铬离子掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

采用机械球磨和共沉淀的方法合成了两种Cr3+掺杂的LiFePO4.通过对合成样品的XRD、SEM及其电化学性能(循环性能、大电流放电性能)的研究表明,少量Cr3+的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了它的电化学性能,在低放电倍率(0.1 C)时,机械球磨掺杂和共沉淀掺杂Cr3+的LiFePO4的放电容量分别为144和158 mAh·g～1,而当放电倍率提高到2 C时,两种掺杂的LiFePO4仍分别具有110和130 mAh·g-1的放电容量,且循环性能良好.同时表明通过铁源共沉淀掺杂是一条改善离子掺杂效果的有效途径.

金属氧化物掺杂改善LiFePO_4电化学性能

采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,并用XRD ,SEM 和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4 进行了研究。结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4 的电化学性能,特别是大电流放电性能。1.0 m ol% 的Nb5+掺杂LiFePO4 的0.1 C 放电容量约150 m Ah·g-1;即使在3 C 倍率下放电,也有117 m Ah·g-1 的容量。掺杂的效果与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径小、价态高的离子对提高LiFePO4 的电化学性能有利。在掺杂量较小时(<2.0 m ol% ),掺杂效果与掺杂离子的浓度关系不大。

锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展

本文综述了锂离子电池中固体电解质界面膜 (SEI膜 )的研究进展。在总结SEI膜的形成机理及模型的基础上 ,讨论了对SEI膜可能的影响因素及其改性方法 ,以及各种表征技术、特别是原位分析技术在SEI膜研究中的实际应用。指出在今后的研究中 ,正极表面与电解液间的界面膜 ,以及引入水溶性粘合剂体系后正负极表面与电解液间的相互作用将成为人们关注的热点。

锂离子电池正极材料LiMPO_4的研究进展

综述了近年来有关LiMPO4(M =Fe、Mn、Co、V)系列材料的合成与性能研究的进展 ,重点讨论了LiFePO4材料改性的最新研究成果 ,分析了该类材料今后可能的发展趋势。

锂离子电池集流体的研究

研究了锂离子电池用Cu和Al集流体。用恒电流测试研究了Cu和Al作为不同电极集流体的充放电性能,并用线性扫描伏安法研究了它们的极化曲线。结果表明:Cu和Al分别作为锂离子电池负极和正极集流体时,都具有嵌锂容量小、高电化学稳定性、降低电极极化的特点。

C/LiCoO_2系锂离子电池低温充放电性能

研究了低温(-20℃)对锂离子电池充放电性能的影响,并与其常温(25℃)性能作了比较。结果表明:在低温条件下电池的放电性能显著变差,0 2C放电时,放电容量仅为常温放电容量的77%,放电平台比常温时降低了0 5V;1C放电时,放电容量仅为0 2C放电容量的4%。低温充电性能也明显恶化,恒压充电时间增长。锂离子电池低温电化学性能变差,主要是低温条件下锂离子在正负极颗粒中固相扩散阻抗增大引起的。

溶剂热法控制合成规则的LiFePO_4颗粒

采用溶剂热法在H2O和异丙醇的混合溶剂中合成橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4).场发射扫描电镜(FESEM)结果表明,LiFePO4产品的形貌与导电添加剂密切相关,当改变导电添加剂的种类(蔗糖、碳黑和石墨)时,分别得到了棒状和方块状的LiFePO4颗粒.TEM和选区电子衍射(SAED)的结果表明,棒状的LiFePO4晶体沿着[201]方向取向生长.取向机理可能在于添加剂对晶体生长的吸附阻止作用.充放电测试表明,溶剂热法合成的LiFePO4(添加蔗糖)具有145.2mAh·g-1的可逆容量和良好的循环保持能力,且表现出优良的倍率放电性能和高温特性,其4C放电容量为98.1mAh·g-1,保持了0.1C容量的67.6%,且放电电压平台仍保持在3.12V(vsLi/Li+).

钛掺杂对不同形貌LiCoO_2电化学性能的影响

采用SEM、XRD、恒电流充放电、电化学交流阻抗谱等方法研究了钛掺杂对不同形貌LiCoO2电化学性能的影响.结果表明,钛掺杂在不改变材料晶体结构的情况下,能显著地改善LiCoO2的电化学性能,且在较高倍率放电制度下(1C),掺杂对不同形貌LiCoO2的放电电压平台的影响效果不同.掺杂后的二次粒子团聚体以1C放电,20次循环后3.8V平台(电压大于3.8V时的放电容量占总放电容量的百分比)的保持率为60%,优于掺杂后的大粒径一次粒子分散体的平台保持率(40%).电化学交流阻抗谱研究表明,钛掺杂对于抑制LiCoO2二次粒子在高倍率放电制度下循环过程中电化学阻抗的增加更为有效.

锂离子电池一致性分选方法

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命而得到广泛应用。然而当多个电池通过串联或者并联成组时,电池组往往存在容量衰减过快、寿命较短的问题,这是由于电池单体之间的非一致性而造成的。如何利用简单、可靠的分选方法,筛选出性能尽可能一致的电池用来成组,对锂离子电池在大规模储能中的推广应用具有重要的科学与实践意义。该文综述了目前国内外锂离子电池一致性的分选方法,包括各方法的机理特点,并且简单介绍了作者课题组在这方面的研究进展。采用阻抗谱方法或许是建立准确、快速的评价体系和提高配对电池的一致性的有效分选方法。

LiFePO_4的研究及产业化进展

LiFePO4的发现标志着“锂离子电池一个新时代的到来”,对其深入研究及进一步改善将有望圆近百年电动车的梦想,促进人类社会的可持续发展。

基于磷酸铁锂的锂离子动力电池性能

磷酸铁锂（LiFePO4）因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材料，已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向。

石墨烯在锂离子电池中应用的研究进展

石墨烯由于其高电导率、超大比表面积、高化学稳定性等优异的物理和化学特性,在锂离子电池研究方面引起了人们的关注。目前,石墨烯在锂离子电池中的应用研究主要包括以下三个方面:直接用作锂离子电池负极材料;将石墨烯与其它储锂材料复合以提高其电化学性能;对石墨烯进行氮掺杂提高其储锂性能。介绍了石墨烯的制备方法及石墨烯在上述三个研究方向上的最新研究进展并进行了简要的评述,总结并展望了石墨烯及其复合材料在锂离子电池中应用的未来发展方向。

硫化铜纳米阵列的制备及电化学储铜研究——推荐一个综合化学实验

以水热法在碳布上生长CuO颗粒,然后通过阴离子交换转化为CuS纳米阵列,对该纳米阵列进行理化性质表征及电化学储铜研究。一系列实验涉及化学、材料和能源等多学科交叉,各学科的实用性、新颖性在其中充分融合贯通。在纳米材料制备、材料表征、电极制备、电池组装和电化学性能测试等实验过程中,学生可以得到基本的科研训练,有助于提升理论知识的理解能力、实验设备的操作能力以及科研探索和创新能力,同时激发科研兴趣并为下一步的科研工作打下坚实基础。本实验可以作为化学及相关专业高年级本科生的综合化学实验课程内容之一。

不可燃氟代碳酸酯基钠离子电池电解液

锂离子电池由于其较高的能量密度而在我们的日常生活中被广泛使用,比如手机、笔记本电脑和电动汽车。然而,地球上有限的锂资源可能会阻碍其进一步的发展。近来,由于丰富的资源、合适的电化学平台和低廉的价格,钠离子电池正得到大家越来越多的关注,有希望成为下一代主流储能体系。然而,跟锂离子电池类似,钠离子电池的电解液主要是由易燃的有机碳酸酯或醚类溶剂、钠盐和一些添加剂组成,这就带来了安全隐患。此外,钠金属具有比锂更高的化学活性,导致钠离子电池可能具有比锂离子电池更大的危险性。为了解决这个安全性问题,我们提出一种不可燃的氟代碳酸酯基电解液。电解液成分是由0.9 mol·L^−1 NaPF6溶解在氟代碳酸乙烯酯(FEC)和二-2,2-三氟乙基碳酸酯(TFEC)(3:7,体积比)混合溶剂中组成。测试结果表明,该电解液体系不仅具有优异的阻燃能力,而且与钠离子电池的正负极都具有很好地相容性。在此电解液中,普鲁士蓝正极时表现出色的电化学性能,循环50圈后,仍有84 mAh·g^−1的容量。此外,商业化硬碳材料在该电解液中也表现出了较好的电化学性能。这项工作可能为开发下一代安全型钠离子电池提供新途径。

钒基电极材料研究进展

发展低成本、高性能、高安全的锂离子、钠离子电池是解决能源储存问题的一个重要途径.由于具有丰富的化学价态,开放式的化学结构和较高的理论容量,钒基材料是一种非常有潜力的锂离子电池、钠离子电池电极材料.在过去的几年中,钒基电极材料如钒的氧化物、硫化物、磷酸盐等在电池中的应用取得了长足的进展,有必要对相关的研究进展作一个总结.本文介绍了钒基电极材料的近期研究进展,重点总结了钒基电极材料应用所面临的离子扩散系数低、结构稳定性差等科学问题,并从活性材料本身的改性以及与外部材料复合作用两个角度重点分析了应对这些问题所采用的策略.一方面,通过对钒元素的化合价态进行调控来提高材料的电导性,并采用异原子掺杂来加快离子扩散系数.另一方面,借助同/异种纳米结构间的耦合作用增强材料的结构稳定性.基于基底的骨架作用,实现三维有序阵列结构电极的制备,进而促进材料能量密度与功率密度的共同提升.最后,讨论了钒基材料进一步发展所面临的挑战,希望能够为将来相关电极材料的研究提供一些参考.

超级电容器中的物理问题

超级电容器（supercapacitor）是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件，具有高电容、高功率密度、长循环寿命、高充放电效率、免维护、经济环保等突出特点，在电子器件、智能电表、数据传输系统、电动玩具、电动汽车、新能源等高新技术领域具有广泛和重要的应用，已经成为世界各国新能源领域的研究热点之一．

两电子反应体系硅酸铁锂的研究进展

开发高容量、高性能的锂离子电池正极材料具有重要的理论与实践意义,也是当前电池界研究的热点.硅酸铁锂因具有两电子反应特性和高达331 m A h/g的理论容量,是目前常规正极材料的2倍,受到研究者的高度关注.但是,该材料存在电子导电率低、离子扩散慢、电化学性能差等问题.近期,研究者针对这些问题进行了深入研究,并取得了一定的进展.本文从结构特点、制备方法、性能改进及充放电机理等方面综述了硅酸铁锂的最新研究进展,并展望了其下一步发展的方向.

将锌植入体相金属钠用于高比容金属负极

具有高理论容量和低电位的金属钠是一种有吸引力的可充电金属电池负极材料.然而钠与集流体之间的难润湿性以及钠原子之间弱的相互作用会导致不均匀的钠沉积/剥离和枝晶形成.本文报道了一种使用熔融灌注法将锌植入到钠体相中来解决这些问题的策略.锌的引入不仅将熔融钠调节为亲钠的钠(锌),而且还通过更强的相互作用来引导钠的均匀成核,从而同时实现了具有低能垒和均匀电流分布的钠沉积和剥离.在5mA cm^(-2)的电流密度下,钠(锌)对称电池表现出超过3000 h的稳定循环和低于15 mV的过电位.当与Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F正极配合使用时,Na(Zn)-Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F全电池表现出优异的性能,突出了将锌植入碱金属体相的金属负极改性策略.