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.     

覆银硅微通道板用于三维锂离子电池负极研究

采用光辅助电化学刻蚀和无电镀银方法,制备出一种可用于三维锂离子电池的覆银硅微通道板(Ag/Si-MCP)负极结构.利用XRD和扫描电镜(SEM)对材料特性进行表征;并在氩气氛保护下以锂片为对电极封装为CR2025半电池,采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)及交流阻抗法(EIS),对银覆盖层对电极性能的影响进行了细致的分析.在0.02 V～1.5 V电位(vs.Li+/Li)范围内以10 mA·g^(-1)电流密度进行恒流充放电测试.样品在首次充电(硅的锂合金化)过程中获得高达3 484.7 mAh·g(-1)电流密度进行恒流充放电测试.样品在首次充电(硅的锂合金化)过程中获得高达3 484.7 mAh·g^(-1)的比容量值,且在首次充放电循环中库仑效率达到95.97%.并在随后的循环中,表现出优于未经覆银处理的硅微通道电极的性能.     

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。     

硅碳复合结构对锂离子电池负极电化学性能的影响

以晶硅太阳能电池生产过程中的晶硅切削废料为原料、以壳聚糖(Chitosan, CTS)为碳源,通过液相包裹和低温热解工艺制备了具有较大孔隙的硅/硬碳复合材料(Si@CTS).对比研究了Si@CTS及Si@CTS混合石墨后(Si@CTS/G)分别作为锂离子电池负极的电化学性能.结果表明,具有孔隙和互联结构的Si@CTS负极首次放电比容量可达到1 672.8 mAh/g,首次库伦效率达到了84.45%;在循环100圈之后Si@CTS放电比容量保持在626.4 mAh/g.进一步,将Si@CTS作为高容量活性物质添加至石墨中,研磨混合后制得的Si@CTS/G复合负极表现出良好的稳定性,在循环100圈之后放电比容量为698.1 mAh/g,对高容量高稳定性硅碳负极批量化生产和应用具有重要意义.     

锂离子电池研究现状

锂离子电池和传统的蓄电池比较起来,不但能量更高,放电能力更强,循环寿命更长,而且其储能效率能够超过90%,以上特点决定了锂离子电池在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景。本文对对锂离子电池的正极材料、负极材料、电解液等方面的研究现状进行探讨。     

Si/C复合材料的制备及作为锂离子电池负极的性能研究

硅基材料以其超高的理论容量(～4 200 mAh/g,Li4.4Si)受到广泛关注. 但是锂的嵌入会造成硅的晶格结构发生巨大变化(>300%),并逐渐粉化,导致材料循环性能很差. 该研究通过高能球磨、水热以及焙烧等处理方法制备Si/C复合材料,有效改善其性能.     

具有微纳结构的FeS_2的制备及其储锂性能研究

金属硫化物具有较大的理论容量,有望成为下一代的锂电池负极材料,但是充放电过程中材料发生严重的膨胀/收缩、晶体粉化,使得材料的比容量迅速衰减.本文以铁醇盐为原料制备具有花状微纳结构的FeS_2,以达到抑制材料粉化效果.结果显示,300℃热处理得到的FeS_2样品能够充分保持中间体铁醇盐的花状微纳结构,结晶度高.450℃处理得到的样品表面为多孔状结构,而800℃处理未得到目标产物,样品分子式是Fe_9S_(10).电化学测试结果表明:300℃所得产物具有1 484.3mA·h/g的放电比容量,高于450℃的产物(1 326.7mA·h/g);在电流密度为200mA/g条件下,100次充放电循环后,300℃所得产物的放电比容量为480.8mA·h/g,远高于450℃所得产物的放电比容量(215.8mA·h/g).研究结果表明具有花状微纳结构对材料的粉化现象有较好的抑制作用.     

锂离子电池负极中一步球磨硅碳材料的应用

近年来,硅基类材料的高理论比容量使其在能源存储尤其锂离子电池电极材料的应用受到了广泛的关注。通过简单的高能球磨法制备了硅碳(Si/C)复合材料,同时对比了采用不同硅碳比例进行球磨后的复合材料的形貌及性能情况。球磨Si/C复合材料在作为锂离子电池负极时展现了较好的电化学性能,与碳的复合有效抑制了合金硅材料在充放电过程中由于体积膨胀导致的容量快速衰减,同时,碳硅的混合比例对其电化学性能也起到了较大的影响。通过简单一步球磨方法和调控硅碳比例制备高循环稳定性和高容量的改进方式为硅基类材料在锂离子电池中的实际应用拓展了更大的空间。     

锂离子电池多孔硅／碳复合负极材料研究

以硅粉、镁粉和葡萄糖为原料,采用高温固相烧结工艺及水热法制备了循环性能优异的锂离子电池多孔硅／碳复合负极材料．利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对样品物相和微观形貌进行表征,研究了无定形碳包覆量对产物电化学性能的影响．无定形碳的存在,不仅对多孔硅粉的三维孔隙结构起到了支撑作用,也可有效改善复合材料的导电性能并有效缓冲电化学嵌／脱锂过程中多孔硅颗粒所产生的体积效应．电化学性能测试表明,10次循环后,多孔硅／碳复合负极材料平均每周次容量衰减为0．41%,100次循环后其可逆容量仍可维持在608．7mA·h／g．     

锂离子电池电极材料的研究进展

综述了国内近年来锂离子电池的正极和负极材料的研究进展，对正极材料中LICoO2，LiNiO2和LiMnO4，负极材料中的碳素和非碳素材料以及合金等的研究现状及发展趋势分别作了评述.。     

锂离子二次电池铜锡合金负极研究进展

与碳负极材料相比,锡基合金材料具有高容量、高密度的优势,有望成为新一代高容量锂离子电池的首选负极材料。Cu-Sn合金是研究最为广泛的锡基合金材料之一。综述了近年来该领域的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

锂离子电池纳米负极材料的研究和开发

综述了纳米材料在负极材料方面的最新研究和开发进展,主要包括纳米金属及纳米合金、纳米氧化物、碳纳米管、具有纳米孔结构的无定形炭材料和天然石墨．由于纳米材料的特有性能,它们的可逆容量均高于目前商品化的负极材料．纳米合金负极材料的实业化存在问题,特别是循环稳定性．碳纳米管则由于制备和纯化,成本过高,规模化生产不容易实施,同时理论方面也有待于进一步的研究,以期提高其电化学性能．具有纳米孔的无定形炭材料的制备温度低,而且容量也比较高,但是对于产业化而言,循环性能和电压滞后现象有待于改进．具有纳米孔的天然石墨负极材料不仅容量高、制备比较简单、成本低,而且具有良好的循环性能,可望达到产业化的要求．     

Soft Chemical Synthesis of Novel Oxide Electrode Materials for Lithium-ion Batteries

1 Results Low-temperature synthetic techniques called “chimie douce“ have resulted in major developments in the field of solid state chemistry of transition metal oxides. The systematic study of oxide bronzes in the period 1950-1980 paved the way to further advances in the solid state chemistry of oxides, including the alkali metal intercalation(deintercalation chemistry by soft chemical and/or electrochemical methods. These techniques also gave access to new metastable compounds such as several new f...     

锂离子电池负极材料商业化尖晶石型Li4Ti5O12的改性研究

首次采用超声处理的方法对商业化的尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12)进行改性,并对其电化学性能进行研究。扫描电镜结果显示,与未进行改性的Li4Ti5O12相比,超声改性的材料的粒径更小、分散性更好。另外,超声处理的材料具有更大的比容量和更好的循环性能。超声处理的尖晶石型Li4Ti5O12在1 C和5 C电流下,200次时充电比容量分别为144.7 mAh/g和115.4 mAh/g,分别为首次容量的95.3%和85.6%。交流阻抗结果显示进行超声改性的Li4Ti5O12具有更小的电荷转移阻抗。     

锂离子电池锡基合金及其复合物负极研究进展

综述锡基合金及其复合物负极材料的研究现状,概述了锂离子电池负极材料的开发历程及其发展趋势,介绍了各种锡基合金的结构、电化学性能及其主要制备方法,分析了各类锡基合金的优势及存在的问题,最后指出纳米合金复合物与三维纳米多孔集流体的组合是当前合金负极实际应用的发展方向。     

锂电池负极材料石墨片的简单制备及其性能

以石墨铅笔的笔芯为原料,通过简单涂抹的方法成功制备类似石墨烯纳米片的薄片结构.对该石墨片材料在0.1 C（1 C=372 mA/g）电流密度下进行电化学性能测试,并与铅笔芯直接碾磨制备的石墨材料进行比较,结果发现,石墨纳米片的充放电曲线显著不同,首次可逆比容量为402 mA·h/g,高于石墨材料的比容量和碳的理论比容量.经过20圈循环后,可逆比容量下降为367 mA·h/g,为首次比容量的91.3%.石墨片材料具有较好的循环稳定性和较高的比容量,主要是因为石墨片具有二维片状纳米结构,比表面积很大,锂离子可同时储存在纳米片的正反两面和侧面.     

N-phenylmaleimide as a New Ploymerizable Additive for Overcharge Protection of Lithium-ion Batteries

1 Results In persuit of better safety controls of lithium batteries,much efforts has been focused on the development of the internal and self-actuating overcharge protection additives.We report a novel electropolymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium batteries. Electrochemical properties and overcharge behavior of NPM as a new polymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium ion batteries are studied by cyclic voltammetry,charge-discharge measurements...     

尖晶石型掺杂锂钛复合氧化物的性能研究

采用高温固相法合成尖晶石型锂钛复合氧化物,并对材料进行Sn、Cr掺杂改性.采用XRD测试对材料进行表征,恒流充放电,电化学阻抗,循环伏安测试方法对材料进行电化学性能测试.实验结果表明,Sn、Cr复合掺杂提高了材料的容量,其中,ST首次放电容量达到168 mAh/g,SC的首次放电容量达到170 mAh/g.同时降低了材料的放电电压平台,改善了材料的电化学性能.     

锂离子电池锑基负极材料的研究进展

综述了锂离子电池锑基负极材料——金属锑簿膜、锑基合金、锑基复合氧化物的研究进展,重点介绍了锑基合金材料的不同制备方法,并阐述了锑基负极材料的研究进展与开发前景。