关键词： 镁热还原   反应程度   SiOx包覆   负极材料   锂离子电池  

摘要： 随着新能源行业的不断发展,电动汽车的使用越来越普遍,这必然引起对其续航能力的更高要求,因此对高储能密度的锂离子电池的要求也越来越高。就现行商用锂离子电池而言,正极材料容量提升空间有限,广泛应用于锂电池负极的石墨已无法满足行业对高储能密度的需求,而Si在室温下的理论容量为3580 mAh·g-1,是石墨(372 mAh·g-1)的近十倍,而且其放电电位较低,元素地球丰度高,而且对环境友好,必然会成为新一代高储能密度的新型锂离子电池负极材料之一。然而,Si负极在Li+脱/嵌过程中承受巨大的相变体积膨胀（300%）,致使在充放电过程中硅颗粒破碎,组织坍塌,活性物质层与集流体剥离,从而失去电接触,在充放电过程中的循环稳定性能迅速劣化;此外,Si颗粒破碎裸露出的新鲜表面会持续消耗电解液中的Li+形成新的固体电解质界面膜（SEI）,综合造成Si负极在电化学服役中性能较差。为了解决以上问题,科研工作者设计各种纳米结构缓冲Si的体积膨胀,但相应的带来较高的工艺和设备成本,而且纳米化的设计会带来Si的堆积密度降低,在Si负极的应用中储能密度不高。镁热还原制备多孔纳米Si的低成本工艺为研究者制备Si负极材料开拓了思路。然而镁热还原法制取Si的产率不高,而且反应过程中易出现副产物,极大地影响Si作为电极的应用。基于Si负极目前仍存在的问题,本课题使用气相法白炭黑（SiO2纳米颗粒,FS）作为Si的前驱体进行镁热还原制备纳米Si。对镁热还原法制备纳米Si的理论指导下的实际操作进行工艺优化,减少副产物以提高Si的反应程度,完善镁热还原机理,提高Si收率。通过球磨工艺探索构造包裹模型提高镁热还原反应程度的同时提高还原Si材料的堆积密度。通过对缓冲材料SiOx的包覆比例的探索增强电极材料的循环稳定性。通过以上工艺制备出的复合材料作为电极在1 A·g-1的电流密度下循环500次仍有83%的容量保持率,Si复合电极的循环寿命得到有效地改善。主要的研究结果如下:（1）提高镁热还原的混合均匀性缩短Mg和SiO2反应路径,使Mg更有效的参与SiO2的转化,能显著减少副产物Mg2Si和Mg2SiO4的产生;优化反应容器能明显减低Mg蒸汽的逸出。两者结合能明显提高镁热还原的反应程度,提高Si收率。综合得出镁热还原优化的工艺条件为:nSiO2:nMg=1:2.5,低速球磨混合后在660oC下保温4 h。（2）在SiOx包覆的过程中,随着SiOx包覆比例的增加,存在先成纤维后成膜的生成机制,而Si/SiOx/C负极的容量呈下降趋势,但是循环稳定性明显提高,损失容量的同时换来循环稳定性的提高。（3）SiOx包覆的最优比例为HSiO1.5:Si=1:5。这是因为Si表面同时存在大量纤维环绕和SiOx包覆层,形成三维纤维和SiOx联合包覆网络,使Si/SiOx/C复合材料得到结构固化和强化,在容量损失不大的同时呈现出较好的循环稳定性。（4）球磨混合形成包裹模型以及镁热还原后的酸蚀能明显提高Si的堆积密度,进而提高Si/SiOx/C负极的储能密度。

关键词： 废旧锂离子电池   钛酸锂废料   优先浸出   综合回收  

摘要： 钛酸锂作为锂离子电池的负极材料,性能优异,同时具有较高的稳定性和安全性,因此在锂离子电池负极材料中占有一席之地,主要应用于新能源汽车以及3C行业。随着新能源汽车的大规模推广,报废锂离子电池也逐渐增多,不管是废旧锂离子电池对环境的污染还是资源的综合回收,废旧锂电池的合理回收再利用都有着十分重要的意义。本文以废旧钛酸锂型锂电池负极材料为原料,使用廉价的化学试剂,结合选矿和冶金的方法,综合分离回收钛酸锂电池中的锂和钛,并分别制成碳酸锂和钛白粉。将拆解后的电池废料先通过选矿工艺进行湿磨、浮选预处理,除去废料中的碳粉以及一些电池塑料外壳,再通过稀酸“优浸法”将钛酸锂中的锂和钛分离,将含锂的浸出液浓缩除杂制备碳酸锂,含钛浸出渣通过氧化焙烧制备二氧化钛,达到了较好的工艺指标,具体步骤如下:1、预处理阶段采用选矿工艺中棒磨和浮选,通过在棒磨过程中添加硫酸铝作为絮凝剂,浮选过程中添加煤油和2#油分别作为捕收剂和起泡剂,得到精矿品位13.49回收率67%的碳质细泥。减少了电池废料中所含的碳粉和电池塑料外壳,有效提高后端的浸出和焙烧效率。2、采用“优浸法”处理预处理过后的电池废料:通过合适的酸浸条件,只把钛酸锂电池材料中的锂浸出,而钛则以偏钛酸的形式保留在浸出渣用于制备氧化钛。将电池废料通过稀酸加热搅拌,考察了酸浓度、液固比、浸出温度和时间对酸浸过程的影响。最终得到锂浸出率为90%,综合回收率达到92%,而钛的浸出率仅为1.08%,未被浸出的钛都保留在浸出渣中,通过稀酸“优浸法”选取合适的条件浸出,使钛酸锂废料达到了锂钛分离的效果,为后期的综合回收提供了良好的条件。3、将含锂浸出液制备电池级碳酸锂,先进行两道调碱除杂,通过添加饱和的碳酸钠溶液制备碳酸锂。首先将含锂酸浸液先加热浓缩至20g/L,同时调节pH至10左右将浸出液中的Mn、Ni、Ti、Ca离子沉淀出来,过滤后将得到的富含锂液,以缓慢喷洒的形式加入至饱和碳酸钠溶液中得到碳酸锂,过滤后加纯水搅洗得到纯度为99.5%的电池级碳酸锂。4、通过对浸出渣进行XRD和TG-DTA分析,探究了氧化焙烧过程中焙烧气氛,焙烧温度,焙烧时间等条件的单因素试验,通过适当的焙烧条件,将浸出渣烧制成达到国家标准的工业R1级二氧化钛。

关键词： 石墨烯   锂电池   负极材料  

摘要： 针对当前在各行业中广泛使用的锂电池,在简述常用石墨烯制备方法的基础上,对其在锂电池负极材料中的应用进行深入分析,提出优势与需要注意的问题,为后续推广应用提供参考借鉴.

关键词： 锂电池   负极材料   四氧化三铁微球   形貌   电化学性能  

摘要： 采用混合溶剂热法制备了锂电池负极材料用四氧化三铁微球,对比分析了实心和中空四氧化三铁微球的显微形貌和电化学性能。结果表明,采用二乙二醇溶液和二乙二醇-聚乙二醇混合溶液可以分别制备四氧化三铁微球,前者为实心、后者为中空;中空四氧化三铁微球尺寸分布较为均匀,尺寸约为450 nm,单个微球晶格间距为0.25 nm;中空四氧化三铁微球充放电比容量远远大于四氧化三铁理论比容量;从循环50次容量保持率来看,实心和中空四氧化三铁微球容量保持率分别为6.5%和47%,中空四氧化三铁微球具有更好的循环稳定性。

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： 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。