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。     

锂离子电池核壳G@Cu_(0.85)Sn_(0.15)@C负极材料的改性

针对锡负极材料充放电过程中的体积效应,综合采用组分改性与结构改性的研究方法,合成Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金负极材料,研究Cu的掺入对Sn电化学稳定性的影响,同时基于优化改性的Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金开展核壳结构设计,研究最佳核壳结构构造工艺.结果表明,掺入Cu能在一定程度上改善Sn的循环稳定性,Cu_(0.85)Sn_(0.15)样品的容量在60次循环后趋于稳定,库伦效率较高;核壳结构处理能大幅提升Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金负极材料的循环稳定性,采用球形改性天然石墨作为内核的G@Cu_(0.85)Sn_(0.15)@C负极材料首次放电比容量接近800 m Ah/g,充电比容量最大值超过了500 m Ah/g,100次容量保持率大于85%.核壳结构能将Cu_(0.85)Sn_(0.15)合金的体积效应控制在"囚笼"式结构内,利于材料容量的发挥及循环稳定性的提升.核壳结构的可控制备对实现锡基合金负极材料的产业化具有重要的作用.     

多壁碳纳米管功能化的纳米片状硫化锡的制备和表征

本文提出一种新颖的多壁碳纳米管功能化的纳米片状硫化锡纳米复合物。该纳米复合物通过超声混合多壁碳纳米管和纳米片状硫化锡制备得到,并且用扫描和透射电化学显微镜对该复合物材料进行了表征。     

锂离子电池核型G@Cu0.85Sn0.15@C负极材料的改性

针对锡负极材料充放电过程中的体积效应,本文综合采用组分改性与结构改性的研究方法,合成Sn-Cu合金负极材料,研究Cu的掺入对Sn电化学稳定性的影响,同时基于优化改性的Sn-Cu合金开展核壳结构设计,研究最佳核壳结构构造工艺。结果表明,掺入Cu能在一定程度上改善Sn的循环稳定性,Sn-Cu样品的容量在60周循环后趋于稳定,库伦效率较高;核壳结构处理能大幅提升Sn-Cu合金负极材料的循环稳定性,采用球形改性天然石墨(d50=15μm)作为内核的样品首次放电比容量接近800mAh/g,充电比容量最大值超过了500mAh/g,100周容量保持率大于85%,最佳的核壳结构构造工艺是使用片状石墨作为内核,内核粒径为d50=15μm,外壳厚度为柠檬酸裂解碳占复合材料质量比的20%。核壳结构能将Sn-Cu合金的体积效应控制在“囚笼”式结构内,利于材料容量的发挥及循环稳定性的提升。核壳结构的可控制备对实现锡基合金负极材料的产业化具有重要的作用。     

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．     

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。     

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。     

锂硫聚合物二次电池关键材料研究进展

报告了在复合型纳米硫正极材料、纳米储锂合金负极材料和用原位合成工艺掺入纳米二氧化硅的凝 胶型聚合物电解质的研制方面所取得的进展;所研制的复合型纳米硫正极材料与凝胶电解质及锂金属负极配合 制成扣式实验电池进行测试,容量已达到７００mAh桙g,发现该材料放电电压是现有锂钴氧材料放电电压的一半, 双电池串联可以与现有锂钴氧材料电池互换;采用微乳液新工艺合成的Cu－Sn纳米合金材料,以石墨与金属锡 复合的材料,以及以金属氧化物作为原料,采用乳液法制备碳微球镶嵌金属锡的球形复合材料等高容量负极材 料取得了较大的进展     

SnP2O7@氮磷掺杂石墨烯复合材料的制备及其在钠离子电容器中的性能研究

钠离子电容器(SICs)具有比超级电容器更高的能量密度和比钠离子电池更高的功率密度.然而,SICs中正极与负极动力学不平衡问题将导致倍率性能与功率密度较差.因此,需要开发SICs负极材料提升SICs的电化学性能.基于合金化/脱合金反应的高容量以及非活性缓冲基质所带来的优异循环稳定性,锡基三元氧化物在储能系统中获得了广泛关注.本文采用N/P双掺杂石墨烯对焦磷酸锡(SnP₂O₇)纳米颗粒进行包覆(SnP₂O₇@NP-G),成功制备了SICs负极材料.受益于锡基三元氧化物的独特结构和N/P双掺杂石墨烯的协同效应,所得SnP₂O₇@NP-G拥有优异的功率密度(6 775 W/kg)与能量密度(102.1 W·h/kg).同时,SnP₂O₇@NP-G拥有优异的循环稳定性,在2 A/g的大电流密度下,经过1 000次循环后,可逆容量为87.9 mA·h/g.本工作将促进高性能SICs锡基负极材料的发展.     

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。     

Facile hydrothermal and sol-gel synthesis of novel Sn-Co/C composite as superior anodes for Li-ion batteries

As an anode material in lithium ion battery, the Sn-Co/C composite electrode materials have been successfully synthesized by hydrothermal and solgel methods, respectively. The resultant composites were mainly composed of Snbased oxides, nanometer Sn-Co alloy and carbon. Carbon and Co, acting as buffer materials, can accommodate to the large volume change of active Sn during the discharge-charge process, thus improving the cycling stability. Although charge/discharge curves revealed the excellent cycle performance for samples synthesized by both methods, composites obtained by the sol-gel showed a better dispersion effect of nanoparticles on the carbon matrix and possessed much more improved stable capacity with 624.9 mAh g-1 over 100 cycles and that by hydrothermal method only exhibited ～299.3 mAh g-1. Therefore, the Sn-Co/C composites obtained by solgel synthesis method could be a perfect candidate for anode material of Liion storage battery.     

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。     

高强高导铜合金成分设计及其定向凝固和形变处理的研究进展

综述高强高导铜（基）合金的设计思路,概括了最新铜合金的定向凝固技术,介绍了铜合金的形变方法、性能特点及其应用前景。     

海水激活电池用Mg-Hg-Ga合金阳极材料的腐蚀行为

通过Mg-3％Hg-2％Ga阳极材料在3.5％ NaCl水溶液中的析氢和浸泡实验研究其宏观腐蚀速率,通过动电位极化法和交流阻抗谱分析镁合金的电化学腐蚀行为;用扫描电镜分析镁合金的表面腐蚀形貌,讨论Mg-3％Hg-2％Ga合金的腐蚀机理.研究结果表明;Mg-3％Hg-2％Ga在3.5％ NaCl介质中的析氢速率为2.4×10-4mL/(cm2·s),浸泡128 h后,试样表面腐蚀均匀,腐蚀产物易脱落;在10 mV/s的扫描速度下,动电位极化测得腐蚀电流密度为2.41 mA/cm2;在开路电位下测得电极电荷转移阻抗为222.6 Ω/cm2,等效电容为8.48×10-4F.Mg-3％Hg-2％Ga阳极材料可开发为海水电池用镁合金阳极材料.     

原位制备表面增强复合材料的一种新方法

提出了一种利用工频电流制备表面增强复合材料的新方法，其特点是：对合金熔体施加一个交流电，利用交流电及其感生磁场产生的电磁力，迫使电导率较低的第二相向边缘迁移，凝固后得到表面增强的复合材料．利用该方法原位制备了表面硅增强的铝硅合金，表层硬度比单纯的铝基提高10-20倍．该方法工艺简单，不受铸件形状和尺寸的限制，可用于表面增强金属材料的规模化制备．     

化学工业沉船牺牲阳极保护数值模拟——以经远舰为例

对经远舰牺牲阳极保护进行研究,获得不同数量铝合金牺牲阳极对沉船基体的保护效果,为经远舰沉船保护提供科学依据。测试沉船基体及铝合金牺牲阳极在模拟海水中的极化曲线,得到模拟计算所需参数。运用Comsol软件建立物理模型,设置边界条件,模拟计算沉船在海水中的阴极保护效果。根据不同数量牺牲阳极的沉船表面电位分布、局部电流密度及电极腐蚀速度,分析基体和牺牲阳极的腐蚀行为,得到牺牲阳极的使用寿命。随着牺牲阳极数量减少,基体表面电位分布最低和最高电位同时减小,局部电流密度增大,阳极的腐蚀速率增大。当布置24块牺牲阳极时,基体局部电流密度和电极腐蚀速度最小,但表面最低电位超出标准保护电位范围,基体发生过保护;牺牲阳极数量较少到14块和12时,基体表面电位分布在标准保护电位范围内;布置10块牺牲阳极时,表面最高电位不在标准范围内,基体处于欠保护。依据国家保护电位范围标准-0.75~-0.95V（vs.Ag/AgCl）及牺牲阳极最长使用寿命,选择14块铝合金牺牲阳极作为沉船保护的最佳方案。     

电解锰用新型阳极的研制

目前,我国电解锰生产过程的阳极材料大多采用Pb—Sn—Sb—Ag四元系合金,价格高,耐蚀性并不理想,本文提出了Pb—Ag—Ca三元系新合金,有效地解决了四元系合金存在的问题。     

Cu-Ni-Al惰性金属阳极铝电解应用测试

采用Cu Ni Al合金作金属阳极 ,在温度 75 0～ 85 0℃ ,电流密度 0 75～ 1 1 0A/cm2 的不同分子比和氧化铝质量分数的Na3 AlF6 NaCl CaF2 Al2 O3 熔盐中进行电解测试·结果表明 ,在不同电解操作条件下该阳极材料的腐蚀程度不一样 ,阳极在熔盐中的腐蚀速率远大于在空气中的氧化腐蚀速率 ,而且阳极电解的腐蚀速率与电解质中的氧化铝质量分数相关 ,氧化铝质量分数大 ,则阳极腐蚀速率小·另外 ,与碳阳极相似的是在高电流密度下腐蚀速率反而小·该材料是一种可开发的惰性阳极材料     

合金元素对铝阳极电化学性能的影响

通过正交试验法研究Mg,Sn和Hg元素对铝合金阳极电化学性能的影响,采用恒电流扫描法、动电位极化法和排水析氢法检测Al-Mg-Sn-Hg阳极的电化学性能和腐蚀性能,采用环境扫描电镜结合能谱分析研究A1-Mg-Sn-Hg阳极的表面形貌和显微组织.结果表明:Sn和Hg的加入使得一部分Mg与2种元素形成第二相,成为80℃、大电流密度下铝阳极活化的主要因素,并能很好地抑制析氢;另一部分Mg固溶在Al中,成为铝阳极保持活化状态的重要原因;得到了综合性能优良的Al-Mg-Sn-Hg铝合金阳极材料,它在电流密度为650 mA/cm2、80℃、4.5％的NaOH溶液中稳定电位为-1.707 V,析氢速率为0.38 mL/(cm2.min).