锂电池正极材料FeS2

本文介绍了锂电池正极材料FeS2的晶体结构和电化学特性,综述了近年来锂电池正极材料FeS2的研究进展.重点叙述了天然FeS2的改性和人工合成FeS2的研究成果.在综述各方面进展的基础上指出了现阶段研究工作中存在的问题,并结合作者所在研究小组的工作对FeS2材料未来的研究方向进行了展望.     

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。     

锂电池正极材料多硫化碳炔的制备及电化学性能

锂电池正极材料多硫化碳炔的制备及电化学性能;锂电池;多硫化碳炔;正极材料     

量子机器学习在催化化学研究中的应用

量子机器学习融合了量子化学与机器学习的优点,具有比传统密度泛函理论更快的计算速度和更高的准确性.量子机器学习可为复杂、多维、多尺度的催化化学提供更智能和有效的研究方式,通过训练可靠的数据及建立合理的模型和算法,快速、准确地预测最优的催化剂设计参数、最佳的催化剂材料的合成方法和反应条件、以及催化剂结构和性能之间的关系.作者就量子机器学习应用于催化材料的设计、催化反应性能和催化反应机理三方面的发展趋势进行了概述.     

锂电池用正极材料多硫代苯的电化学性能

采用多硫化钠与六氯代苯为原料,制备了一系列具有网状交联结构的不同硫含量的多硫代苯作为锂电池正极材料,并对其电化学性能进行了研究.结果表明,提高硫含量有利于提高材料的放电容量,但易加剧充放电循环中的容量衰减.硫含量为91.99％的样品,首放容量达到756 mAh·g－1,20次循环容量保持367 mAh·g－1.讨论了多硫代苯的放电机理,循环容量衰减和充放电效率较低的原因.     

聚1-氨基蒽醌在二次锂电池正极材料中的应用

采用化学方法合成聚1-氨基蒽醌并用于二次锂电池正极材料,通过红外光谱、扫描电镜、粒度测试、循环伏安以及充放电测试等方法对材料的官能团结构、微观形貌、颗粒大小以及电化学性能等进行了研究与分析.实验表明,与金属锂组成二次锂电池后,聚1-氨基蒽醌达到了218.3 mAh•g－1的首次放电容量,经过25次循环后仍可保持较高的充放电效率.由于材料具有较高的能量密度且不含对环境有污染的元素S,因此是二次锂电池非常有希望的正极材料.     

巯基苯胺聚合物电极材料在锂电池中的应用

正极材料;巯基苯胺聚合物电极材料在锂电池中的应用     

二次锂电池聚合物正极材料研究进展

近几十年,二次锂电池作为重要的储能装置得到迅猛发展,而开发高性能的锂电池电极材料一直是电化学能源领域的研究热点之一。与传统无机正极材料相比,聚合物正极材料具有比容量高、柔软性好、廉价易得、环境友好、加工方便、可设计性强等诸多优点。本文综述了导电聚合物、共轭羰基聚合物以及含硫聚合物正极材料的结构特点、电极反应机理、电化学性能和近五年来的重大研究进展,总结了这三类聚合物电极材料的优缺点,并重点介绍了含硫聚合物电极材料中存在的问题及改进手段,最后提出了综合这三类聚合物优点的含硫共轭导电聚合物将会是该领域的研究方向。     

二次锂电池正极材料LixNi0.3Co0.7O2的XPS与XRD研究

结果表明，ＬｉｘＮｉ０．３Ｃｏ０．７Ｏ２具有六方晶系Ｒ３＾－ｍ空间群结构。当Ｘ－１，０．３１５时，其晶胞参数分别为ａ＝２．８２６ｎｍ，ｃ＝１４．１３０ｎｍ和ａ＝０．２８０８ｎｍ，ｃ＝１．４２５３ｎｍ；ＭＯ６（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ）八面体中Ｍ－Ｏ平均距离分别为０。１９４１ｎｍ和０．１９３３ｎｍ。ＸＰＳ分析结果表明ＬＩｘＮｉ０．３ＣＯ０．７Ｏ２表面存在Ｌｉ２Ｏ，同时探讨了其中过渡金属离子的３ｄ电子结构变化。     

锂电池正极材料LiV3O8制备及电化学性能影响因素

采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiV3O8,研究了LiOH溶液的浓度对LiV3O8的结构、粒径、电导率和电化学性能的影响。实验发现,LiV3O8衍射峰的强度、粒径与电导率可以通过改变LiOH溶液浓度来控制。测试了LiV3O8材料的结构、粒径分布和电化学性能。结果表明,随着LiOH溶液浓度的增加,样品的结晶度降低,晶粒的择优取向(100)晶面的衍射峰强度明显减弱;当LiOH溶液浓度为0.030 mol/L时,可以得到较为理想的粒径分布和较高的电导率为9.06×10-2s/cm;LiV3O8材料的容量及循环性能均与LiOH溶液浓度有关,选择0.030 mol/L的LiOH溶液时,样品的比容量最大为310 mA.h/g;循环15次后,容量衰减最少为4%。     

锂电池中的凝胶聚合物电解质

锂电池目前在人们生活中已经得到广泛应用,但是传统的液体电解质沸点低且易泄漏,容易引起锂枝晶生长和安全问题。凝胶聚合物电解质(GPEs)的状态介于液态电解质和固态电解质之间,不仅可以作为电解质,还可以作为隔膜,这样可以减少液体电解质的泄漏以及改善固体电解质的界面电阻。本文综述了锂电池中制备不同类型的GPEs的方法,如溶液浇铸法、相转化法、原位聚合法、UV(紫外)固化法和静电纺丝法等,重点总结了不同纤维基的GPEs(聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共六氟丙烯)(PVDF- HFP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)和聚间亚苯基间苯二甲酰胺(PMIA))在锂电池中的运用,并通过对不同基质的改性来改善电解质的离子电导率,阻碍锂枝晶的生长。最后,本文对锂电池中GPEs的未来发展前景进行了展望,讨论和提出的策略将为今后高性能锂电池的实际应用提供更多的途径。     

基于一体化正极与电解质膜的高性能固态电池

Lithium ion batteries (LIBs) are becoming the most popular energy storage systems in our society. However, frequently occurring accidents of electrical cars powered by LIBs have caused increased safety concern regarding LIBs. Solid-state lithium batteries (SSLBs) are believed to be the most promising next generation energy storage system due to their better in-built safety mechanisms than LIBs using flammable organic liquid electrolyte. However, constructing the ionic conducting path in SSLBs is challenging due to the slow ionic diffusion of Li ion in solid-state electrolyte, particularly in the case of solid-solid contact between the solid materials. In this paper, we demonstrate the construction of an integrated electrolyte and cathode for use in SSLBs. An integrated electrolyte and cathode membrane is obtained via simultaneous electrospinning and electrospraying of a polyacrylonitrile (PAN) electrolyte and a LiFePO₄ (LFP) cathode material respectively, for the cathode layer, followed by the electrospinning of PAN to prepare the electrolyte layer. The resultant integrated PAN-LFP membrane is flexible. Scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy measurement results show that the electrode and electrolyte are in close contact with each other. After the integrated PAN-LFP membrane is filled with a succinonitrile-bistrifluoromethanesulfonimide (SN-LiTFSI) salt mixture, it is paired with a lithium foil metal anode electrode, and the resultant solid-state Li|PAN-LFP cell exhibits limited polarization and outstanding interfacial stability during long term cycling. That is, the Li|PAN-LFP cell presents a specific capacity of 160.8 mAh∙g⁻¹ at 0.1C, and 81% of the initial capacity is maintained after 500 cycles at 0.2C. The solid-state Li|PAN-LFP cell also exhibits excellent resilience in destructive tests such as cell bending and cutting.     

热处理时间对锂电池正极材料Cr8O21的影响

本文以CrO₃为原料,采用高温固相法制备锂电池用正极材料Cr₈O₂₁,系统研究了热处理时间对Cr₈O₂₁结构、电化学性能的影响。采用TGA、XRD、SEM、EDS、ICP、EIS和恒流放电技术对制备的铬氧化物的物相及电化学性能进行研究。结果表明,延长热处理时间有利于提升材料的电化学性能。且不同的热处理时间对材料的电化学性能有重要影响。热处理时间为48 h得到的材料性能优异,在恒放电电流0.05 mA下,材料克比容量达到383.26 mAh·g^-1,克比能量达到1153.83 mWh·g^-1,平均放电电压3.01 V。     

锂电池纳米结构正极材料LiV3O8的制备及性能

采用水热合成法,在不同温度下制备了具有纳米结构的锂电池正极材料LiV3O8.并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安以及电化学交流阻抗等测试手段对其结构、形貌和性能做了研究.结果表明,随水热温度的升高,粒子直径增大,形貌和尺寸的均一性有所降低,材料的电荷转移电阻减小,有利于Li+的嵌入与脱出,比容量也随之增加.180 ℃得到的产物在1.8～3.8 V的电位范围内,首次放电比容量达290 mA·h/g,30周充放电循环后仍有200 mA·h/g以上的容量,具有良好的电化学可逆性.材料存在一定的非晶缺陷,其粒子具有较宽范围的粒径分布,对材料的电化学性能有改善作用.     

锂电池正极材料1,4,5,8-四羟基-9,10-蒽醌的电化学性能

研究了一种新型有机醌类化合物1,4,5,8-四羟基-9,10-蒽醌(THAQ)及其氧化产物(O-THAQ)的电化学性能.循环伏安和充放电结果显示,在放电时材料中的羰基和羟基均被还原为烯醇锂盐(襒C—O-Li+)结构,其中羰基还原为烯醇锂盐结构的过程可逆.O-THAQ首次放电容量和循环性能都有显著提高,氧化产物的首次放电容量为250 mAh.g-1,20次循环容量为100 mAh.g-1.讨论了THAQ氧化前后性能差异的原因.     

锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展

磷酸铁锂(LiFePO_4)具有环境友好、价格便宜、安全性能好等优点,作为正极材料已经广泛应用于国内的电动车动力电池中;为了进一步提高电池的性能,需要对影响磷酸铁锂及同类材料(LiMPO_4 (LMP);M=Fe、Mn、Co、Ni及这些元素的混合)电化学性能的因素进行深入研究。本文从材料颗粒体相特征(相结构、掺杂、纳米化、缺陷和锂离子传输机制)、界面结构及在不同的电解质环境下的界面重构和电极结构与锂电池性能的构效关系等方面进行总结,系统化的阐述并总结了影响磷酸铁锂正极材料最新研究进展。     

含氧有机物作为锂电池正极材料

有机物作为锂电池正极材料具有理论比容量高、原料丰富、环境友好、体系安全的优点,近年来受到关注。本文综述了含氧有机物正极材料的研究进展,概括了醌类、酸酐和硝基化合物等材料的结构特征、电化学性能以及充放电机理,比较了各种材料的优势与不足,并对比了不同有机物材料的放电电位和比容量,同时对该类材料的研究方向进行了展望。     

固态锂电池中正极/电解质界面的密度泛函计算研究

锂离子电池的广泛应用对储能器件的能量密度、安全性和充放电速度提出了新的要求. 全固态锂电池与传统锂离子电池相比具有更少的副反应和更高的安全性,已成为下一代储能器件的首选. 构建匹配的电极/电解质界面是在全固态锂电池中获得优异综合性能的关键. 本文采用第一性原理计算研究了固态电池中电解质表面及正极/电解质界面的局域结构和锂离子输运性质. 选取β-Li₃PS₄ (010)/LiCoO₂ (104)和 Li₄GeS₄ (010)/LiCoO₂ (104)体系计算了界面处的成键情况及锂离子的迁移势垒. 部分脱锂态的正极/电解质界面上由于Co-S成键的加强削弱了P/Ge-S键的强度,降低了对Li⁺的束缚,从而导致了更低的锂离子迁移势垒. 理解界面局域结构及其对Li+输运性质的影响将有助于我们在固态电池中构建性能优异的电极/电解质界面.