室温钠离子电池关键材料研究进展

钠离子电池凭借钠资源丰富、价格低廉在大规模储能领域有着重要应用前景. 然而,钠离子相对锂离子较大的半径和质量限制了它在电极材料中的可逆脱嵌,导致其电化学性能不佳. 因此研发稳定、高效储钠的高比能电极材料是钠离子电池实用化的关键. 另外,进一步优化与电极材料相匹配的电解质来实现高安全、长寿命钠离子电池的构建,推动其商业化进程,也是迫切需要解决的问题. 本文主要对室温钠离子电池关键材料（包括正极、负极和电解质材料）的研究进展进行简要综述,并探讨了其面临的困难及可行的解决方案,为钠离子电池的发展提供一定参考依据.     

镁热还原气相法白炭黑制备纳米硅及其电化学性能

以气相法白炭黑(FS)为Si前驱体,通过镁热还原工艺和对获得的NPs-Si进行SiOx和C复合包覆,制备出NPs-Si@SiOx@C纳米复合结构,将其用作锂电池负极进行电化学性能测试。研究结果表明:镁热还原过程分两步进行,即SiO_2与Mg先生成Mg2Si中间相,Mg2Si继续与SiO_2反应生成Si的反应路径;根据此规律镁热还原气相法白炭黑的Si转化率达87.9%。电化学性能测试中NPs-Si@SiOx@C负极在2.0 A·g-1的电流密度下有1 300 mAh·g-1的容量平台,1 000次循环后的放电比容量为964.2mAh·g-1,容量保持率达75%。     

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.     

综合创新实验:Zn-LiFePO4软包装电池的制备与性能表征

以LiFePO₄为正极、Zn箔为负极,以Li₂SO₄+ZnSO₄的饱和蔗糖溶液为电解液,利用自封袋、无纺布、不锈钢网等材料组装制备了软包装电池。通过循环伏安曲线、充放电曲线、LED灯测试等方法对电池性能进行了评估。该实验可操作性强且易重复,所用材料环境友好、安全性高、价格便宜,测试仪器简单,不需要干燥间或手套箱等复杂设备,学生在普通化学实验室就可以亲身体验软包装电池的制备流程,直观感受化学能与电能之间的转化,并深入理解氧化还原反应过程及储能电池工作原理。     

机械化学法原位合成硅/锡二元储锂母体复合负极材料的研究

以高活性、低熔点金属锂为还原剂,在惰性气氛保护下分别将一氧化硅和氧化亚锡还原为单质硅和锡。通过调节球磨参数并加入适量助磨剂有效抑制因金属锂熔化导致的物料结块现象,得到将纳米硅、锡颗粒均匀分散在含锂化合物基体中的二元储锂母体复合材料。通过该方法得到的复合材料中硅、锡颗粒粒径明显小于商品化的纳米硅和纳米锡,不仅能最大限度降低硅、锡颗粒的体积效应,避免纳米粉体的分散工序,且能大大降低材料的制备成本。交流阻抗和充放电循环测试显示,金属锡作为另一种储锂母体既能为复合材料提供部分可逆容量,也能有效降低活性物质颗粒之间     

交联剂的引入对碳负极材料性能的影响

研究了引入的交联剂二乙烯基苯对作为锂离子二次电池负极材料的聚合物裂解碳性能的影响.结果表明交联剂引入到聚丙烯腈中后,在热处理过程中有利于该聚合物的碳化,导致层间距d002减少及石墨微晶尺寸增加;交联剂的固定作用使碳材料的有序性得到了提高;同时微孔数目也得到了增加.这些因素的影响导致了聚合物裂解碳的可逆储锂容量随交联剂的量的增加而提高.对于别的加聚物如聚4乙烯吡啶而言,同样也使所得到的聚合物裂解碳的可逆储锂容量得到了提高.最大可逆容量可达600mAh·g-1.     

高分子中激子和双激子的极化率(解析计算)

高分子的电致发光是载流子在电场中的输运和复合,为了阐明它的机理,需要研究高分子中激子的极化性质,首先求得了激子和双激子的解析解,然后用线性响应的Green函数方法计 算了两者的极化率,解析地证明了一个重要的结论：激子的极化率为正,双激子的极化率为负.从激子跃迁至双激子,高分子的电偶极矩要反转方向. 关键词： 激子 双激子 解析解 负极化率     

二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe₂O₃作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。 本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe₂O₃。 纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。 300 ℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 mA/g时首次放电比容量为1360 mA·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 mA·h/g;相比之下,450和800 ℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 mA·h/g。 微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe₂O₃负极材料循环性能差的问题提供了思路。     

锂离子电池Sb基负极材料研究进展

Sb基材料作为一类合金机制的锂离子电池负极材料,因具有比容量高、安全性好等优点受到广泛关注。 然而,由于Sb基负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等问题导致的循环性能不理想,制约了其作为锂离子电池负极材料的商业化应用。 本文综述了近年来在锂离子电池Sb基各类负极材料方面的研究进展,重点介绍了它们的反应机理、合成方法及电化学性能,并对Sb基负极材料的发展方向进行了展望。     

锂离子电池低温性能改善研究进展

锂离子电池因其能量密度高,循环寿命长等优点已成为新型动力电池领域的研究热点,但其温度特性尤其是低温性能较差制约着锂离子电池的进一步使用. 本文综述了锂离子电池低温性能的研究进展,系统地分析了锂离子电池低温性能的主要限制因素. 从正极、电解液、负极三个方面讨论了近年来研究者们提高电池低温性能的改性方法. 并对提高锂离子电池低温性能的发展方向进行了展望.