关键词： 气纺丝   锂离子电池   负极材料   纳米线   氧化物复合碳纤维   电化学性能  

摘要： 用气纺丝法制备了氧化物复合碳纤维材料的前驱体,并通过惰性气氛800℃高温处理得到氧化物复合碳纤维纳米线。通过扫描电镜对所制得的纳米碳纤维进行显微结构分析,重点考察其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明:CF-Sn O_2-Co_3O_4碳纤维作为负极主材组装的电池具有最佳的充放电性能,初次放电容量可达到1490 m Ah/g,50次循环后比容量保持在599 m Ah/g,电化学阻抗最小,倍率性能最好。因此,CF-Sn O_2-Co_3O_4碳纤维有希望成为一种性能优良的锂电池负极新材料。

关键词： 三氧化二铁   锂离子电池   电池性能   喷雾干燥法  

摘要： 开发锂离子电池的重要方向之一是寻找合适的电极材料,以保证锂离子电池的高能量密度、比容量及较好的导电性和循环性能。此研究工作针对纳米Fe_2O_3的缺陷,采用喷雾干燥法将其制备成微米级Fe_2O_3,同时结合Ag包覆以提高电池性能,这为将来如何提高电池导电循环性能、导锂能力,进而延长循环寿命提供了一定价值的研究依据。

关键词： 酚醛树脂   包覆   Fe3O4@C纳米核壳型微球   锂电池负极材料  

摘要： 以酚醛树脂为炭前驱体、水热法合成的Fe_3O_4纳米微球为核,经研磨、干燥、炭化制备Fe_3O_4@C纳米核壳型微球。结果表明,包覆后的Fe_3O_4@C微球尺寸均匀且无团聚现象。碳包覆量影响着Fe_3O_4@C锂电池负极材料的电化学性能。20%为最佳包覆量,其首次放电比容量为984 mA·h/g,100次循环后放电比容量保持在413 mA·h/g。

关键词： 生产基地   负极材料   锂电池   投资   金   新能源材料  

摘要： 2017年12月12日，四川德阳金士能新能源材料有限公司的10万t锂电池负极材料项目生产基地正式开工。“迈出了第一步，心里踏实多了。”

关键词： 锂电池   负极   复合材料   电化学性能  

摘要： 为制备一种高效、便捷的锂电池负极用复合材料,本文采用新颖的水热高温混合法成功合成了以V3O7·H2O@C纳米带为锂电池负极用复合材料,并对所得到的样品做了详细的XRD、SEM、TEM等表征,以及相应的电化学性能测试。

关键词： 金属氧化物   锂金属   负极材料   电化学性能   锂电池  

摘要： 本文围绕高能量密度锂电池负极材料出发,按从材料设计、可控制备与表征到电化学性能表征的研究思路,探究高能量密度锂电池负极材料的优化策略。文中研究热释应力优化Fe2O3纳米线、蛋壳状多孔Fe2N@C结构、同质核壳MnO2纳米线、液态金属作为电解液添加剂沉积得到的锂金属负极等电极材料的制备、表征与电化学性能,取得一些有意义的研究结果:（1）采用一种氧化还原法制备了一维纳米结构α-Fe2O3电极材料。此方法通过控制Fe2+与MnOOH中间的氧化还原反应,将氧化还原反应控制在MnOOH纳米线表面,进一步辅助高温热处理,可控的得到分级结构的α-Fe2O3纳米线。作为锂电池半电池正极材料,在800°C烧结获得的梯状α-Fe2O3纳米结构在电压区间为0.01-3 V,电流密度为100 mA g-1下具有超高可逆的比容量,其高达1200 mAh g-1,并且具有优异的快速充放电能力与超长的循环性能,在高电流密度5 A g-1下1200次充放电循环后,每圈容量衰减率仅为0.056%。通过XRD精修和透射电子显微镜表征发现热处理引起界面原子重排,晶界减少,晶格内应力大大缓解,缺陷密度明显减小,晶粒间接触得到改善,稳定了电极/电解液界面,极大促进了电荷转移。非原位电镜表征表明α-Fe2O3-800能够承受充放电过程中的体积变化而不产生结构破裂,表面形成薄且稳定的固态电解质界面膜。（2）通过控制Fe2O3晶体转化为体积更小的Fe2N晶体,同时辅助聚多巴胺碳化,利用自限制的、阴离子交换方法来获得蛋壳状多孔Fe2N@C微米盒子;蛋壳状多孔Fe2N@C微米盒子可抵抗空气氧化,保持Fe2N内核在空气中稳定;设计良好的Fe2N@C电极循环过程中显示非常小的体积膨胀（9%）。在100 mA g-1的电流密度下,实现了与硅负极相当的1030 mAh cm-3的高可逆体积容量（容量计算基于锂化后的电极体积）,同时获得了优异的高倍率循环性能,在10 A g-1的电流密度下,2500次循环后仍保持91%的容量保持率。这种具有足够内部空间和良好机械稳定性的多孔蛋壳状结构可有效缓冲在循环过程中电极材料的体积变化引起的结构内应力。同时,固态电解质界面层主要形成于在微米盒子的超薄碳层外壳的外部,体积膨胀小,因此在循环期间结构不会破坏。（3）利用原子层沉积辅助烧结法合成了新型同质核壳Ti-MnO2纳米线电极材料,并发现在该系统中,MnO2纳米线中形成表面梯度掺杂Ti,Ti在晶体结构中取代Mn,打开[MnO6]八面体并产生氧空位,从而形成梯度的钛掺杂表面的MnO2外壳。新型同质核壳Ti-MnO2纳米线材料展现出优异的储锂性能,在200 mA g-1下实现了2.3 mAh cm-2的高可逆面积比容量,仅经过30次循环就能达到>99.5%的库仑效率,在3 mg cm-2的高质量负载水平下,在10 A g-1的高倍率下,3000次循环后,保持了高达742 mAh g-1的高可逆比容量。在锂化过程中,富含钛的外壳显示较小的体积变化,而富含锰的内核显示较大的体积变化。通过这种方式实现了从内核到外壳的梯度体积膨胀,这有效地释放了循环过程中纳米线的内应力,并避免了电极的粉化。此外,表面重掺杂Ti能够避免Mn金属粗化,减小转换反应过程中形成的金属粒径并改善转化反应的可逆性。新型同质核壳Ti-MnO2纳米线材料的锌离子电池电极材料的电化学性能。在小电流密度100 mA g-1下实现了260 mAh g-1的高可逆比容量;在大电流密度1 A g-1下能实现4000圈循环,其单圈容量衰减率仅为0.02%。钛掺杂及其衍生的氧空位会在α-MnO2通道中诱发内建电场,提高了Ti-MnO2纳米线中Zn2+和H+离子的扩散系数和电荷转移电阻,加速离子/电子迁移速率,提升锌电池的倍率性能和循环稳定性,从而实现了高倍率和长寿命的Zn/MnO2电池。（4）通过采用液态金属GaInSn作为电解液添加剂,并探讨了不同浓度的添加剂对电解液的影响。Li-Li对称电池的倍率性能研究表面,原始的商业化电解液无法承受大的电流密度(大于5 mA cm-2),产生了巨大的极化电势。而添加了液态合金GaInSn作为添加剂的电解液后,其电势依然稳定在150 mV。在电流密度为5 mA cm-2,面积比容量为1 mAh cm-2条件下,添加了液态合金GaInSn的电解液后的Li-Li对称电池在循环1400 h后极化电势依然保持低于300 mV。加入液态合金GaInSn作为电解液添加剂后电解液在锂金属表面形成的固态电解质界面膜有机成分与无添加的商业化电解液相一致,但是无机成分增加了Ga。加入了Ga在锂金属表面,容易和金属锂形成合金,采用表面液态合金界面,因此能抑制锂枝晶的生长。面积比容量在2 mAh cm-2以上的条件下进行了Li-LiFePO4

关键词： 负极材料   钛酸锂   衰减机理   固态电解质   表面包覆   掺杂   锂-钠β-氧化铝   硅酸镁锂  

摘要： 作为一种具有广泛应用前景的储能设备,动力锂离子电池受到了普遍的关注。负极材料是锂电池的重要组成部分,能直接决定锂电池的电化学性能。然而,传统石墨负极材料的高倍率性能较差,不能满足快速充放电的需求。因此,寻求具有优异高倍率性能的负极材料至关重要。本文对Li4Ti5O12材料在长循环过程中的容量衰减机理进行探究,同时对合成的Li4Ti5O12负极材料进行表面改性,以提高其电化学性能。主要研究内容如下:(1)对Li4Ti5O12电池在500 mA/g电流密度下进行充放电循环,系统研究了L4Ti5O12样品在循环过程中结构、成分、循环伏安曲线和电化学阻抗的变化,探讨了Li4Ti5O12材料在长循环过程中容量衰减的原因。除了在循环过程中因电解液分解和胀气现象而导致性能衰减外,从尖晶石Li4Ti5O12转变为岩盐结构Li7Ti5O12过程中产生的结构和组分改变也会导致Li4Ti5O12容量衰减。也就是说,重复充放电使得越来越多的Li+和Ti3+残留在脱锂的Li4Ti5O12中,引起结构无序化,使得离子和电子电导率逐渐降低,极化现象不断加剧,进而导致性能衰减。因此,通过改性来增强结构和成分的稳定性,对实现Li4Ti5O12在锂电池负极中的应用是非常有必要的。(2)通过合适温度下 LiNO3、Na2CO3、Al(NO3)3·9H20 与 Li4Ti5O12之间的简单反应,合成了 LiNaAl22O34改性的Li4Ti5O12负极材料。当LiNaAl22O34/Li4Ti5O12质量比为0.0106、烧结温度为600 ℃时,样品在100、200、400、800、1600和100 mA/g电流密度下的可逆容量分别为163.8、160.6、156.5、150.9、132.9和163.4 mAh/g。即使在500 mA/g电流密度下循环800次后,其可逆容量依旧保持在147.9mAh/g。这些突出的循环性能和倍率性能是因为在Li4Ti5O12表面同时形成了 LiNaAl22O34包覆和Al3+掺杂,提高了电子和离子电导率,从而全面提高了Li4i5O12的电化学性能。(3)借助硅酸镁锂良好的吸附性、粘结性、悬浮性、阳离子交换能力和快离子扩散通道,在适当的温度下,把硅酸镁锂简单、均匀地包覆在Li4Ti5O12表面。当硅酸镁锂含量为1.5%、在700 ℃下烧结5 h时,硅酸镁锂改性Li4Ti5O12在100、200、400、800、1600和100mA/g电流密度下的可逆容量分别为160.2、157.8、155.8、151.3、145.5和162.9 mAh/g。即使在500 mA/g电流密度下循环900次后,可逆容量仍保持在140.6mAh/g,远高于原始Li4Ti5O12。这些优异的电化学性能主要是因为均匀的硅酸镁锂包覆层能抑制晶粒团聚和长大,电解液与硅酸镁锂作用改善电解液的电子电导率和离子电导率,表面Mg2+和Si4+共掺杂提高了电子电导率,LMSO中离子扩散通道和其阳离子交换能力提高锂离子传递效率以及降低极化。

关键词： 锂电池负极材料   电解液   可充镁电池   华晨宝马   钙钛矿   薄膜太阳能电池   人工石墨   电池体系   硫化锂   碳负极   新能源汽车技术   动力电池   正极材料   新能源材料  

摘要： 日本发布"氢能源基本战略"日本政府2017年12月26日正式发布"氢能源基本战略",主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化,以削减碳排放并提高能源自给率。氢能源因来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染和适用范围广等优点,被视作21世纪最具发展潜力的清洁能源。日本"氢能源基本战略"主要目标还包括未

关键词： 中空微球   碳材料   硅基材料   四氧化三铁   锂离子电池  

摘要： 多孔/中空微球具有比表面大、易于离子传输等优点,被广泛应用在催化、药物载体、微反应器、超级电容器及锂离子电池电极中。因对新能源的重视,许多研究者都对纳米材料作为电极进行了深入的研究,其制备方法主要有硬软模板法及无模板法。其中硬模板法因其能更好的控制产物形貌而被广泛使用。本文旨在通过模板法制备多孔/中空纳米微球,并将其制备成锂离子电池电极,研究其电化学性能。首先通过气溶胶法制备了PS@SiO微球,经空气煅烧后得p-SiO多孔微球,并以此为模板,利用多巴胺在其表面包覆后碳化得到p-SiO@C,随后使用镁热还原制得p-Si@C多孔材料。在100 mA/g电流密度下,碳包硅球(Si@C)的前五次循环容量仅为806 mAh/g,而碳包多孔硅球(p-Si@C)容量为1228 mAh/g。且在1000 mA/g电流密度下,p-Si@C经过600次充放电容量仍有266 mAh/g,库伦效率达99.9%。由此可见,多孔结构有助于提高循环容量和稳定性。其次通过在前驱液中加入蔗糖,以气溶胶法制备了中空的C@SiO微球。并在此基础上通过NaOH溶液处理使得SiO层溶解再生得到C@mSiO,然后再加入蔗糖经过水热反应后成功制备得到具有内外双碳层,中间多孔SiO层的C@mSiO@C中空材料。在200 mA/g电流密度下,其首次放电容量为648.0 mAh/g,库伦效率为64.0%。在经过100次循环后,其容量仍保持有501.5 mAh/g。而对于未经过NaOH溶液处理的C@SiO@C材料,在相同电流密度下经过100次循环后仅有375.7 mAh/g。结果表明,C@mSiO@C结构的具有优异性,多孔SiO层变增大了反应接触面积并且有效的缓解了活性物质在充放电过程中的体积膨胀,增强了循环稳定性。最后通过在前驱液中添加FeO纳米颗粒,用气溶胶法一步制备了含有FeO内核的FeO@C-SiO核壳材料,然后以此为模板,树脂为碳源通过自组装后碳化的方式得到了FeO@C-SiO-m C,然后用热碱除去SiO得到FeO@mC。在电流密度为2.0 A/g时循环1000次后仍然保持645 mAh/g的放电容量。倍率性能测试发现,当电流密度为0.2,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0以及10.0 A/g时其分别表现出1110,829,780,646,451,335及304 mAh/g。结果表明,将FeO内核裂解分散成更小的纳米颗粒嵌于多孔碳层中,有助于增大活性物质与电解液的接触面积,并且纳米化有利于缓解活性物质因为体积变化而引起的粉化,从而可以得到更高的容量和更长的循环寿命。