材料目前较多采用硬碳，申请人主要集中在陕西科技大学、中南大学及华南理工大学等大专院校，相关企业申请量较少；电解液材料中，NaPF6较为常用。【结论】钠离子电池因其性能优势和成本优势备受关注，在锂资源供应紧张的情况下，钠离子电池发展迅速。     

CuSn合金电池负极材料专利技术综述

负极材料是提高锂离子电池比容量的关键材料之一。本文以CuSn合金为例,综述了锂离子电池负极材料的专利研究发展现状,针对CuSn合金的结构及组分改性进行了梳理,为锂离子电池负极材料的改进提供了研究基础。     

碱洗对AB5型贮氢合金电化学性能的影响

Ni-MH电池的性能主要取决于其负极材料贮氢合金的性能[1].由于贮氢合金在充放电循环过程中易粉化、氧化、耐蚀性差,已成为Ni-MH电池使用过程中亟待解决的问题.研究发现,贮氢合金电极的表面状态直接影响着电极的电化学性能,而对贮氢合金进行表面处理是改善负极材料的电化学性能和提高使用寿命的有效手段之一[2].     

锂离子电池Si-Ni负极材料的制备研究

锂离子电池的制备中,材料的选择是非常重要的,好的材料可以让锂离子电池的性能大大提升。本文对锂离子电池SiNi负极材料的制备进行了一些研究探讨,为相关人员提供一些参考思路。     

纳米结构纳米结构SnS_2的制备及其在锂离子电池中的应用

与传统石墨负极材料相比,SnS2由于具有放电平台电压低、理论比容量高等优点,是锂离子电池负极材料研究领域的焦点。本文介绍了不同形貌的纳米结构Sn S2常用制备方法和研究情况,以期为该领域的研究提供一定参考。     

天然鳞片石墨制备石墨烯/SnO_2复合物锂离子电池负极材料电性能研究

采用二次Hummers氧化法,以天然鳞片石墨为原料制备了氧化石墨烯,通过一步微波水热法将氧化石墨烯与SnCl_2原位复合制备石墨烯/SnO_2复合物.以石墨烯/SnO_2复合物为锂离子电池负极材料,研究SnO_2对石墨烯锂离子电池负极材料的影响.结果表明,SnO_2与石墨烯复合可以制备一种高比容量的负极材料,首次放电比容量高达1 581 mAh/g.在1 000 mA/g电流密度下,比容量保持率超过50%;经过大电流充放电后,在100 mA/g电流密度下,比容量保持率仍然能够达到85%.电流密度100 mA/g,循环充放电100次时,可逆容量保持率超过90%.     

大容量锰酸锂动力电池的研制

用尖晶石型LiMn2O4材料做正极活性物质,石墨做负极材料,成功研制额定容量为20 Ah 的4860110型锂离子动力电池.重点讨论了大容量动力型20 Ah锂离子电池的产品设计、质量监控、制造工艺过程和性能检测.特别是研究了电池的功率特性及储存性能.试验表明,大容量4860110型电池1.5 C倍率的放电比功率达140 W/kg,比能量达91.5 Wh/kg,以0.3 C(6 A)循环180次后容量保持率约为91.6%.     

负极预锂化对高倍率锂离子电池性能的影响

以磷酸铁锂为正极、人造石墨为负极,制备高倍率锂离子电池。本研究通过对人造石墨负极与锂电极进行电化学预锂,得到负极预锂的锂离子电池,并进行了一系列电化学性能对比测试,研究了负极预锂对高倍率磷酸铁锂电池首次效率、倍率放电、存储自放电及循环寿命的影响。结果表明,负极预锂可以弥补电池在化成及使用过程中活性锂的损失,提升电池首次充放电效率和循环寿命,降低存储自放电衰减速率。     

锂离子电池硅基负极黏结剂研究:现状、挑战及展望

人们对锂离子电池的容量与寿命提出越来越高的要求.开发具有新型结构和优越性能的聚合物黏结剂,可有效提高电极在循环过程中的机械和电化学稳定性,最终助力实现高性能锂离子电池.本文通过阐述近年国内外围绕硅负极用黏结剂种类、特性及复合体系的研究成果,总结了黏结剂的组成及物化参数对电极电化学性能的影响规律,并展望硅负极黏结剂的发展...     

自支撑SnSe2/碳布柔性负极材料应用于钠离子电池

锡基硒化物具有理论比容量高、导电性优异、成本低等优点，在电化学储能领域具有较好的应用前景．但其循环稳定性低及倍率性能差仍限制其进一步商业化应用．针对这些问题，采用简单的水热-硒化法制备SnSe₂/碳布柔性负极材料，并对其进行了钠离子电池性能的测试．结果表明，制备的电极材料在电流密度为0.1 A·g^-1下，经过100圈充放电循环后，放电容量为541.0mAh·g^-1，且在不同电流密度充放电循环之后可逆比容量仍可高达503.9 mAh·g^-1.     

拉网铜板栅阀控密封铅酸蓄电池的研究

采用拉网铜板栅作为阀控密封铅酸蓄电池(VRLA)的负极,组装了“两正三负”式实验电池。研究了拉网铜板栅对负极活性物质转化过程及对VRLA电池放电容量的影响。结果表明:在低倍率放电情况下,拉网铜板栅VRLA电池可以明显提高电池负极的放电容量;通过EIS研究发现,拉网铜板栅负极具有更好的电化学反应活性;SEM检测结果表明,充电状态下,拉网铜板栅电极中海绵铅结晶颗粒小;放电状态下,拉网铜板栅负极的PbSO4结晶颗粒较小。     

碱洗对AB_5型贮氢合金电化学性能的影响

Ni-MH电池的性能主要取决于其负极材料贮氢合金的性能[1]。由于贮氢合金在充放电循环过程中易粉化、氧化、耐蚀性差,已成为Ni-MH电池使用过程中亟待解决的问题。研究发现,贮氢合金电极的表面状态直接影响着电极的电化学性能,而对贮氢合金进行表面处理是改善负极材料的电化学性能和提高使用寿命的有效手段之一[2]。表面处理的方法很多,其中碱处理具有工艺简单、操作简便、成本较低等优点,而越来越受到人们的重视。碱处理也称为碱洗,是指在碱性溶液中(一般为热碱溶液)浸泡贮氢合金电极,是一种有效的表面处理方法。理论分析和研究结果都表明[3-5],碱处理通常可改变贮氢合金表面的成分,在表面形成富镍层,提高合金电极的放电容量、快速放电能力和循环寿命等,从而改善合金的综合电化学性能。AB5型贮氢合金是目前研究较多也是很有发展前途的Ni-MH电池负极材料之一,但是其理论容量(370mAh/g)限制了其表面处理中昂贵的处理液或高成本、工序繁杂的处理工艺的运用,相对来说,碱处理由于方法简单、价格低廉而有更大的潜力[1,4,5]。本文采用碱洗对AB5型贮氢合金进行表面处理,并对碱洗前后合金的电化学性能进行测试,旨在为进一步改善贮氢合金的综合...     

钛酸铜锂纳米粒子的制备及其电化学性能研究

采用静电纺丝和热处理技术成功制备了新型锂离子电池负极材料钛酸铜锂(Li2CuTi3O8)纳米粒子.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DTA)、循环伏安法(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗(EIS)等测试手段对材料的形貌、结构、物相及电化学性能进行了表征和研究.结果表明所制备的Li2CuTi3O8纳米粒子具有良好的立方尖晶石结构,粒度分布均匀,粒径约为100～200nm.充放电测试显示,当电流密度为25mA g-1时,Li2CuTi3O8纳米材料的首次可逆容量为245.3mAh g-1;且该电极在50,100,200,500,1 000mA g-1的电流密度下循环10次后,放电比容量分别为189.2,186.1,176.9,152.2,127.5mAh g-1当电流密度再回到25mA g-1时,比容量仍然可达到228.6mAh g-1,该材料显示出良好的循环稳定性和倍率性能,有望成为锂离子电池新型负极材料.     

高安全性锂电池研究获新发现为预防电池失控提供启发

2022年3月17日,中国科研团队开创性地在NCM三元电池负极侧发现H-离子的存在,证实了该组分与电解液具有较差的热兼容性,为诱导电池升温过程中链式放热反应的主要触因.另外,该研究对Li-S体系热失控路径的细致剖析将为构建下一代高比能、高安全性电池体系提供有益启发.     

镍钴水滑石纳米笼/GO复合材料在锂离子电池负极中的应用

近年来,水滑石(LDH)材料因其组成、结构和形貌易于调节,具有丰富的活性位点,被认为是高性能锂离子电池(LIBs)负极的替代材料,然而水滑石作为负极仍存在电导率差和结构易聚集等问题．于此同时,金属有机框架(MOFs)及碳基材料也由于其优秀的孔隙率、比表面积以及良好的电导率在储能领域得到了广泛的关注．考虑到这二者有望对LDH的主要缺陷有所改进,提出了将原位沉淀、化学刻蚀法和静电吸附法相结合,使镍钴水滑石纳米笼(H-(Ni,Co)-LDHP)能够固定在GO上,从而得到镍钴水滑石纳米笼/氧化石墨烯复合材料(H-(Ni,Co)-LDHP/GO)．这种GO上密集分布的中空纳米结构更能有效抑制水滑石纳米片的聚集,并有利于锂离子的脱嵌．H-(Ni,Co)-LDHP/GO纳米复合材料作为锂离子电池的负极,在电流密度为50m A·g^-1下,循环第一圈库伦效率可达68%,循环50圈后电容保留率为68.4%.     

锂离子电池SEI成膜添加剂的研究

开发高效优质的固体电解质界面（SEI）成膜添加剂是提高锂离子电池性能的一种经济而有效的途径.本文从SEI成膜添加剂成膜机理的角度,分析和评价了已有的还原型添加剂、反应型添加剂及修饰型添加剂的作用效果;综述了理论计算在锂离子电池SEI成膜添加剂研究中的应用,并提出了＂理论设计、材料合成、性能评估＂三个研究环节无缝连接锂离子电池中SEI成膜添加剂创新研发的新思路.     

低锑合金及板栅压铸工艺在生产中的应用

以高锑铅合金作为板栅材料的矿灯电池,存在正极易腐蚀、负极自放电、析氢量大、耗水量大的现象。研究证明,当舍金中锑含量在2％左右时,合金寿命、性能最优。将低锑舍金及板栅压力铸造技术应用于铅酸蓄电池矿灯的生产,将大幅提高矿灯的循环寿命及其少维护、免维护性能。     

电解液添加剂对可充碱锰电池负极电化学性能的影响

除了正极改性掺杂以提高MnO2的可逆性外，制备无汞可充碱性锌锰电池的另一个技术关键就是如何降低负极锌膏的自腐蚀，抑制充电时负极枝晶的出现。通过析氢实验、短路实验以及循环伏安实验，探讨在电解液中加入三乙醇胺（TEA）等添加剂对负极锌膏电化学性能的影响效果。实验结果表明，电解液中加入0.1％的三乙醇胺（TEA）可明显降低负极锌膏的析气量，同时可抑制枝晶生长，显著提高电池的循环寿命，同时从理论上分析和探讨了三乙醇胺（TEA）的作用机理。     

矿山机车用中等功率型锂离子电池制备技术

分别以LiFePO4、人造石墨为正、负极活性物质,成功研制出可替代铅酸电池用于矿山机车、额定容量为23 Ah的中等功率4866135型方型钢壳锂离子电池．针对矿山机车使用工况,提出了锂离子动力电池的设计依据和各项工艺参数,重点研究了电池的荷电特性、功率特性和安全性能．测试结果表明,4866135型锂离子电池5 C倍率的持续放电质量比功率高达354.6 W/kg,1 C循环450周,容量保持率在86%以上．安全性能测试表明,电池可靠性高,各项技术指标均达到了设计要求．