纳米储锂材料和锂离子电池

简单综述了锂离子电池的基本原理和发展现状，对中国科学院物理研究所固体离子学课题组在纳米储锂材料方面的研究进展做了介绍。用HRTEM等手段研究了纳米SnO、纳米Si以及纳米SnSb合金在Li入脱嵌过程中结构的变化。着重介绍了一种具有纳米微孔的球形硬碳材料和纳米SnSb合金钉扎的复合负极材料，在高功率密度和高能量密度锂离子电池方面具有广阔应用前景。     

锂离子电池SnSb/MCMB核壳结构负极材料嵌锂性能研究

以酸处理的中间相碳微球(MCMB)为载体, 用化学还原法在碳球表面沉积SnSb合金, 合成SnSb 包覆碳球的核壳结构负极材料. 采用XRD, SEM技术对材料的结构和形貌进行了表征, 用恒电流充放电(CC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试了材料的电化学性能. 实验结果表明: SnSb/MCMB样品呈现纳米晶与非晶态的混合组织; 单一SnSb合金的容量衰减较快, 而对于SnSb/MCMB复合材料, 细小的合金颗粒均匀钉扎在MCMB表面, 不仅改善了颗粒的团聚现象, 而且增强了材料的导电能力, 使材料的循环稳定性得到改善, 复合材料具有936.161 mAh/g的首次放电比容量, 首次库仑效率80.3%, 50次循环后容量维持在498.221 mAh/g. 关键词： SnSb合金 锂离子电池 中间相碳微球(MCMB) 电化学性能     

锂离子电池中的尺寸效应与表界面问题研究

文章介绍了锂离子电池中的尺寸效应与表界面问题的研究.从热力学与动力学方面讨论了小尺寸材料与体材料性质的区别以及作为储能材料的优缺点.从实际考虑,建议发展动力学稳定的纳米结构电极材料.     

锂离子电池用具有分级三维离子电子混合导电网络结构的纳微复合电极材料

文章评述了分级三维离子电子混合导电网络结构和具有该结构的纳微复合电极材料在锂离子电池中的应用等方面的最新研究工作进展.首先介绍了纳微复合电极结构相关概念及其优缺点,然后列举了一些运用此概念设计并构筑出的电极材料实例.研究证明,此新型电极结构能够大幅提高锂离子电池电极材料的储锂性能,并且该结构设计还可推广到其他电化学储能...     

石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用

正1.引言化石能源日益短缺的危机使得可再生能源和能量存储技术受到广泛关注。基于在能量存储方面的优异表现,锂离子电池被认为是极具发展前景的电化学储能体系之一,其在民用、国防和航空航天等领域显示出强大的应用潜力。锂离子电池又称摇椅电池,其储放能过程如图1所示。锂离子电池的性能主要受到电极材料、电解质和器件组装技术等因素的制约,而正负极材料是决定电池性能的关键所在。现阶段研究的负极材料,依据电极反应的机理来划分,主要有嵌入型、合金反应型以及转换反应型三大类。然而由于三种类型电极材料的固有缺点如理论     

锂离子电池Sn-Al薄膜电极的制备及电化学性能研究

采用磁控溅射沉积技术制备了纳米级Sn-Al合金薄膜电极材料,并用X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征,用高精度电池测试系统进行充放电和循环伏安测试.结果表明直流DC与射频RF两种不同的溅射方法制备的Sn-Al薄膜电极具有很大的性能差异,前者DC法制备的材料颗粒细小,表现出稳定的循环性能,其首次放电容量为1060 mAh/g,首次效率为71.7％,电极经过50次循环后比容量保持在700 mAh/g以上.后者RF法制备的材料颗粒较大,放电比容量开始上升,第五次循环后接着逐渐衰减,表现出较差的循环性能. 关键词： 锂离子电池 磁控溅射 Sn-Al合金 电化学性能     

锂离子电池中的物理问题及其研究进展

锂离子电池作为一种性能优越的新型可充放电池已经或将要在移动通信、手提式计算机和电动汽车等诸多领域获得广泛的应用 .然而与锂离子电池相关的物理问题却往往被人们忽视 .例如 ,如何从本质上来提高正极材料的体相电子电导率 ,而不是在正极活性物质中添加炭黑之类的电子导电材料 .文章将着重针对与锂离子电池相关的物理问题 ,介绍近年来的主要进展 ,以期待对锂离子电池有更深入的了解 .     

电泳法制备三维纳米硅/石墨烯锂离子电池负极材料

采用直流电泳技术制备了具有多孔结构的纳米硅/石墨烯三维复合材料,并探究了其作为锂离子电池负极的电化学特性.结果表明:通过控制电泳工艺可以获得硅纳米粒子分散较为均匀的三维复合材料.作为锂离子电池负极,在放电电流密度为100mA/g时,该类复合材料的面容量可达到5.5mAh/cm~2.     

锂离子电池电极材料的第一性原理研究进展

文章综述了第一性原理计算在锂离子电池电极材料模拟与设计方面的研究进展.电极材料的研究包括电极材料的电子结构和电子导电性的研究,嵌锂电位、锂离子输运特性、嵌锂过程中局部结构弛豫与相变以及材料表面特性研究等方面,第一性原理计算在上述诸方面的研究都取得了一定的进展.这些理论上的研究成果,可以帮助人们加深对材料性能与机理的理解,同时对材料的设计也具有指导意义.     

纳米氧化锡负极材料锂化反应机理的原位透射电镜研究

二氧化锡(SnO_2)材料因具有储量丰富、理论容量高、嵌脱锂电位安全等一系列优点,在锂离子电池负极材料研究中受到广泛关注.然而, SnO_2纳米材料在锂化反应过程中的机理,尤其是第一步转化反应是否可逆尚存在争议.本文利用常规水热法成功制备了平均粒径为4.4 nm的SnO_2纳米颗粒,并在透射电子显微镜中构建了微型锂离子电池原型器件,对SnO_2纳米颗粒在充放电过程中的微观形貌和物相演变进行原位表征.实验结果表明, SnO_2纳米颗粒在嵌锂过程中率先生成了纳米尺寸的中间相Sn,随后发生了合金化反应转变为Li_(22)Sn_5相.脱锂反应后, Li_(22)Sn_5相转变为SnO_2.分析认为,纳米晶界阻碍了Sn颗粒的聚集长大,使得Sn和Li_2O能够充分接触,进而使脱锂反应能够完全进行,生成SnO_2.研究结果对于如何提高SnO_2基电极材料可逆比容量和循环性能具有一定的指导意义.     

Li离子发射体

本文介绍了用锂霞石做Li离子发射体的制备方法,测量了其发射体的发射性能。     

ELECTROSTATIC WAVE EXCITATION BY LITHIUM ION BEAM IN UPSTREAM RECION OF AMPTE LITHIUM RELEASES

It is shown that the electron cyclotron harmonic waves and the ion acoustic broad band obsefved in the transition region and the upstream region of the two AMPTE lithium releases can be explained ,by the interaction of the lithium ion beams and the solar wind plasmas.The cycloidal motion of the freshly produced lithium ion in the solaz wind magnetic and electric fields is essential for these wave excitations.Two simplified models in ion velocity distribution are used in the dispersion relation analysis,one is an orientating ion beam, the other is an ion beam ring (the hollow beam).It is shown that the electron cyclotron. harmonics can be effectively excited by both of these beams if they are very cold. Satisfactory consistence of the theory with the observed results is obtained for the harmonic excitations.The strong Iow frequency (much less than the electron cyclotron frequency) noices might be multioriginal.It is also proposed that the interaction of the lithium ion beam and the solar wind protons provides a suitable mechanism for exciting these broad bands.     

锂蒸汽中的注入参量振荡

对锂蒸汽中的2s—3d双光子共振注入参量振荡进行理论和实验研究。与一般参量振荡相比较,注入参量振荡的输出具有更好的单色性,并以更“锐”的角锥辐射形式出现。除此之外,当在锂原子2s-2p跃迁的红端改变种子光束的频率时,注入参量振荡是可调谐的。 关键词：     

锂硼钒酸盐玻璃的11B核磁共振研究

用¹¹B连续波核磁共振谱研究了锂硼钒酸盐玻璃的结构,测量了BO₄,BO_3s和BO_3A各结构单元的比例。实验表明,锂硼钒酸盐玻璃中N₄的最大值近似为一常数,与V₂O₅的含量无关。Li₂O被V₂O₅和B₂O₃分享。并推测V₂O< 关键词：     

锂离子外扩散对扩镁铌酸锂表层结晶特性的影响

利用常规X射线衍射和掠入射X射线衍射对在空气中进行镁离子内扩散的扩镁铌酸锂单晶表层的富氧化镁层特性进行了研究,揭示出镁离子内扩散初期随着体内锂离子的外扩散,首先在富氧化镁层形成Li₃Mg₂NbO₆和Mg₄Nb₂O₉的化合物结构,Li₃Mg₂NbO₆出现在富氧化镁的内表层,而Mg₄Nb关键词：     

碳纳米管材料的储锂性能

碳纳米管较低的碳原子密度、管径和管间的空隙可以为锂离子提供大量的嵌入空间,从而拥有更高的储锂能力。本文结合实验与理论研究的最新成果,综述了这一领域的主要进展和前景。实验上,对单壁碳纳米管进行适当处理,可以将锂存储量提高到常规石墨材料的2~3倍。根据密度泛函理论计算,锂在不同碳纳米管束中的最高理论嵌入量可以达到Li0.5C。嵌入后锂和碳纳米管之间发生了完全的电荷转移,碳纳米管的Fermi能级上移到导带中,所有碳纳米管都转变为金属。纳米管自身的电子结构对锂的吸附是至关重要的,缺电子体系更有利于锂的吸附。锂在B掺杂的复合管如BC3纳米管中有很大的吸附能。锂穿透纳米管壁从管壁外进入纳米管内的能垒,随着纳米管壁拓扑缺陷结构的尺寸变大而显著降低,B在纳米管壁的存在会进一步降低锂穿越纳米管壁的能垒。同时B的掺杂会降低相同拓扑缺陷的生成能,导致在BC3纳米管中出现更多的拓扑缺陷,从而有利于锂离子的扩散。实验与理论计算的结合可望加深对锂离子在纳米管材料中嵌入过程的理解,指导设计具有更高储锂性能的新材料。     

流体静高压下的锂离子导电性

本文改进实验方法,在0.0001—1.23GPa流体静高压下测量了整片非晶锂离子导体B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃(x=0.05;0.15)及其粉末压片的离子电导率及激活体积。发现粉末压片电导率峰值是由非晶微粒间的接触电导及非晶微粒体电导两者叠加;对整片非晶电导率的压力效应用离子迁移通道的物理图象给出初步的微观解释。此外,还观测到氧化铝组分减少使电导率的压力转变点明显降低;测量出不同温度热处理以及300℃等温热处理4—20h后离子电导率-压力曲线的变化规律,仍可归因于非晶态相分离及两种非晶相的先后晶化。 关键词：     

LISICON(锗酸锌锂)单晶的Li+离子电导

本文研究了Lisicon(锗酸锌锂)单晶的Li⁺离子电导率。发现各结晶学方向电导率之间的关系为σ_b≤σ_a≤σ_c≤σ_[110],但各向异性不强。晶体中Li含量对电导率有明显的影响,当Li/Zn比率由6.7变到9.2时,300℃a方向电导率由4.3×10^-2Ω^-1·cm^-1增加到1.25×10^-1Ω^-1·cm^-1,logσT对1/T的曲线显示出三个转变点,分别在～80℃,～140℃和～300℃。电导的激活能分别为0.50—0.58eV(25—80℃),0.92eV(～80—140℃),0.64eV(～140—300℃)和0.36eV(>300℃),极化实验表明单晶的电子电导可以忽略。 关键词：     

锂离子电池中的物理问题

锂离子电池是一种性能优越的新型可充放电池．文章在简述了它的原理和特性之后，着重介绍了所涉及的一些物理问题，诸如嵌入物理、载流子输运、渗流、分形和相变等，以期对锂离子电池有更深入的理解