热处理温度对石墨复合负极材料电化学性能的影响

以球形天然石墨为原料,柠檬酸为碳源,通过喷雾造粒及高温热处理得到了高容量石墨复合(G/C)负极材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对样品物相和微观形貌进行表征,并通过恒流充放电及循环伏安(CV)研究了不同热处理温度对G/C材料电化学性能的影响。2900℃制得样品既具有石墨负极电压曲线特性,又可释放出远高于商品化石墨负极的比容量:首次循环活化后充电比容量为423mAh·g^-1,100次循环后仍高达416mAh·g^-1,容量保持率为98%。     

锡铜合金负极材料的电化学性能

将碱性镀液中制备的锡-铜膜在不同温度下烧结，制得几种锡铜合金负极材料。研究表明，在200 ℃烧结的锡铜合金具有单斜Cu₆Sn₅(C2/c空间群)型结构，晶胞体积大。在充放电过程中结构稳定。在0.03～2.0 V电压区间，该样品第1循环的放电容量为503 mAh·g^-1，40次循环的容量衰减率为33%。随着充放电循环的进行，放电电压平台略有升高。电荷传递阻抗是控制样品放电过程的主要因素。原子力显微图像表明，样品的表面是由高120 nm、直径20～50 nm的圆柱状颗粒组成。     

负极材料NiO的制备及电化学性能

以Ni(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料,采用水热法合成了锂离子电池负极材料NiO。通过TG-DSC分析，确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,研究了NiO样品的结构、形貌及电化学性能。400 ℃焙烧得到立方结构的NiO产品，以0.10 mA·cm^-2充放电,首次放电比容量达到1 151 mAh·g^-1，经过20次循环后的比容量仍为776 mAh·g^-1。     

粒度对石墨负极材料嵌锂性能的影响

研究了不同粒径（13～80 μm）石墨材料作为锂离子电池负极材料的嵌锂性能.结果表明，石墨粒度大小对嵌锂性能有明显影响，石墨的不可逆容量随着粒径的减小而逐渐增大，当粒径从80 μm减小到13 μm时，其不可逆容量增大了10％.而对可逆容量来说，随着粒径的减小，可逆容量逐渐增大;当粒径减小到20 μm时，可逆容量达到最大;再进一步减小石墨颗粒的粒径，可逆容量则随之减小.这表明石墨颗粒过大或过小都不利于锂离子的可逆脱嵌，只有合适的粒度才能最大限度地可逆脱嵌锂离子.根据不同粒度石墨的比表面的变化趋势，阐述了嵌锂性能随粒度变化的原因.     

Si-Fe复合SiOx/石墨基负极材料的电化学性能

针对硅氧基负极材料的主要缺陷,在SiO_x/石墨基负极材料中巧妙地引入了Si-Fe、SnO₂合金化合物,以改善其电化学性能,并通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解策略制备了一系列硅氧基复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、微观形貌及电化学性能进行了表征。电化学测试结果表明,复合质量分数5% Si-Fe的目标材料充电容量高达443.4 mAh·g^-1,首次库仑效率达75.2%,循环310圈之后容量仍有369.1 mAh·g^-1,容量保持率为81.0%(相对第11圈);同时,经Si-Fe复合之后,锂离子扩散速率得到了明显改善。     

Si-Fe复合SiOx/石墨基负极材料的电化学性能

针对硅氧基负极材料的主要缺陷,在SiO_x/石墨基负极材料中巧妙地引入了Si-Fe、SnO₂合金化合物,以改善其电化学性能,并通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解策略制备了一系列硅氧基复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、微观形貌及电化学性能进行了表征。电化学测试结果表明,复合质量分数5% Si-Fe的目标材料充电容量高达443.4 mAh·g^-1,首次库仑效率达75.2%,循环310圈之后容量仍有369.1 mAh·g^-1,容量保持率为81.0%(相对第11圈);同时,经Si-Fe复合之后,锂离子扩散速率得到了明显改善。     

Si-Fe复合SiOx/石墨基负极材料的电化学性能

针对硅氧基负极材料的主要缺陷,在SiO_x/石墨基负极材料中巧妙地引入了Si-Fe、SnO₂合金化合物,以改善其电化学性能,并通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解策略制备了一系列硅氧基复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、微观形貌及电化学性能进行了表征。电化学测试结果表明,复合质量分数5% Si-Fe的目标材料充电容量高达443.4 mAh·g^-1,首次库仑效率达75.2%,循环310圈之后容量仍有369.1 mAh·g^-1,容量保持率为81.0%(相对第11圈);同时,经Si-Fe复合之后,锂离子扩散速率得到了明显改善。     

Si/石墨复合负极材料的制备方法研究进展

目前,锂离子电池被广泛地应用于移动电子设备、电动汽车以及混合动力汽车,因此,对高比容量以及长循环寿命的需求也愈加迫切.石墨类负极材料具有优异的循环性能,但理论比容量较低（372 mA·h·g^-1）,难以满足日益增长的高能量密度需求.Si负极材料因具有较高的可逆比容量（3579 mA·h·g^-1）而引起广泛关注.但是,巨大的体积膨胀限制了Si负极的使用.纳米化可以有效的释放Si体积膨胀带来的应力变化,提高其电化学性能.然而,单独的纳米材料具有很高的比表面会引起诸多副反应,阻碍其实际应用.将纳米Si与石墨复合制备Si/石墨复合材料,可充分利用纳米Si和石墨的优点,有望成为新一代高能量密度和长循环寿命锂离子电池负极材料.截至目前,多种技术手段被应用于制备纳米Si/石墨的复合材料,其核心问题是保证纳米Si和石墨的均匀分散以及稳定的结合.根据石墨与纳米Si的复合过程可以将该类材料的制备方法分为：固相法、液相法、以及气相沉积法.本综述对现有文献报道的Si/石墨复合材料制备方法以及所面临的主要问题进行简要总结概括.     

改性石墨用于锂离子电池负极

石墨可用于锂离子电池负极材料，其改性方面的研究主要有：石墨的还原、氧化、表面包膜以及物理法处理。这些方法可以改变石墨的电子状态及表面结构，能够提高石墨的性能。本文介绍了改性石墨用于锂离子电池负极的研究概况。     

粘结剂对形貌各异的石墨负极电化学性能的影响

As an important component in electrodes, the choice of an appropriate binder is significant when fabricating lithium-ion batteries (LIBs) with good cycle stability and rate capability, which are used in numerous applications, especially portable electronics and eco-friendly electric vehicles (EVs). Semi-crystalline poly(vinylidene fluoride) (PVDF), which is a traditional and widely used binder, cannot efficiently accommodate the volume changes observed in the anode during the charge-discharge process while binding all the components in the electrode together, which results in increased internal cell resistance, detachment of the electrode components, and capacity fading. Herein, we have investigated a highly polar and elastomeric polyacrylonitrile-butadiene (NBR) rubber for use as a binder in LIBs, which can accommodate graphite particles of different shapes compared to semi-crystalline PVDF. Prior to our electrochemical tests, NBR was analyzed using thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction (XRD), showing good thermal stability and an amorphous morphology. NBR is more conformable to irregular surfaces, which results in the formation of a homogeneous passivation layer on both spherical and flaky graphite particles to effectively suppress any electrolyte side reactions, further allowing more uniform and fast Li ion diffusion at the electrolyte/electrolyte interface. As a result, the electrochemical performance of both spherical and flaky shape graphite electrodes was significantly improved in terms of their first cycle Coulombic efficiency (CE) and cycle stability. With comparative specific capacity, the first cycle CE of the NBR-based spherical and flaky graphite electrodes were 87.0% and 85.5%, compared to 85.3% and 82.6% observed for their corresponding PVDF-based electrodes, respectively. After 1000 discharge-charge cycles at 1C, the capacity retention of the NBR-based graphite electrodes was significantly higher than that of PVDF-based electrodes. This was attributed to the good stability of the solid electrolyte interphase (SEI) formed on the graphite electrodes and the high stretching ability of the elastomeric NBR binder, which help to accommodate the repeated volume fluctuation of graphite observed during long-term charge-discharge cycling. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and microscopic analysis (SEM and TEM) were carried out to investigate the formation and evolution of the SEI layers formed on the spherical and flaky graphite electrodes. The results show that thin, homogeneous, and stable SEI layers are formed on the surface of both spherical and flaky graphite electrodes prepared using the NBR binder. When compared to the PVDF-based graphite electrodes, the graphite electrodes constructed using NBR showed decreased resistance in the SEI layer and faster charge transfer, thus enhancing the electrode kinetics for Li ion intercalation/deintercalation. Our study shows that the electrochemical performance of spherical and flaky graphite electrodes prepared using the NBR binder is significantly improved, demonstrating that NBR is a promising binder for these electrodes in LIBs.     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO₂,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO₂表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO₂并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g^-1电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g^-1,容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯(TEOS)为SiO_2源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO_2,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO_2表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO_2并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g~(-1),容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

晶态Li12Si7锂离子电池负极材料的电化学性能研究

通过加热摩尔比为12:7的LiH/Si球磨混合物,避免了Li与Si之间巨大的熔点差异,成功制备了晶态Li₁₂Si₇合金,研究了其电化学性能和储锂机制. 发现Li₁₂Si₇在0.02 ~ 0.6 V的嵌脱锂过程中,只发生晶胞体积的变化,而不产生相变,呈现出明显的固溶储锂机制. 该固溶储锂机制的存在,有效抑制了Si基负极材料嵌脱锂过程中由于相变导致的体积效应,使得晶态Li₁₂Si₇在0.02 ~ 0.6 V电压范围内具有显著改善的电化学性能,其首次库伦效率高达100%,30次循环后的可逆容量保持率约为74%,分别优于相同条件下原始Si电极的55%和37%.     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂(引发剂),通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂（引发剂）,通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

Sn-SnSb/石墨复合材料的制备及电化学性能

以柠檬酸钠为配位剂、NaBH4为还原剂，将Sn(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)盐在水溶液中共还原制得Sn-SnSb合金。X射线衍射和扫描电镜的测试结果表明：所得合金为多相合金，颗粒大小约200 nm。将该合金粉和石墨按质量比4∶1经机械球磨形成Sn-SnSb/石墨复合材料，将其作为锂离子电池阳极材料进行电化学性能测试，结果表明，该复合材料可逆容量超过600 mAh·g^-1，具有良好的循环性能，15次循环内的稳定比容量为461 mAh·g^-1，而纯Sn-SnSb合金粉15次循环后充电比容量为337 mAh·g^-1。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的合成及性能研究

本文通过乙酸锂与二氧化钛反应,采用一步高温固相法在不同反应温度（750 °C/800 °C/850 °C）和反应气氛（氮气/空气）下合成Li₄Ti₅O₁₂材料. 通过热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安曲线和充放电曲线分析了Li₄Ti₅O₁₂的晶体结构,观察其微观形貌,并测试其电化学性能. 结果表明,800 °C氮气烧结得到的Li₄Ti₅O₁₂（L-800N）材料粒径较小,该材料在1.0C倍率下的首周期放电比容量达到170.7 mAh·g^-1,100周期循环后的容量保持率高达94.6%,即使是10C高倍率其首周期放电容量依然有143.0 mAh·g^-1,表现出了良好的倍率和循环寿命性能.     

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.