高能量密度锂离子电池负极材料研究进展

过渡金属氧化物、锡基、硅基负极材料,由于其高比容量以及丰富的储量近年来引起人们的广泛关注.这些负极材料在脱嵌锂时体积将会发生大的膨胀和收缩,使电极材料承受大的形变应力,容易使活性材料粉化,并进一步导致循环性能恶化.该缺点严重限制了这类高能量密度负极材料的进一步应用,本文总结了影响这类材料循环性能的关键因素,并结合这一领域近几年的研究进展,深入讨论了微结构对这类高能量密度锂电池负极材料循环性能的影响,以及人们如何通过特殊的结构设计来改善因颗粒粉化导致恶化的循环性能.     

充放电过程中锂离子电池负极铜集流体的电化学和力学行为研究

使用化学还原法结合聚吡咯软模板法制备了锑纳米颗粒@聚吡咯网络结构负极材料,对不同循环圈数后铜集流体的结构和不同温度下循环50圈后铜集流体的电化学和力学行为进行研究。结果表明,随着循环圈数的增加,铜集流体粉化层的厚度也会增加;0℃和60℃下循环50圈后铜集流体的弹性模量和硬度相比于原始集流体都有明显的降低,可能是由于Li、Sb和C扩散到集流体中形成的不溶体具有强化作用;而20℃下铜集流体的弹性模量和硬度有轻微的增加,说明其比原始集流体脆性增大,韧性下降,由此表明温度对电池的放电性能有显著影响。     

锂离子电池负极材料包覆型天然石墨的研究

合成并研究了一种包覆一层氢氧化铁的天然石墨材料 ,它可作为一种新型锂离子电池负极材料。对其电化学性能测试表明 ,当所用电解质为 1m ol/L L i PF6 (EC与 DEC的体积比为 3:7)以 0 .2 5 5 m A.cm- 2充放电时 ,其可逆比容量可超过 35 0 m Ah.g- 1 ,并且具有较好的循环性能。对这种材料进行了 X光衍射分析 (XRD) ,扫描电镜测量 (SEM) ,差重 -热重分析 (DTA- TGA)。从材料的结构、充放电特性和可逆性等方面 ,对锂在该包覆型碳材料中的嵌入机理进行了初步探讨。对该材料的结构分析表明所包覆的氢氧化铁分布较为均匀 ,特别是在天然石墨的端面上包覆的氢氧化铁及其在第一次充放电期间与锂反应生成的固体电解质界面 (SEI)膜 ,能够固定石墨片 ,防止其发生滑移和剥落 ,从而对材料的电化学性能产生良好的影响     

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。     

石墨化石油焦用作锂离子电池负极材料的研究

将石油焦原料进行破碎、筛后分级,得到10～20μm的石油焦颗粒,经过盐酸处理除去灰分,分别利用SEM和XRD对样品的形貌和微观结构进行表征。盐酸处理后的石油焦经过不同温度的石墨化热处理,对石墨化后的试样进行XRD和作为锂离子电池负极材料的电化学性能测试。结果表明,经过适当温度的石墨化热处理,石油焦内部结构越来越接近石墨,储锂机制为"石墨微晶层面间距储锂",从而使试样的电化学性能有所提高。石墨化热处理温度为2600℃时,试样的石墨化度为78.8%,首次放电比容量达到326.1mAh/g,首次库伦效率达到78.8%,且经过100周充、放电循环,放电比容量几乎不衰减。     

包覆和掺杂对锂离子电池石墨负极材料的影响

从石墨改性的本质出发,综述了锂离子电池石墨负极材料的改性方法:表面包覆法和掺杂其它元素等。通过改性处理,可有效降低石墨的比表面积,从而大幅度提高石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率,改善电池的循环性能。     

含菱形相的天然石墨用做锂离子电池负极材料

利用天然石墨的XRD结晶参数计算了5种天然石、圣样品的菱形石墨含量，采用恒电流充放电和循环伏安方法研究了天然石墨HT10在1mol／L LiPF6／EC EMC(1：1，体积比)和1mol／L LiPF6／EC EMC PC(3：3：4，体积比)电解液中的电化学性能．结果表明，HT10在2种电解液中均保持了较高的放电容量和较好的循环性能，且放电容量均在330mAh／g以上，首次库仑效率均大于87％．采用循环伏安和SEM分析了充放电过程中形成SEI膜的情况，良好的SEI膜保证了锂离子的通过而阻止溶剂的共嵌入；同时在1mol／L LiPF6／EC EMC PC(3：3：4，体积比)中石墨片层经多次充放电后剥离形成了疏松的多孔性物质．     

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。     

酚醛树脂包覆石墨化针状焦用作锂离子电池负极材料的研究

通过对石墨化针状焦进行酚醛树脂包覆,提高其用作锂离子电池负极材料时的首次库仑效率和循环性能。结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)等分析手段研究发现:未包覆的石墨化针状焦的首次充电容量和首次库仑效率分别为269 mA.h/g和55.0%;而经过w=10%酚醛树脂包覆的石墨化针状焦,其首次充电容量和首次库仑效率分别提高到327 mA.h/g和69.9%,且经20次充放电后的充电容量能稳定在299 mA.h/g,循环效率接近100%,表明酚醛树脂包覆能较好地改善石墨化针状焦的电极性能。     

锂离子电池负极材料力学行为研究进展

 可充电锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。随着其应用领域的快速发展,迫切需要进一步提高其能量密度。本文综述对目前广泛研究的高能量密度负极材料（如硅、锗）在充/放电过程中力学行为的研究进展;基于最新实验手段及数值模拟方法,介绍负极材料由于电化学-力学耦合所造成的变形和破坏,并讨论相关技术在其他电池系统研究中的应用。     

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.     

锂离子电池合金负极材料研究进展

合金类材料具有高比容量和高安全性等优势,是极具潜力的锂离子电池负极材料。合金负极不同的脱嵌锂机制显著影响着锂枝晶生长、锂离子输运及体积膨胀等行为。介绍了不同合金负极的脱嵌锂机制,并从热力学、动力学角度分析了锂沉积形核过程及锂在电极内部输运过程的影响因素,总结了合金负极控制锂沉积行为及体积膨胀的研究进展和未来发展方向。     

收集烟头制备锂离子电池负极材料

研究了一种新型的垃圾箱来收集废旧烟头,并将收集的烟头通过一步煅烧的方法制得多孔的无定形炭,将其作锂离子电池负极材料.对所得的材料进行X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)和投射扫描电子显微镜(TEM)表征.结果表明,该材料在0.5C的电流密度下,在循环100圈后其容量能够保持在240(mA·h)/g,具有实际应用的潜质.该研究有希望解决废弃烟头的回收利用问题.     

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。     

稻壳制备锂离子电池炭负极材料

研究了炭化温度、升温速率以及碱处理浓度对稻壳制备锂离子电池负极材料结构及充放电性能的影响。通过差热热重分析曲线(DT-TGA)、元素分析、X射线粉末衍射(XRD)以及电化学性能测试手段对材料进行了表征。结果表明:在最佳实验条件下,材料首次充电容量为678mA.h/g,首次放电容量为239mA.h/g,循环10次的容量保持率为86.2%。     

锂离子电池氧化物负极材料的研究

采用氨解法制备了SnO,Sb2O3,GeO23种氧化物粉末,将其分别作为锂离子电池负极材料的活性物质,利用恒电流电池测试仪研究其电化学性能·研究发现,这3种活性物质有较高的电化学容量,其首次放电容量分别为1520mAh/g(GeO2),820mAh/g(Sb2O3),1040mAh/g(SnO);首次充电容量分别为800mAh/g(GeO2),520mAh/g(Sb2O3),800mAh/g(SnO)·同时还发现其不可逆容量损失也较大,讨论了产生这一结果的可能原因,提出了减少不可逆容量损失的办法·     

铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe₂O₃和Fe₃O₄,理论容量分别为1007 mA·h·g^-1和924 mA·h·g^-1.关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

煤基炭材料用作锂离子电池负极

以煤为前驱体，经700－1000℃炭化制得煤基炭材料，用X射线衍射和恒电流法研究了炭材料微晶结构的变化以及放电性能。研究发现，随着热处理温度的增加，煤基炭材料的微晶结构逐渐变得规整，首次放电容量下降。     

聚合物锂离子电池负极电化学性能研究

制备了聚合物锂离子电池用负极 ,对其首次充放电效率、比容量、不同放电倍率下放电性能进行了测试 .首次充放电容量分别为 340 m A· h·g- 1和 310 m A·h· g- l,库仑效率可达 91% .以锂锰氧为正极组装了聚合物锂离子电池 ,通过测试表明制备的聚合物锂离子电池具有较好的循环性和大电流放电能力 .所制负极可应用于聚合物锂离子电池中 .