黏结剂对硬碳负极材料性能的影响

硬碳作为钠离子电池负极材料,具有成本低、容量高和循环性能好等优势,黏结剂种类的选取对硬碳材料性能有很大的影响。选用油系聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂,以及水系海藻酸钠(SA)、聚丙烯酸钠(PAANa)和羧甲基纤维素(CMC)黏结剂,研究黏结剂种类对硬碳材料性能的影响。相比于油系黏结剂,水系黏结剂更适用于硬碳材料。SEM和极片电阻率结果显示,水系黏结剂的分散效果更好,制备的极片电阻率更低。电化学测试结果表明,水系黏结剂制备的电池电化学性能更优,首次库仑效率(ICE)均高于87%,而油性黏结剂PVDF制备的电池ICE仅有70.5%。SA和PAANa两种水系黏结剂制备的电池以1.0 C在0.01~2.50 V循环100次,可逆容量稳定在320 mAh/g左右,而CMC和PVDF制备的电池分别仅为270 mAh/g、260 mAh/g,且SA和PAANa制备的电池电化学阻抗最低。

隔膜涂层对钠离子电池性能的影响

锂离子电池商用聚合物隔膜对钠离子电池电解液的润湿性差,商用陶瓷涂层隔膜(CCS)可解决浸润性差的问题。在纳米Al_(2)O_(3)陶瓷涂层的作用下,电解液能更好地被CCS吸收并透过CCS。CCS在150℃下搁置1.5 h后,收缩和变质程度比Celgard 2500基膜小,表明CCS的润湿性和热稳定性显著优于基膜。研究CCS对硬碳(HC)/Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)扣式电池电化学性能的影响,发现:CCS(7μm基膜+2μm涂层)涂层朝向负极侧时,电池以1.0 C在2.0~3.8 V循环100次的容量保持率为88.52%,5.0 C放电比容量为68.35 mAh/g,性能优于普通基膜(48.36%、40.86 mAh/g),表明Al_(2)O_(3)陶瓷隔膜在钠离子电池中具有应用潜力。

海藻酸钠粘结剂在锂离子电池中的应用研究进展

随着高性能锂离子电池技术的快速发展,锂离子电池粘结剂技术也成为研究焦点,粘结剂与电池的性能息息相关。海藻酸钠作为一种新型的锂电池用粘结剂,具有良好的化学稳定性、粘结性、机械性能,有助于提升锂电池活性材料性能的发挥。将近些年关于海藻粘结剂研究和应用进展进行分类综述,并对未来研究方向进行展望。

热处理时间对锂电池正极材料Cr_(8)O_(21)的影响

本文以CrO_(3)为原料,采用高温固相法制备锂电池用正极材料Cr_(8)O_(21),系统研究了热处理时间对Cr_(8)O_(21)结构、电化学性能的影响。采用TGA、XRD、SEM、EDS、ICP、EIS和恒流放电技术对制备的铬氧化物的物相及电化学性能进行研究。结果表明,延长热处理时间有利于提升材料的电化学性能。且不同的热处理时间对材料的电化学性能有重要影响。热处理时间为48 h得到的材料性能优异,在恒放电电流0.05 mA下,材料克比容量达到383.26 mAh·g^(-1),克比能量达到1153.83 mWh·g^(-1),平均放电电压3.01 V。

高容量铬氧化物Cr_(8)O_(21)锂一次电池正极材料的制备与性能

本工作以CrO_(3)前体为原料,采用高温固相法制备高性能的Cr_(8)O_(21)材料,探究了热解温度对Cr_(8)O_(21)性能的影响,并详细分析Cr_(8)O_(21)的首次放电机理。借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)、X射线光电子能谱分析技术(XPS)和电化学技术等表征测试手段,对比分析了不同热解温度下制得的样品结晶度、形貌和电化学性能,并阐明了放电机理。结果表明,热解温度270℃下制备的Cr_(8)O_(21)样品结晶度最高、放电性能优异。在0.05 mA/cm^(2)下放电比容量达到419 mAh/g,平均电压2.99 V;在1.0 mA/cm^(2)下放电比容量达到315 mAh/g,平均电压2.82 V;容量保持率75.11%,电化学性能高于其他温度下制得的Cr_(8)O_(21)样品。热解温度低于270℃,CrO_(3)前体反应不充分;热解温度高于270℃,会生成杂相。XPS结果显示,Cr_(8)O_(21)中Cr元素只含+3价和+6价,不存在其他价态。Cr_(8)O_(21)首次放电机理为:从3.5 V放电至3.0 V,为锂离子嵌入Cr_(8)O_(21)内部的过程;从3.0 V放电至结束,为锂离子与Cr_(8)O_(21)反应生成LiCrO_(2)和高度不可逆的Li_(2)O的过程。本研究有助于推动高容量的Cr_(8)O_(21)材料在锂一次电池领域的应用,为高比能一次电池技术的研发提供实验依据。

锂一次电池正极材料铬氧化物的研究进展

铬氧化物作为锂电池正极材料因具有高的储锂容量和电压平台(约3.0 V)而引起了众多学者的关注。综述了用于锂电池正极材料的三种铬氧化物(Cr_(8)O_(21)、Cr_(2)O_(5)、CrO_(2))的研究进展,从结构、组成、制备以及电化学性能等方面进行了详细阐述,指出了铬氧化物目前存在的问题,并指明未来研究方向。

高容量铬氧化物复合材料的制备及性能

铬氧化物(Cr_(8)O_(21))用作锂一次电池正极材料时,倍率性能较差,可用高容量的氟化碳(CF_(x))和高导电性的石墨烯进行改性。将前驱体CrO_(3)、CF_(x)和石墨烯球磨混合,在270℃下热处理48 h,利用CrO_(3)的热解特性制得Cr_(8)O_(21)/CF_(x)/C复合材料。CrO_(3)、CF_(x)和石墨烯质量比为80∶15∶5时制得的复合材料性能较好,以0.05 mA/cm2在2.0~3.8 V放电,比容量为415.19 mAh/g,比Cr_(8)O_(21)材料的348.37 mAh/g提升了66.82 mAh/g。该复合材料制备的软包装电池,0.1 C放电比容量达390.40 mAh/g,比能量达402 W·h/kg,而Li/Cr_(8)O_(21)制备的软包装电池分别仅有312.20 mAh/g、320 W·h/kg。