特种石墨尾料用作锂离子电池负极的研究

特种石墨尾料具有低灰分、较高的石墨化度和较大的碳微晶尺寸等特点,有望用于锂离子电池的负极材料。通过XRD、SEM和比表面分析仪对特种石墨尾料石墨化处理前后样品的微观结构进行了分析对比,评价了其电化学性能,探讨了特种石墨尾料用于锂离子电池负极材料的可行性及对其进行石墨化处理的必要性。结果表明,特种石墨尾料可以直接用作低端负极材料的生产原料;经过高温石墨化处理后,负极材料的循环性能、首次库仑效率和可逆容量均得到不同程度提升,应用范围进一步扩大。     

轻质、高稳定石墨纸锂离子电池负极集流体

利用氧化石墨可得到具有低密度、高导电性、高热扩散率的石墨纸.本研究发现,利用这样的石墨纸代替商用金属铜箔作为锂离子电池负极集流体,可体现出更好的循环稳定性.商用石墨负极、还原氧化石墨烯(RGO)/MoS2复合负极材料均可通过标准的电极刮涂法和石墨纸直接兼容,得到的极片表现出和在铜集流体上相当的电化学性能.石墨纸集流体可将集流体在负极中的面重量由商用铜箔的8.9mg·cm-2降低至1mg·cm-2以下,大幅度降低了非活性材料在电池中的用量,可望进一步提高电池的综合性能.     

锂离子电池用炭负极材料的研究

介绍了中国电子科技集团公司第十八研究所在锂离子电池炭负极材料方面的研究进展．炭材料包括无定形炭和改性天然石墨两种．无定形炭以竹子为原料于1000℃以下通过真空热解制得,介绍了在提高竹炭首次充放电效率方面取得的进展,目前竹炭的首次充放电效率达到85％以上,可逆容量大于450mAh/g,有望获得实际应用．在改性天然石墨研究方面,介绍了在提高振实密度、用沥青热解炭包覆和化学气相沉积炭处理天然石墨等方面的工作进展,现阶段改性天然石墨的综合性能指标和国外同类产品相当,达到了实际应用的要求．     

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.     

人造石墨对高温固相合成钛酸锂材料性能的影响

为了克服过高的钛酸锂充放电平台导致其能量密度较低的问题,采用充放电平台较低的人造石墨进行改性,增大其能量密度.利用化工生产过程的副产物Ti(SO_4)_2作为Ti源,与Li_2CO_3进行反应后与人造石墨通过高温固相法合成钛酸锂负极材料,采用多种表征手段分析了石墨改性性能提升的原因.实验表明,与LTO理论容量175 m Ah·g~(-1)相比,改性后的材料容量得到明显提升,首次充放电容量达到284. 9 m Ah·g~(-1),且容量保持较稳定.为钛酸锂负极材料的改性提供了一种新的思路,对石墨改性其他材料具有参考意义.     

炭负极材料的炭化制备工艺对锂离子电池充电放电性能的影响

以Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂为炭化预聚体 ,制备出了锂离子电池炭负极材料 ,考察了炭化制备工艺对炭负极材料充电放电性能的影响。实验结果表明 ,采用Ni2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂制备锂离子电池炭负极材料时 ,炭化处理温度并不是越高越好 ,而是在一定温度范围内 ,低温处理样品的充电放电容量反而比高温处理样品的要高 ;在还原性气氛中炭化处理样品的充电放电容量明显高于惰性气氛中炭化处理的样品。实验数据还表明 ,在相同处理条件下 ,树脂炭化产物的粒度越小 ,制备出的锂离子电池炭负极材料的充电放电容量就越大     

炭负极材料的炭化制备工艺对锂离子电池充电放电性能的影响

以Ni^2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂为炭化预聚体,制备出了锂离子电池炭负极材料,考察了炭化制备工艺对炭负极材料充电放电性能的影响。实验结果表明,采用Ni^2 改性的聚苯乙烯阳离子交换树脂和聚苯胺树脂制备锂离子电池炭负极材料时,炭化处理并不是越高越好,而是在一定温度范围内,低温处理样品的充电放电容量反而比高温处理样品的要高;在还原性气氛中炭化处理样品的充电放电容量明显高于惰性气氛中炭化处理的样品。实验数据还表明,在相同处理条件下,树脂炭化产物的粒度越小,制备出的锂离子电池炭负极材料的充电放电容量就越大。     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

合成聚合物衍生硬碳在钠离子电池中的研究进展

在过去的10年里,便携式电子设备和电动汽车的迅速发展引起了人们对电化学储能系统商业化的兴趣.因钠元素在地球上的丰富储备,钠离子电池是目前锂离子电池最有前途的替代品,作为一种新兴的低成本储能技术,在大规模电化学储能中具有较好的应用前景.由于碳材料的原料丰富、成本低廉、具有低的电化学电位,通常是电池负极材料的首选.其中,石墨具备良好的化学稳定性和相对较高的比容量被广泛用于商业锂离子电池.但是由于热力学的限制,钠与石墨的层间化合物不存在,将石墨作为钠离子电池的负极几乎不显示储钠活性,这导致容量的极大损失.硬碳具有可膨胀的石墨烯夹层、合适的工作电压和相对较低的成本,被认为是最有可能实现商业化应用的钠离子电池负极材料.合成聚合物作为硬碳前驱体的重要来源,可以通过调控化学组成结构和工艺条件,实现不同的结构和形貌,以满足不同的性能需求.本文综述了近年来以合成聚合物为前驱体制备硬碳负极材料的研究进展,重点介绍了合成聚合物的种类和制备方法对硬碳材料的微观结构形态的影响,以及形貌结构和电化学性能之间的关系.此外,还探讨了提升硬碳材料电化学性能的关键因素,并提出了未来主要发展的方向,促进钠离子电池实现商业化...     

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.     

氧化硅溶胶对石墨表面的亲水改性

在对石墨进行热处理的基础上,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法和球磨法相结合,对鳞片石墨表面进行亲水改性处理.对热处理前后石墨表面的官能团进行红外(infrared,IR)光谱分析,发现一些疏水基团如酮基、双键等在热处理后消失,出现亲水性羧酸基团.考察改性前后石墨表面亲水性能的变化以及热处理对改性效果的影响.结果表明,改性后石墨表面的亲水性得到较大改善,热处理有利于对石墨表面的改性处理.以改性石墨为碳源,提高浇注料的流动性并降低浇注料的加水量,使用热重分析-差示扫描量热仪(thermogravimetry analysis-differential scanning calorimetry,TGA-DSC)对改性前后石墨的热失重进行表征.结果表明,改性后石墨的热失重率从100%降低至70%,石墨的抗氧化性得到很大提高.扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)及能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析结果表明,改性后的石墨表面形成了致密的网状氧化硅包膜层.     

表面修饰的天然石墨用作锂离子电池嵌锂阳极

针对天然石墨阳极存在的首次充放电效率低这一应用问题,提出了采用聚合物表面修饰石墨的新方法．结果发现：通过在天然石墨表面修饰聚二甲基硅氧烷,加速了石墨阳极表面钝化膜的形成,降低了电极第一周充放电时的不可逆容量损失,从而提高了电极的首次充放电效率．当石墨表面的聚二甲基硅氧烷修饰量为5％时,电极在保持可逆容量基本不变的情况下,第一周充放电效率提高了13％．此外修饰石墨电极的循环性能也得到了显著改善．     

金属Cu对MH/Ni电池储氢合金电极的修饰

为了提高MH/Ni电池储氢合金电极的导电性,运用真空蒸镀法在电极表面镀覆了一层金属Cu膜,利用XRD、XPS、SEM等方法对极片进行了分析,结果表明,在极片表面镀覆一层金属Cu膜不会对储氢合金的体相结构产生影响.电化学性能测试表明:极片经过修饰的电池,内阻降低了32.8%,5 C放电容量增加了190 mA·h, 放电平台电压提高了0.10 V,同时,充电时的内压也有明显降低,充电效率有较大提高.     

石墨/纳米氧化锆复合颗粒的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O为前驱物,采用非均匀成核技术对天然鳞片石墨表面进行改性处理,制备出石墨/纳米氧化锆复合颗粒.考察不同氧化锆加入量对复合颗粒亲水性的影响.结果表明,改性后石墨/纳米氧化锆复合颗粒的亲水性能得到提高.采用Zeta电位测试仪以及TGA-DSC分析仪,分别对改性前后颗粒的表面电位和热失重进行表征.结果表明,复合颗粒的等电点从pH＝2.5位移到pH=5.3.抗氧化性能也得到了一定的提高,氧化失重率从98.9%变为93.1%.SEM及EDS分析结果表明,复合颗粒表面包覆了一层致密的纳米尺度的氧化锆颗粒,其平均粒径为数十纳米.XPS能谱检测进一步表明,复合颗粒表面出现Zr的特征峰,且C1s的电子结合能向高能方向移动了0.4 eV.     

真空-液相法制备沥青炭包覆人造石墨负极材料的研究

以两种煤沥青的四氢呋喃溶液作包覆剂,采用真空-液相法对人造石墨进行沥青炭包覆改性处理,将得到的样品与人造石墨分别进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析测试,并组装电池进行电化学性能测试.结果表明:沥青炭不仅包覆在人造石墨颗粒的表面,而且会填充到其孔隙中使平均孔径减小;沥青炭包覆导致人造石墨近表面区域的无序度增大,但不会改变人造石墨的晶体结构;改质沥青炭包覆人造石墨样品的比表面积从4.27m~2/g降至1.65m~2/g,首次库伦效率提高3.5%,不可逆容量降低10.9mAh/g,循环性能也有所改善.     

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．     

Nano Structure Plays an Important Role in the Present and Future Anode Materials of Li-ion Batteries

1 ResultsLi-ion batteries are the most promising secondary batteries for IT and EV applications, where it is required to increase the capacity and power capability to a great extent. In responding to the demand we have been studied on the anode materials especially paying attention on the improved graphite active materials and modified silicon. In both cases we realized that the nano-structured design plays an important role. In this paper the examples of nano-size structure working in the actual materi...     

磷酸铁锂正极材料的研究现状

磷酸铁锂正极材料具有比容量大、安全性高、性价比高以及循环寿命长等优点,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。论述了橄榄石型磷酸铁锂的晶体结构特征以及充放电反应机制,综述了近年来采用葡萄糖、活性碳和石墨烯等不同的碳源进行碳包覆, 硫离子、镁离子、镍离子、氟离子、钒离子、钠离子和银离子等不同金属离子和非金属离子进行离子掺杂以及蒸发诱导自组装法、碳热还原法和喷雾干燥法等不同合成方法进行材料纳米化等改性方式对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响。最后简要分析了目前改性方法仍存在的问题,并对其前景进行了展望。     

水系锌-石墨电池的研究新进展

水系锌-石墨电池是一种新型的二次电池,基于水系电解液中的阴、阳离子同时参与电化学反应实现储能,因其具有高能量密度、高功率密度和安全廉价等诸多优势,有望成为替代锂离子电池的下一代储能产品。本文综述了近年来水系锌-石墨电池的发展现状,总结了锌负极、石墨正极存在的问题及现有的解决方案,对水系锌-石墨电池的下一步发展进行了预测。