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.     

锂离子电池纳米电极材料研究

采用ＸＲＤ，ＴＥＭ方法对纳米相电极材料的结构，形貌进行表征，并用循环伏安法，恒流充放电法对电极材料的嵌锂电化学行为进行研究。结果表明，由于纳米材料的微结构特性使萁 具有优越的嵌锂特性；１）锂离子嵌入电极材料内部的深度小，过程短，具 较大的比表面，有利于采用较大的电流对该电池进行充放电；２）具有较大的嵌锂空间位置，有利于增加电极的锂嵌容量。     

锂离子电池的电化学阻抗谱分析研究进展

锂离子电池的电化学阻抗谱（EIS）是研究电化学系统最有力的实验方法之一,在过去的20多年中,EIS 被广泛应用于锂离子电池研究和生产领域,包括研究电极界面反应机理和容量衰减机制,测定相关电极过程动力学参数和电池的健康状态、荷电状态以及电池的内阻。本文分析了锂离子电池中电极极化过程包含的3 个基本物理化学过程———电子输运、离子输运和电化学反应过程,探讨了每一基本物理化学过程包含的步骤及其EIS 谱特征,详细论述了与电子输运相关的基本物理化学过程———接触阻抗和感抗产生的机制;介绍了多孔电极理论及其在锂离子电池中的应用,阐述了基于多孔电极理论进行阻抗谱数值模拟的建模原理与方法。 综述了石墨、硅、二元3d 过渡金属氧化物、LiCoO₂、尖晶石LiMn2O4、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12、过渡金属氟化物材料等电极的典型阻抗谱特征和各时间常数的归属问题。最后讨论了EIS现存的问题及未来的发展方向。     

锂离子电池电极材料选择

商用锂离子电池发展至今已有20年,为了满足不同方面的社会需求,人们迫切需要新型锂离子电池电极材料.本文首先简要介绍了锂离子电池的相关知识,随后对多种新型锂离子电池正负极材料的制备、改进方法及电化学性能做了详细介绍,最后对各种电极材料的优缺点进行了简要的总结.本文还对锂离子电池在未来的应用进行了展望,以期待锂离子电池更好...     

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

含聚苯胺类锂离子电池复合电极材料研究进展

聚苯胺是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一,具有特殊的电学、光学性能,在电子工业、信息工程、国防工程等的应用开发进行了深入研究。聚苯胺经掺杂后可形成P型和N型导电态,这种掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆,而掺杂度受pH值和电位等因素的影响,且电化学活性同比传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性能,因此有关在设计聚苯胺参与锂电池电极复合材料的研究也越来越受到重视。本文综述了不同结构聚苯胺锂离子电池复合材料的制备方法,并着重介绍了聚苯胺基复合材料锂离子电池等领域研究的电化学性能,最后展望了聚苯胺基复合材料的应用前景。     

锂离子电池正极材料LiMnO_2的电化学阻抗谱研究

通过球形扩散模型给出了一种测定锂离子在电极材料中固相表观扩散系数的计算方法(修正Warburg阻抗法),研究了LiMnO_2电极的交流阻抗和锂离子的扩散行为.研究表明,材料合成温度影响电极反应表面电荷传递和材料中的锂离子扩散特性.用熔盐浸渍法在500℃保温12h合成的LiMnO_2正极材料的锂离子表观扩散系数为1.49×10~(-10)cm~2/s.     

纳米薄膜锂离子电池电极材料

本文总结了近年来纳米薄膜锂离子电池电极材料的研究情况,特别是本课题组在这方面的工作进展.我们从纳米颗粒和纳米结构两方面对各种纳米电极材料进行了分类和归纳,对于纳米颗粒组成的薄膜电极材料,除了对传统的锂一金属氧化物(LiMO2,LiMn2O4等)电极材料和聚阴离子型(LiFePO4等)电极材料薄膜化的研究做了介绍之外,着...     

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。     

X射线成像技术在能源材料研究中的应用

随着人类对可持续能源的需求不断增长,先进的表征方法在能源材料研究等领域变得越来越重要。借助X射线成像技术,我们可以从二维和三维角度实时获取能源材料的形貌、结构和应力变化信息。此外,借助高穿透性X射线和高亮度同步辐射源,设计原位实验,可以获取充放电过程中样品的定性和定量变化信息。本文综述了基于同步加速器的X射线成像技术及其相关应用,讨论了包括X射线投影成像、透射式X射线显微成像、扫描透射X射线显微成像、X射线荧光显微成像以及相干衍射成像等几种主要的X射线成像技术在能源材料研究领域的应用,展望了未来X射线成像的应用前景及发展方向。     

锂离子电池电极材料磷酸氧钒锂的研究进展

介绍了磷酸氧钒锂(α-LiVOPO4、β-LiVOPO4和αⅠ-LiVOPO4)电极材料的结构和电化学性能;综述了现有的LiVOPO4电极材料的合成方法(包括高温固相法,化学还原法,溶胶-凝胶法,溶剂热法,离子交换法等)及其改性研究现状。最后对其未来的发展趋势进行了展望。     

锂离子电池SnS2基负极材料

随着应用范围的逐渐扩大,锂离子电池对具有高比容量、长循环寿命以及优异倍率性能的新型正负极材料的需求日益迫切。SnS₂材料因具有独特的层状结构和高的理论比容量而被视作潜在的高比容量负极材料,但其也存在首次不可逆容量较大、导电率低、充放电过程中体积变化较大等问题。本文综述了SnS₂负极材料的研究历程以及最新研究进展,介绍了SnS₂负极材料的基本性质,具体论述了SnS₂电化学性能改进的相关措施,主要包括控制纳米SnS₂微观形貌、制备SnS₂/C及SnS₂/氧化物复合材料、掺杂、一体化电极以及优化粘结剂等。文章同时总结了水热（溶剂热）法各工艺参数（原料种类、浓度、比例、溶液pH值、水热温度及时间等）对制备SnS₂纳米材料及SnS₂/C复合材料形貌结构及电化学性能的影响,并对目前SnS₂材料仍然存在的问题进行了分析。研究表明,通过制备片状、花状等高比表面积的SnS₂纳米材料,可明显提升其循环性能;将石墨烯等碳材料与SnS₂复合,有助于提高材料的结构稳定性及导电性,进而改善电极的循环及倍率性能。经工艺优化后的SnS₂/graphene复合材料具有高的比容量（大于1000 mAh/g）、稳定的循环性能和优秀的倍率特性,是一种非常有研究价值的高比容量锂离子电池负极材料。     

电化学转换反应及其在二次电池中的应用

电化学转换反应作为一种新的电极反应机制,近年来受到相当多的关注. 转换反应不仅能够利用金属化合物的多价态氧化还原,大幅度提高电化学容量利用率,而且对于主体晶格的结构、嵌脱阳离子的尺寸并无特殊要求,可以应用于众多不同种类的金属化合物,针对不同的金属离子设计高容量正负极活性材料. 因此,基于转换反应构建高容量电极材料正成为二次电池发展的一个新方向. 本文简要分析了电化学转换反应的基本原理和实现条件,并结合作者课题组近年来的研究工作探讨了这类反应在锂离子及钠离子电池中的潜在应用.     

尖晶石型八面体结构锰酸锂的制备及其电化学性能

采用模板导向法和高温固相法制备尖晶石型八面体结构的LiMn₂O₄锂离子电池正极材料,研究了该材料的结构和电化学性能。 电化学性能研究表明,该电极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能,在2.5~4.5 V电压范围,电流密度为100 mA/g时,首周充放电比容量分别为147和179 mA·h/g,循环50周后,其充放电比容量仍分别保持在180/181 mA·h/g。 优良的电化学性能可能归因于尖晶石LiMn₂O₄的形貌结构特征,该方法为制备锂离子电池正极材料提供了思路和依据。     

锂离子电池Sn基合金负极材料

发展高安全性、高能量、低成本、长寿命锂离子电池是当前动力电池应用面临的巨大挑战。电池的性能主要取决于正负极电极材料的性能。Sn基合金负极具有高能量和安全特性,是一种很有产业化前景的锂离子电池负极材料。本文综述了Sn基合金电极作为锂离子电池负极的最新研究进展,对Sn基合金负极的不同制备方法进行了总结,重点介绍了锡基合金负极材料在电化学性能方面所存在的问题及其原因,包括锡基活性物质的损失、SEI膜和氧化膜的形成、纳米粒子的团聚和锂离子嵌入过程中死锂的产生等影响合金充放电性能的因素,最后展望了以提高Sn基合金负极电化学性能为目的的研究趋势。     

锂离子电池硼酸盐电极材料的研究进展

硼酸盐作为新一代锂离子电池电极材料,其具有摩尔质量小、资源丰富、环境友好和理论比容量高等优点.本文对LiFeBO3、LiMnBO3和LiCoBO3等硼酸盐正极材料以及Fe3BO6、FeBO3、Cr3BO6、Co2B2O5、Cu3B2O6和VBO3等硼酸盐负极材料的结构、制备方法、电化学性能的研究现状进行了综述,并对存在的主要问题提出了改进方法.     

锂离子电池电极材料固体核磁共振研究进展

对于研究材料的结构变化和考察原子所处的化学环境，固体核磁共振技术是一种有效的手段。通过⁶Li和⁷Li核磁共振谱的变化，可以清楚地了解锂离子电池电极材料中Li与邻近金属或碳原子的配位情况及在充放电过程中对应于锂离子嵌/脱过程中材料的结构变化，对于研究电极材料的电化学性能有重要的意义。本文综述了固体NMR技术在研究锂离子电池电极材料的结构及嵌锂机理方面的一些进展。     

电化学储钠材料的研究进展

大规模储能的二次电池不仅需要具有适宜的电化学性能,更需考虑资源、成本和环境效益等应用要求. 锂离子电池储能的大规模应用也将受到制约. 从资源与环境方面考虑,钠离子电池作为储能电池更具应用优势. 然而,从目前的技术现状来看,几类不同的嵌钠正极材料虽显现出可观的嵌钠容量与较好的循环性,但能量密度与功率密度尚待提高. 硬碳材料和合金负极最有希望用于钠离子电池,这类材料的初始充放电效率和循环稳定性仍有待改善. 本文简要分析了锂离子电池与钠离子电池在材料要求方面的差异,回顾了近年来钠离子电池材料探索中的突破性进展,并主要结合本课题组的研究工作讨论了钠离子电池及其关键材料的发展方向.     

表面包覆保护的离子电池新型正极材料LiFeBO3电化学性能

以偏硼酸锂和草酸亚铁为原料,采用固相反应,合成了用于动力锂离子电池新型正极材料LiFeBO<,3>,并用乙丙共聚物(EPM)对该材料进行包覆保护处理;采用XRD、SEM和元素分析等测试技术对样品进行表征.实验表明.LiFeBO<,3>具有较高的放电重量比容量,而且包覆EPM后的硼酸铁锂具有更好的电化学性能,5%EPM包覆的硼酸锂首次放电容量达190 mA·h/g,0.5 C下充放电循环50次后容量衰减只有4.2%.     

锂离子电池合金负极材料的研究进展

本文综述了锂离子电池合金负极材料的研究现状,对比了各种合金负极材料的制备方法,并指出了合金负极材料目前面临的主要问题及现有的解决方案,最后提出纳米锂合金复合物将是合金负极材料发展的最终出路.