关键词： 锂离子电池   负极材料   镁热还原   硅碳复合   多孔硅  

摘要： 以白炭黑为基料,通过镁热还原法制备出多孔硅,再将多孔硅与石墨颗粒复合制备出多孔硅碳复合材料。通过XRD、BET和SEM对制备出的材料进行结构形貌表征,结果表明多孔硅材料表面疏松多孔且分布均匀,此结构可以有效缓解硅颗粒的体积膨胀效应;并对硅碳复合材料进行电化学性能测试分析,结果显示镁热还原制备的硅碳复合负极材料具有较好的电化学性能,首次放电比容量为529 mAh/g, 30次循环后,可逆效率为99.47%,以上结果表明多孔硅与石墨复合改善了材料导电性而提高其电化学性能。

关键词： 锂电池负极材料   艾奇逊坩埚石墨化炉   物料平衡   热平衡  

摘要： 艾奇逊坩埚石墨化炉是锂电池人造石墨负极材料生产中的核心设备,其物料平衡与热平衡直接影响产品质量、能耗和生产效率。通过精准核算炉内物料的输入、输出以及热量的产生、传递与消耗,深入分析石墨化过程中的转化机制与能量利用状况,为优化石墨化炉的设计、操作工艺、提升能源利用效率以及降低生产成本,提供了关键的数据支持与理论依据。

关键词： 负极材料   包覆改性   硅碳复合  

摘要： 采用酚醛树脂作为碳源对硅进行预包覆处理,将预包覆硅颗粒与石墨电极粉料球磨混合,制备出硅碳复合负极材料。通过XRD和SEM对硅碳复合负极材料进行结构形貌表征,结果表明负极材料具有良好的分散性,硅颗粒均匀镶嵌在石墨颗粒表面,此结构可以缓解体积硅颗粒的膨胀效应;通过电化学性能测试,结果表明引入包覆改性处理工艺后,硅碳复合负极材料的循环稳定性有所提升,30次循环后,可逆容量为363.7 m Ah·g^(-1)。

关键词： 第一性原理   六方氮化硼/石墨烯异质结   锂电池   负极材料  

摘要： 基于第一性原理方法，研究了六方氮化硼与石墨烯异质结（hBN/Graphene）作为锂离子电池的负极材料时的性能。根据结合能最大原则确定了最稳定的异质结堆垛结构。计算了锂原子分别吸附在石墨烯外表面、六方氮化硼外表面以及六方氮化硼和石墨烯的层间耦合界面的高对称吸附位点的吸附能。态密度计算表明无论是纯净的异质结还是三种吸附了锂原子的异质结在费米能级处的态密度都不为零，说明这些结构有良好的导电性。计算了锂原子在不同吸附位点之间扩散势垒，较低的能垒和较短的迁移路径可以保证锂原子在迁移过程中的效率，提高电池的充放电速率。计算了逐个添加锂原子和逐层增加锂原子时异质结的开路电压和理论比容量。当吸附三层锂原子时，开路电压为1.18V，理论比容量为1154mAh/g。展现出较大的理论比容量潜力。这些结果表明，hBN/Graphene异质结有望作为锂离子电池的高性能负极材料。

关键词： 纤维素   纳米材料   气凝胶   锂电池   制备  

摘要： 为了分析纤维素纳米材料在能源领域效果,研究选取自然界中的桉木浆进行纳米纤维素气凝胶材料的制备。其中采用纳米精磨法对原材料纤维丝进行处理,再通过碳化得到碳气凝胶材料,并将其应用于锂电池负极材料。在气凝胶材料纤维特征比较中,二次构建的碳气凝胶材料相比气凝胶材料其纤维直径更小,平均值为52.10 nm。而在材料孔道分析中,二次构建的气凝胶材料总孔容以及比表面积要更大。将两种气溶胶用于锂电池的负极材料,结果表明,二次构建的碳气凝胶材料的抗衰性能要更好,这主要与材料的结构特征有关。可见,研究所制备的纳米纤维素材料在锂电池领域有良好的应用效果。研究内容将为锂电池技术的改进提供技术参考。

关键词： 非平面稠环芳烃   有机负极材料   锂离子电池   新型能源材料  

摘要： 锂离子电池作为高效能量存储器件在便携式电子设备和电动汽车领域得到广泛应用,但其发展仍受限于传统电极材料的理论容量和资源可持续性。有机小分子具有结构可设计、理论比容量高等优点,在锂离子电池负极材料领域具有潜在的应用价值,但溶解性强、循环稳定性差等缺陷制约了其电池性能表现。稠环芳烃材料凭借其刚性共轭骨架展现出优异的化学稳定性,然而其较低的理论比容量制约了其在锂离子电池中的应用。将有机小分子与稠环芳烃结合,有望实现材料性能的互补:有机小分子提供高比容量,稠环芳烃增强结构稳定性。基于以上思路,本论文主要内容如下: （1）采用自下而上合成策略制备了了具有给电子效应的非平面稠环芳香烃扭曲六苯并蔻（c-HBC）。将其分别与具有吸电子能力的有机小分子1,4-苯醌（BQ）、7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）及二者的四氟取代物四氟-1,4-苯醌（4F-BQ）、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰二甲基对苯醌（4F-TCNQ）复合,成功构建了一系列有机复合负极材料。复合材料的分子层间具有π-π相互作用,达到了提高有机电极材料循环稳定性以及比容量的目的。其中,c-HBC与TCNQ以物质的量比1:1复合效果最好,循环800圈后仍有312 m Ah g-1的循环比容量,显示出优异的电化学性能。 （2）受到前一部分研究启发,探究不同稠环芳烃与有机小分子复合优化电化学性能的可能性。采用自下而上合成策略制备了与c-HBC相近但结构更扭曲、分子层间距更大的扭曲八苯并环二苯基（c-OBCB）分子。将其分别与BQ、TCNQ按物质的量之比1:1复合制备得到了有机复合负极材料。与c-HBC相比,c-OBCB具有更高的比容量,但由于其溶解度更高循环稳定性弱于c-HBC,第74圈开始比容量随循环降低。与BQ、TCNQ复合后,循环比容量及电化学动力学性能没有增强效果,但循环稳定性得到了提升,500圈循环后比容量仍未开始下降。 本研究表明,通过将有机小分子与稠环芳烃骨结合,可构建兼具高比容量和稳定结构的复合电极材料,其中小分子单元提供高氧化还原活性位点,稠环芳烃骨架则通过π-π堆积作用抑制材料溶解,这种协同效应克服单一材料的局限性,为解决有机电极材料容量衰减问题提供了创新思路。

关键词： 笼型倍半硅氧烷(POSS)   锂离子电池   硅基负极材料   多孔材料   初始库伦效率  

摘要： 将苯基和乙烯基两种不完全缩合的倍半硅氧烷硅醇锂与聚丙烯腈(PAN)复合,利用Friedel-Crafts反应制备多孔结构,后经高温碳化制备成多孔硅基负极材料。采用扫面电子显微镜(SEM)和N2吸脱附测试,表征了材料的多孔结构,并在LAND电池测试系统上对样品负极进行连续充放电测试。结果表明:所制备的多孔硅基复合材料具备良好的多孔结构,孔径约4 nm;在应用到锂离子电池负极后,其首圈库伦效率高达78.5%,在200次循环后能够保持665.2 m Ah/g的放电比容量,容量保持率达到87.9%;即使在2 A/g的高电流密度下,可逆比容量仍然能够保持318.3 m Ah/g。

关键词： 锂电池   负极材料   沥青烟处理技术  

摘要： 随着新能源产业的蓬勃发展,锂电池负极材料的需求量不断攀升,然而在生产过程中产生的沥青烟却对环境和人体健康造成了严重威胁。因此,探索锂电池负极材料生产过程中有效的沥青烟处理技术,以降低其对环境的负面影响迫在眉睫。探讨了锂电池负极材料生产中的沥青烟特点,归纳了处理技术流程、应用要点等,以提升锂电池负极材料生产的环境友好性和可持续性。

关键词： 锂离子电池   负极材料   循环寿命   碳负极   锂电池   经济技术开发区   建设项目   项目建设内容  

摘要： 一、项目概况:(一)项目内容项目建设内容及规模:在众多锂电池中,碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面表现优异,其中石墨类碳负极材料以其来源广泛,价格便宜,性能稳定著称,一直是负极材料的主要类型。本项目依托岢岚经济技术开发区三井园区良好的产业基础和创新氛围,充分发挥区位优势,全力打造以锂电池负极材料为核心的综合性产业基地,年产值可达400000.00万元。

关键词： LZTO   第一性原理   电子结构   光学性质   DFT  

摘要： 本文使用基于密度泛函理论(DFT)的超软赝势模拟法来对Li2ZnTi3O8、掺杂后的Li1.9Al0.1ZnTi3O8和Li1.9Ag0.1ZnTi3O8材料进行了电子结构与光学性质的研究。首先用CASTEP子程序对LZTO材料构建超晶胞并进行几何结构优化,并对优化后的电子结构进行计算:包括能带结构、晶格常数、各原子的分波态密度以及总体态密度等。结果表明,LZTO晶格常数为a = b = c = 8.009 Å,Li1.9Al0.1ZnTi3O8晶格常数a = b = c = 8.837 Å,Li1.9Ag0.1ZnTi3O8晶格常数为a = b = c = 8.959 Å,与实验值接近。通过能带结构和态密度图得到Li2ZnTi3O8是一种直接带隙半导体材料,掺杂后电子的能量范围变窄,主要来自于Li、Ag、Zn和Al元素的贡献。最后计算和分析了LZTO的光学性质(光学吸收光谱),以期为锂离子电池电极材料的设计与优化提供理论指导。