Si-O-C骨架支撑型高循环性能锂离子电池硅基负极材料

通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构. 在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构. 材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构的电导性能. 这种复合负极结构在0.3C电流充放电情况下,不仅能发挥出637.3 mAh·g^-1的比容量,而且在经过100 周的充放电循环后,其容量保持率也达到86%. 这种新型硅基负极材料的设计为其他功能材料的设计提供了一种潜在可能的方法.     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1:1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明:碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415nm和534nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1∶1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900 ℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0 V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明：碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13 nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415 nm和534 nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

电化学法制备硅纳米线

Silicon nanowires were synthesized from nanometer silicon dioxide powder under potentiostatic electrolysis at -1.20 V (vs Pt reference) for 4 h in molten CaCl₂ at 900 ℃. The morphology, structure and chemical composition of the samples prepared by electroreduction method were characterized by field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) coupled with electron energy dispersive spectroscopy(EDS), laser Raman and X-ray diffraction(XRD). The results revealed that silicon nanowires were crystalline with a diamond cubic structure, the diameter was distributed from 50 nm to 80 nm and the length was generally several micrometers. The formed nanowires basically consisted of silicon monocrystalline and amorphous oxide sheath.     

熔盐电解法制备硅纳米线的过程机理

采用FESEM、XRD和EDS分析了纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中浸泡后结构和组成的变化,结果表明,由于纳米尺寸效应和CaCl2熔盐对二氧化硅的熔融(软化)具有助熔作用,纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中由固态转变为熔融或半熔融态。根据对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒电位电解不同时间电极片上反应区的结构和组成分析结果,提出了纳米二氧化硅电极片的硅/熔融二氧化硅/熔盐三相界面沿极片径向方向均匀推进的电解还原过程。通过对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒电位电解5和15min电解产物的形貌、结构和成份分析,提出了硅纳米线在熔盐中的电化学成核与生长机理。     

Si-O-C骨架支撑型高循环性能锂离子电池硅基负极材料(英文)

通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构.在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构.材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构的电导性能.这种复合负极结构在0.3C电流充放电情况下,不仅能发挥出637.3 mAh·g-1的比容量,而且在经过100周的充放电循环后,其容量保持率也达到86%.这种新型硅基负极材料的设计为其他功能材料的设计提供了一种潜在可能的方法.     

微/纳复合结构硅基负极材料

硅材料因其高的理论比容量(4200 mAh/g)而成为极具发展潜力的锂离子电池负极材料之一。纳米硅负极材料可有效避免材料在循环过程中的粉化现象,同时具有较短的Li~+和电子传输路径,相应电极的电化学性能与微米硅电极相比显著提升,但是纳米结构硅材料比表面积过大、振实密度低等特点限制了其在实际生产中的应用。近年来,使用纳米结构硅材料作为一次结构单元构建微/纳复合结构硅基负极材料的策略被广泛研究。本文综述了微/纳复合结构硅基负极材料的研究进展,总结了微/纳复合结构硅基负极材料中一次颗粒和二次颗粒的选择与结构设计要素,并对具有代表性的微/纳复合结构硅基负极材料物理和电化学性能进行了介绍,提出优化的材料结构和电极设计方案。最后,对微/纳复合结构硅基负极材料存在问题进行简单分析并展望了其研究前景。     

石榴石结构Li7La3Zr2O12固态电解质掺杂改性研究进展

锂离子电池是目前发展最快的化学储能电源,使用固态电解质的固态锂离子电池相比传统液态电解质锂离子电池能量密度更高,安全性更好,是下一代锂离子电池的发展方向。石榴石结构Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)固态电解质凭借较高的离子电导率、宽的电化学窗口及优异的稳定性,成为了最具商业前途的固态电解质之一。本文从石榴石结构LLZO电解质的发展脉络出发,剖析了石榴石结构LLZO电解质的结构特性、离子传导机制及其具有的高的结构稳定性和离子传导能力的本源,在此基础上综述了石榴石LLZO电解质的单元、双元、多元体相掺杂改性以提升电解质本征离子电导率,第二相掺杂改性以提升电解质的抗锂细丝生长能力、陶瓷致密度等性能,最后对石榴石结构LLZO电解质材料掺杂改性方向进行了分析和展望,为推动全固态锂离子电池电解质的发展提供参考。     

碳在锂离子电池硅碳复合材料中的作用

随着低比容量硅碳复合材料(<500 mAh/g)在锂离子电池中的商业化应用,硅基负极材料也从实验室研究走向了产业化发展。近年来的研究工作中,许多方法被用来解决硅在循环过程中体积变化(>300%)所带来的一系列问题。在材料结构方面,从最初的硅材料纳米化、硅与其他材料复合等技术手段转变到了硅碳复合材料二次颗粒的结构设计、表面包覆层设计等方法;在应用性能方面,除了早期文献报道的材料比容量、循环性能等参数外,还增加了材料比表面积、振实密度、首次及循环库仑效率等更符合电池实际应用要求的性能参数研究,从而极大地推动了硅基负极材料的商业化应用进程。本文首先综述了近年来硅碳复合材料组成、结构设计的发展脉络,进一步分析了由石墨、软碳、硬碳、碳纤维和石墨烯等碳源合成的硅碳复合材料的结构特点,并对其电化学性能进行分析对比,总结了碳在硅碳复合材料结构及其性能上发挥的作用。最后,对硅碳复合材料制备过程中的结构设计要求和碳材料的选择进行了分析和展望。     

双层表面活性剂分散制备水基磁流体

Fe₃O₄ magnetic particles were synthesize by chemical co-precipitation. Sodium oleate and poly(ethylene glycol)-4000 were used as bilayer surfactants to envelope the ultra-fine Fe₃O₄ particles. Then stabilized water base magnetic fluid was obtained. Experiments indicated that surfactants and pH value of the solution had great effect on the stability and size of the magnetic fluid when Fe₃O₄ particles were synthesized and enveloped. It was the first time to employ this method to prepare magnetic fluid. Using laser diffraction particle size analyzer we found that the average diameter of magnetic fluid was lessen than 84 nanometer. Its magnetization was measured on magnetic balance and the result amounted to 3.84×10³A·m^-1. Further more， XRD and IR analysis measurements were employed to substantiate the existence of Fe₃O₄ and surfactant structure. The magnetic fluid can be used as tar-geted-part of nanometer targeted drug delivery system.