嵌锂石墨充电机制的abinitio和DFT理论研究

用ab initio/HFt DFT/B3LYP方法探究了在锂离子二次电池中锂离子在石墨负 电极材料里可逆脱过程。理论计算结果表明，嵌锂石墨LIG充放电机制是锂在石黑 碳层间可闹乱子嵌脱，同时伴随着锂与碳层间发生电荷连续转移和碳层堆积方式改 变的协同过程；计算结果也明确证实，嵌锂石墨嵌入脱出锂离子的过程就是锂离子 二次电池储存与释放能量的过程，提出的嵌锂石墨充放电机制较好地丰富了固体电 解质相界面SEI机理和单电子还原机理。     

嵌锂石墨充电机制的abinitio和DFT理论研究

用ab initio/HFt DFT/B3LYP方法探究了在锂离子二次电池中锂离子在石墨负 电极材料里可逆脱过程。理论计算结果表明，嵌锂石墨LIG充放电机制是锂在石黑 碳层间可闹乱子嵌脱，同时伴随着锂与碳层间发生电荷连续转移和碳层堆积方式改 变的协同过程；计算结果也明确证实，嵌锂石墨嵌入脱出锂离子的过程就是锂离子 二次电池储存与释放能量的过程，提出的嵌锂石墨充放电机制较好地丰富了固体电 解质相界面SEI机理和单电子还原机理。     

石墨/LiCoO_2电池充放电过程电极活性材料结构演变研究

利用X射线衍射分析(XRD)详细地研究了石墨/LiCoO2体系18650型锂离子电池充放电过程中正负极活性材料的晶体结构和微结构的变化.结果发现,在电池充电过程中,锂嵌入石墨层中,优先进入碳原子六方网格面间的间隙位置,导致石墨的点阵参数a和c,以及微应变ε增加和堆垛无序度P的变化,电池充电至20%后负极中形成Li-C化合物;电池充电时,正极LiCoO2中处于(000)位的Li原子优先脱离晶体点阵,随着正极材料脱锂量的增大,其晶格参数a减小,c增大,微应变ε也随之增加.LiCoO2在整个充电和放电过程中均未发生相变.最后,讨论了锂离子电池的导电机制.发现,充电时,锂离子的迁移从负极-电解液界面开始;放电时,其迁移从正极-电解液界面开始;在充放电过程中,正负极活性材料的嵌脱锂都有一个从活性材料颗粒表面到内层的过程.电池的充放电过程不完全可逆.     

二元共聚物热解碳包覆的石墨负极材料

以苯萘二元共聚物包覆天然石墨后进行热处理，用所制备的包覆石墨作为锂离子电池的负极材料，与包覆前石墨材料相比较，可逆容量提高了10％，不可逆容量降低了7％，循环性能也得到了大的改善. X射线分析表明，改性后该石墨晶体中三方石墨的含量增高.     

锂离子电池电极材料研究进展

本文综述了锂离子电池中正、负电极材料的制备、结构与电化学性能之间的关系。正极材料包括嵌锂的层状L ixMO 2 和尖晶石型L ixM 2O 4 结构的过渡金属氧化物(M =Co、N i、M n、V ) , 负极材料包括石墨、含氢碳、硬碳和金属氧化物。侧重于阐述控制锂离子电池循环过程中可逆嵌锂容量和稳定性的嵌锂电极材料的结构性质。给出118 篇参考文献。     

水性黏结剂海藻酸钠和果胶酸钠对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响

利用循环伏安和恒电流充放电测试,结合扫描电镜观测,研究了水性黏结剂海藻酸钠和果胶酸钠对石墨负极电化学性能的影响.结果表明,石墨负极在这两种黏结剂中均可以进行有效的嵌锂脱锂循环,且电化学循环性能较好,50次循环后可逆比容量损失不超过5%.两种水性黏结剂在改善石墨电极的嵌脱锂循环性能方面具有较好的发展前景.     

竹节状纳米碳纤维的制备及嵌锂性能研究

以泡沫镍为催化剂,在600和700℃下,以CVD法热解乙炔气体制备大量的纳米碳纤维.随着制备温度增加,纳米碳纤维直径变小,竹节状含量减少, d002值减小,微晶片层平面Lc和La值增大,碳材料的可逆容量则下降.分别用透射电镜、 X射线衍射和拉曼光谱观察和测定了纳米碳纤维的形貌、微结构,发现在不同条件下生长的纳米碳纤维有不同的形貌和结构.对纳米碳纤维的电化学嵌锂性能的研究表明,纳米碳纤维的结构对其电化学嵌锂容量和充放电循环寿命起重要影响,制备温度越低,纳米碳纤维的石墨化程度越差,可逆嵌锂容量相应要高一些.     

锂离子电池铌基氧化物负极材料

锂离子电池负极材料钛酸锂由于其高功率和优异的循环性能得到了广泛的研究,但是较低的比容量(175 m Ah/g)限制了其应用前景。与钛酸锂相比,铌基氧化物具有相似的嵌脱锂电位和更高的比容量,也展现出良好的倍率性能和循环性能,有望成为新型功率型负极材料。本文综述了多种铌基复合金属氧化物(Nb2O5,Ti Nb2O7,Li Nb3O8等)的晶体结构、电化学性能和嵌脱锂机理,讨论了材料的组成、形貌和制备工艺等对其嵌脱锂性能的影响,并概述其作用机制。此外,本文还归纳总结了铌基材料嵌脱锂行为的共性,并比较了它们与钛酸锂的异同,对其作为高功率锂离子电池负极材料的研究趋势和发展前景进行了展望。     

锡基复合氧化物的高能球磨法制备及其电化学性能

随着锂离子电池的发展,人们越来越多地要求可充锂离子电池电极材料具有更高的容量.许多研究小组正致力于寻找和开发能够取代现有碳材料(理论最大比容量为372 mAh·g-1)的新型负极材料[1].锡氧化物基材料由于其高的储锂容量和低的锂离子脱嵌平台电压倍受人们关注,有望作为新一代锂离子电池负极材料[2～5].通过在线X-射线研究,Courtney等[4,5]提出了这类材料作为锂离子电池负极材料的两步反应机理:在首次放电过程中,锡氧化物被不可逆地还原成金属锡,同时生成氧化锂;随后,金属锡与锂发生可逆的合金化与去合金化反应,用反应式表示如下:     

纳米级锰酸锂阴极材料的制备及其电化学性能研究

1．引言 锰酸锂阴极材料具有制备工艺简单、价格低廉、环保、安全性能较好等优点，已被国内大多数锂离子电池制造企业作为手机电池的阴极材料。但锰酸锂在高倍率电池中的研究和应用还较少，其原因之一是因为常用的高温固相法合成的锰酸锂产品粒径较大，在几个微米左右，锂离子在其颗粒内部嵌入脱嵌时迁移路径较长，导致其大倍率充，放电性能不佳。     

Irreversible capacity elimination via immediate contact of carbon with lithium metal

A new method for elimination of irreversible capacity during lithium intercalation into graphite is described. The method consists of bringing the graphite electrode into tight contact with lithium metal in an electrolyte. As a result of such shorting, a passive film is formed at the graphite surface. The dynamics of the film formation and its properties depend on the correlation between the masses of lithium and graphite. The method does not result in a decrease of the reversible capacity.Presented at the 3rd International Conference on Advanced Batteries and Accumulators, 16–20 June 2002, Brno, Czech Republic     

二硫化钦作为锉离子电池负极材料的特性

采用固相法合成了纯六方相的TiS₂粉体. X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结果表明该材料具有特征层状结构, 其颗粒大小在10-20 μm之间. 作为锂离子电池负极材料, TiS₂在3.00 V(vs. Li⁺/Li)以下有3个明显的放电平台, 首次可逆容量达668 mAh·g^-1, 在第一个放电电压范围(3.00-1.40 V)内具有优异的循环可逆性. 深度放电时由于Li₂S的生成和材料颗粒严重破碎, 在低于0.50 V时材料的循环性能不佳. 通过减小材料颗粒度和提高导电剂含量, TiS₂的电化学性能得到显著改善.     

In situ SERS spectroscopy of Ag-modified pyrolytic graphite in organic electrolytes

Surface enhanced Raman scattering (SERS) has been applied to study the lithium intercalation/deintercalation process at the interface of a pyrolytic graphite electrode with propylene and ethylene carbonate containing organic solutions. We have focused on the lattice vibration of the most outer graphite surface layer simultaneously with cyclic voltammetric measurements. In situ Raman spectroscopy performed in this way allowed us to determine the La value that describes the size of graphitic microcrystallites along the a-axis. It was found that the La value decreases when the electrode is polarized to potentials between 0.02 and 1.0 V. This phenomenon can be correlated with the intercalation of lithium ions into the graphene structure. According to the spectral change, the size of the graphitic microcrystallites shows reversible behavior with potential cycling at the surface of the electrode. Electronic Publication     

锂离子在石墨负极材料中扩散系数的测定

锂离子电池是以各种碳材料为负极而起来的一 种新型电池,成功地解决了以 为负极瓣锂可充电电池的安全性问题,已经应用于锂离子电池的负极材料有石墨和石油焦炭,正在研究的负极材料有热解碳,石墨化碳纤维,硼炭或硼炭氮化合物以及锡基氧化物等[1],石墨的比容量要比石油焦炭的比容量高一倍左右,其理论比容量372mA.h.g^-1,但锂离子在石墨材料中的扩散系数比较低,限制了以其为负极材料的电池的大电流充放电能力,锂离子在电极材料中的扩散系数可以用多种电化学方法测量得到,主要有：电位间歇滴定方法（PITT）（Potentiostatic Intermittent Titratiobn Technique)^[2,3,4,6],恒电流间歇滴定法（GITT）（Galvanostatic Intermittent Titration Technology)^[6],电流脉冲松弛法（CPR）（Current Pulse Relaxation Method)^[3,6]和交流阻抗法（A－C Technology)^[4,5,6],GITT,CPR,A-C等方法测定锂离子扩散系数时,由于相变发生处dE/dy值不容易准确得到（相变时,dE/dy→0）,此时测得的扩散系数误差比较大,PITT方法测定锂离子扩展系统,不存在这个问题,能比较准确地测定整个嵌入组成范围内的锂离子扩散系数。     

A New Tin Graphite Intercalation Compound for Lithium Ion Batteries

IntroductionLithium ion batteries have attracted a great interestbecause of their commercial applications in portable de-vices[1,2].Great efforts have been made to improve theenergy density of new anode materials.For example,Sn-based compounds,such as SnO…     

Electrochemical investigation of lithium intercalation into graphite from molten lithium chloride

Lithium reduction at a graphite electrode in molten lithium chloride was studied at temperatures from 650 to 900 °C using cyclic voltammetry and chronoamperometry. It was found that, during cathodic polarization, lithium intercalation into graphite occurred before deposition of metallic lithium started. This process was confirmed to be rate-controlled by the diffusion of lithium in the graphite. When the cathodic polarization potential was more negative than that for metallic lithium deposition, exfoliation of graphite particles from the electrode surface was observed. This was caused by fast and excessive accumulation of lithium intercalated into the graphite, which produced mechanical stress too high for the graphite matrix to accommodate. The erosion process was abated once the graphite surface was covered by a continuous layer of liquid lithium. These results are of relevance to the mechanism of carbon nanotube and nanoparticle formation by electrochemical synthesis in molten lithium chloride.     

锂离子电池锂锰氧化物高压嵌锂材料的结构和电化学性能研究

利 用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｉ Ｃ Ｐ、 Ｔ Ｇ Ａ 、 Ｄ Ｔ Ａ 及 恒 流 充 放 电 等 方 法 研 究 分 析 了 一 种 特 殊 天 然 结 构 Ｍｎ Ｏ２（ Ｎ Ｍ Ｄ） 材料的结 构、组成 以及电 化学嵌锂 特性． Ｘ Ｒ Ｄ 分析 表明,该样 品材料 是由钠水 锰矿以及水羟 锰矿复 合结构组 成的 Ｍｎ Ｏ２ 纳米 纤 维． 充放 电 循环 结果 显 示,其 前 期循 环容 量 可高 达 １５０ｍ Ａｈ／ ｇ 左 右,但性 能尚不够 稳定． 本文采 用一种 水热法高 压嵌锂处 理,可将 Ｎ Ｍ Ｄ 样品 转变为 具有３ ×３ 大隧道结 构的钡 镁锰矿（ Ｔｏｄｏｒｏｋｉｔｅ） 型锂 锰氧 化 物,既 增 强了 Ｌｉ ＋ 嵌 入 隧道 或 层间 结 构 的循环稳定 性． 并 显著提 高锂锰氧 化物电 极材料性 能的 稳定 性,以 充放 电电 流密 度 为０ ．８ ｍ Ａ／ｃ ｍ ２ ,经过１８０ 次 循环后 其比容量 仍具有 １１０ ｍ Ａｈ／ ｇ ． 该类 大隧道结 构锂锰 氧化物可 作为一 种３ Ｖ 的锂离子电极 材料．     

Preparation and Properties of Oxidized Graphite Anode Doped with Metal Ion for Lithium Ion Batteries

During the past years, there have been a lot of interests in the research of carbonaceous material as anode in lithium ion batteries1-3. Among them, natural graphite seems to be the most promising candidate for anode in lithium-ion batteries in terms of economy. Figure 1 The effect of Different Contents Figure 2 The Effect of Reacting Timeof Mixed Acid on Interlayer Distance On Interlayer DistanceHowever the raw natural graphite cannot be used for commercial purposes, because during proc…     

硅/石墨复合物用作锂离子电池负极材料

以石墨和纳米硅粉为原料, 利用机械球磨的方法制备了硅/石墨复合物, 用作锂离子电池负极材料. 采用XRD, SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试. 通过球磨不同质量比的硅和石墨, 并对相应的复合物进行充放电测试, 寻找到了硅和石墨的最佳比例, 其值为1∶9. 实验结果表明, 所得材料既具备高于纯纳米硅的循环性能, 又具有比石墨高的可逆容量.     

The synthesis,structure, and electrochemical properties of Li<Subscript>2</Subscript>FeSiO<Subscript>4</Subscript>-based lithium-accumulating electrode material

Different approaches to synthesis of Li₂FeSiO₄-based electrode materials for lithium intercalation, using low-cost and abundant Li-, Si-, and Fe-containing parent substances, are discussed. XRD, SEM, and a laser-diffraction analyzer of particle size were used for structure and morphology characterization of the composite electrode materials. Li₂FeSiO₄ was shown to be the main lithium-accumulating crystalline phase; minor LiFeO₂ and Li₂SiO₃ admixtures are also present. The material microparticles’ average size was shown to vary from tenths of micrometer to 1 μm. Larger objects sized ca. 2–4 μm are the microparticles’ agglomerates. The material electrochemical properties were studied by dc chronopotentiometry (galvanostatic charging–discharging) and cyclic voltammetry with potential linear sweeping. The initial reversible cycled capacity of the best samples is 170 mA h/g. The anodic and cathodic processes manifest obvious hysteresis caused by the presence of several different lithium ion energy states in the material; the transition between the states is kinetically hindered. The dependences of the specific capacity and its stability under cycling on the current load and the conductive carbon component content in the composite were elucidated.