锂离子电池用纳米Sn/SnSb合金三维复合负极的制备及性能

采用多步电沉积法制备的三维多孔铜箔作为集流体、低温液相化学还原法制备的纳米Sn/SnSb 合金作为负极材料, 制备出一种新型三维多孔结构的纳米Sn/SnSb合金复合负极. 通过与普通负极电化学性能的对比实验发现, 这种新型三维复合负极具有如下优点: 三维多孔网络结构提高了负极活性材料与集流体之间的结合力, 使不含粘结剂电极的制备成为可能; 有效缓解了高容量负极活性材料在充放电过程中的体积膨胀, 提高了负极活性材料的循环性能, 当循环到第30周时, 普通负极剩余容量为初始容量的33%, 而三维复合负极剩余容量为初始容量的41%; 三维铜箔集流体的特殊结构为高容量负极活性材料提供了一个良好的导电环境, 使电极反应进行得更加完全, 从而获得了更高的电极比容量, 普通负极初始容量为480 mAh·g-1, 而三维复合负极达到了800 mAh·g-1. 纳米Sn/SnSb合金三维复合负极良好的电化学性能为锂离子电池负极结构的设计开发提供了新的思路.     

ti0.8zr0.2v1.1mn0.9-xni0.4crx固溶体贮氢合金结构和电化学性能

金属氢化物;固溶体合金;负极材料;电化学性能     

新型三维网状锡-钴合金负极材料的结构与性能

应用电沉积技术制备了三维网状结构的Sn-Co合金负极材料, 采用XRD、SEM和电化学方法考察了该负极材料的结构和性能. XRD分析表明, 该三维网状结构的Sn-Co合金镀层为六方固溶体结构. 其电化学性能测试表明: 三维网状结构Sn-Co合金微晶电极的性能稳定, 其首次放电容量高达493.4 mAh•g−1, 首次库仑效率达80.03％, 而平面结构Sn-Co合金电极的首次库仑效率为63.47％. 经50周充放电循环后, 三维网状结构Sn-Co合金电极的放电容量为329.6 mAh•g−1, 放电容量保持率为66.8％；SEM分析表明: 三维网状Sn-Co合金电极表面是由大小不一、高低不同的“岛”紧密排列在一起；“岛”和多孔结构的存在, 缓冲了锂嵌入时体积的膨胀, 部分抑制了材料结构的变化, 减缓了电极容量的衰减, 改善了电极的循环性能.     

MH/Ni电池用稀土系储氢合金的失效及回收研究

探讨了深度过放电对MH／Ni电池负极储氢合金的影响。发现在过放电后，负极储氢合金的XRD结构图中，除了储氢合金的主相外，还出现了十分明显的Al(OH3),La(OH)3的衍射峰。结合各种情况下储氢合金失效的,原因利用化学处理及再熔炼的方法对失效MH／Ni电池的负极粉进行了回收实验，并对比了回收合金与原合金的结构及电化学性能。XRD测试结果表明回收合金与原合金的结构相同，均为CaCu5型。恒电流充放电实验发现，回收合金与原合金粉相比，放电容量接近，放电电位高。不寿命测试结果表明，回收合金较原合金容量衰减更缓慢。     

快充MH-Ni电池AB3型负极合金与隔膜相互匹配的研究

(ML0.70Mg0.12Zr0.07Gd0.05MY0.06)Ni2.87Al0.08Co0.15是具有快速充电能力的AB3型负极合金材料,将此负极合金与正极以及尼龙或聚丙烯隔膜组成的快充形MH-Ni电池,研究了负极合金与隔膜的相互匹配性.结果表明:用交联型聚丙烯酸盐对隔膜改性生成的聚丙烯隔膜与该AB3型负极合金有良好的匹配性.     

中间相Si-Cu合金作为锂离子电池负极材料的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势法,对中间相Si-Cu合金作为锂离子电池负极材料的嵌脱锂机理进行研究.结果表明,4个Si-Cu合金相中Si0.125Cu0.875合金相具有最低的体积膨胀系数及最低的嵌锂电位,导电性在4个合金相中排第二位,具有最佳的电化学综合性能.     

快充MH-Ni电池AB3型负极合金与隔膜相互匹配的研究

（ML0.70Mg0．12Zr0．07Gd0．05MY0．06）Ni2.87Al0.08Co0.15是具有快速充电能力的AB3型负极合金材料，将此负极合金与正极以及尼龙或聚丙烯隔膜组成的快充形MH-Ni电池，研究了负极合金与隔膜的相互匹配性。结果表明：用交联型聚丙烯酸盐对隔膜改性生成的聚丙烯隔膜与该AB3型负极合金有良好的匹配性。     

锂离子电池Sn30Co30C40三元合金负极材料的制备与性能研究

随着人们对高比能量锂离子电池需求的逐步增加,Sn基合金成为目前高比容量负极材料的研究热点.以低成本的金属氧化物、活性炭为原料经碳热还原法首先合成出中间产物CoSn2,再将Co、石墨引入,经高能球磨制备了Sn30Co30C40三元合金负极材料.材料呈现微米级颗粒形貌,其内部是由均匀分散于无定形碳中10 nm左右CoSn晶粒所组成.材料的比容量为550 mAh/g左右,首次效率为80%左右,循环稳定性好、倍率性能优越,是一种非常有发展前景的高比容量锂离子电池负极材料.     

锂离子电池锡基合金体系负极研究

综述了锂离子电池锡基金属间化合物和复合物负极的研究进展。介绍了锡基合金体系作锂离子电池负极的优势, 指出了锡金属负极的不足,提出了采用锡基合金及其复合物是克服锡金属负极主体材料尺寸稳定问题的解决办法。概述了各种锡基合金和其复合物的结构、电化学性能、相应的加工方法和某些反应机理,总结了这些材料的优点和缺点,提出了改进这些材料性能的一些建议,如采用分散形态的纳米颗粒结构或用非晶合金并控制形态结构的转变,着重指出多相锡基锂合金复合物是最有前景的负极材料。     

锂离子电池高容量合金基含锂负极材料的研究进展

现有的以石墨为负极的锂离子电池能量密度逐渐接近其理论极限. 基于合金化反应机制的高容量含锂负极材料Li_xM_y(M为能够和锂发生合金化反应的元素)是一类新兴的负极材料, 具有数倍于石墨的储锂比容量, 且可以为电池提供活性锂源. 这些特性使其能够与高容量无锂正极材料(如S, O₂, FeF₃和V₂O₅等)相匹配, 构建下一代高比能锂离子电池新体系. 本文综述了近年来高容量合金基含锂负极材料(如Li_xSi, Li_xSn, Li₃P和Li_xAl基系列材料)的研究进展, 分析了所面临的挑战, 概述了材料的合成与电极的制备方法, 并介绍了它们在常规锂离子电池、 锂离子-硫电池及锂离子-空气电池等多个全电池体系中的应用实例, 提出并举证了其电化学性能优化与调控的策略, 最后展望了未来的研究方向.     

锂离子电池纳米级负极材料的研究

综述了锂离子电池纳米级碳材料、锡基材料和合金材料近几年的研究成果及发展方向,探讨了该类材料目前存在的问题及解决的办法,对该类材料的发展趋势进行了展望.     

锂离子电池Sb基负极材料研究进展

Sb基材料作为一类合金机制的锂离子电池负极材料,因具有比容量高、安全性好等优点受到广泛关注。 然而,由于Sb基负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等问题导致的循环性能不理想,制约了其作为锂离子电池负极材料的商业化应用。 本文综述了近年来在锂离子电池Sb基各类负极材料方面的研究进展,重点介绍了它们的反应机理、合成方法及电化学性能,并对Sb基负极材料的发展方向进行了展望。     

高温锂电池氧化物正极材料研究现状与展望

高温锂电池是热电池向中低温度范围的拓展和延伸,在石油、天然气及地热探测等领域有很好的应用前景。相对于具有大比容量和接近纯锂电极电位的锂合金负极材料,正极材料还有不小的发展潜力。因此,正极材料是提升高温锂电池性能的关键材料。而在正极材料中,氧化物材料表现出高电压特性以及高热稳定性,可以推动高温锂电池小型化发展,满足特定条件下的电流电压供给。目前,并没有针对高温锂电池氧化物正极材料的系统性综述。为了促进本领域的快速发展,优化能源结构,本文系统总结了高温锂电池过渡族金属氧化物正极材料的研究进展,包括其物理特性、电化学特性及合成与制备方法,对材料的可利用特性以及不足之处加以说明;进而对氧化物正极材料在高温锂电池领域的应用做出展望。     

高温锂电池氧化物正极材料研究现状与展望

高温锂电池是热电池向中低温度范围的拓展和延伸,在石油、天然气及地热探测等领域有很好的应用前景。相对于具有大比容量和接近纯锂电极电位的锂合金负极材料,正极材料还有不小的发展潜力。因此,正极材料是提升高温锂电池性能的关键材料。而在正极材料中,氧化物材料表现出高电压特性以及高热稳定性,可以推动高温锂电池小型化发展,满足特定条件下的电流电压供给。目前,并没有针对高温锂电池氧化物正极材料的系统性综述。为了促进本领域的快速发展,优化能源结构,本文系统总结了高温锂电池过渡族金属氧化物正极材料的研究进展,包括其物理特性、电化学特性及合成与制备方法,对材料的可利用特性以及不足之处加以说明;进而对氧化物正极材料在高温锂电池领域的应用做出展望。     

锂离子电池电解质的新型锂盐――双乙二酸硼酸锂

介绍了一种新型锂盐――双乙二酸硼酸锂(LiBOB)的基本性质及制备进展,并重点综述了其在锂电中应用的有关研究,包括基于LiBOB电解液的导电性研究,对负极材料、正极材料的稳定性研究,与其他锂盐在锂离子电池中混合使用的性能研究等。     

利用XPS 氩离子刻蚀表征锂离子电池Si/C负极材料中含硅的活性物质

以石墨、沥青和纳米硅粉为原料制备了锂离子电池Si/C负极材料,使用SEM/ BSE 、Raman、XRD、XPS及XPS氩离子刻蚀等方法对其硅活性物质进行了具体分析。结果表明,XRD和Raman仅判断出负极材料中含有活性物质单质Si;常规XPS结果发现近一半的Si已被氧化为惰性物质SiO2;而使用XPS氩离子刻蚀方法发现负极材料中Si存在5种化学态,包括活性物质单质Si、Si2O、SiO、Si2O3,及惰性物质SiO2;定量结果表明,复合材料的硅活性物质高于96.56%,且主要结构是低价态硅氧化物,而非单质Si。XPS氩离子刻蚀的分析方法为锂离子电池负极材料中硅活性物质的研究提供了新思路。     

第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用

本文综述了第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用,包括锂离子在负极材料上的吸附和相互作用、结构稳定性、锂离子的扩散、电池反应过程的模拟和实验现象的解释. 第一性原理计算在研究和设计锂离子电池负极材料,特别是其容量、电压、反应过程、扩散、倍率充放电、结够与性能对应关系等方面,已发挥了重要的作用. 随着计算机技术的发展,第一性原理计算将可更深刻地反映负极材料的电化学可逆嵌/脱锂本质.     

锂离子电池及材料发展前瞻——第16届国际锂电会议评述

每两年举行一次的国际锂电会议（1MLB）旨在促进国际合作和交流,为在锂离子电池领域工作的科学家和工程师提供一个讨论锂电基础研究和技术革新的论坛．本文总结了2012年6月17-22日在韩国济州岛召开的第16届国际锂电会议的学术报告情况．具有较好安全性的磷酸铁锂正极材料和具有较高倍率特性和较好循环性能的纳米电极材料依然是研究热点;同时可以看到,富锂锰基材料、钛酸锂材料、5V尖晶石材料和纳米硅负极材料成为新的研究热点;而锂硫电池、锂空气电池和超级电容器等新电池体系正在引起大家的兴趣和关注．