SiO用作锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池(LIBs)具有使用寿命长、能量密度高、自放电率低等优点,目前已广泛应用于新能源汽车、便携式电子设备、清洁能源存储等领域,这也对锂离子电池的性能提出了更高要求。传统的商业化石墨理论容量仅为372 mAh·g^(-1),作为锂离子电池负极已不能满足对更高容量、更稳定电极的需求。SiO材料具有高比容量(2400 mAh·g^(-1))、原料丰富、制备简单等特点,近年来得到研究人员的广泛关注。然而,SiO负极材料在循环过程中存在较大的体积变化(约200%)和较差的导电性,阻碍了其大规模商业化的应用。研究人员通过多种方法来改善SiO在嵌脱锂时的体积变化以及其带来的影响,提高其在循环过程中的结构稳定性。本文主要综述了SiO负极材料的最新研究进展,重点总结以下四种改性策略:微纳结构工程、复合结构改性、粘结剂优化工程以及预锂化,并对所得SiO基负极材料的结构特点以及电化学性能进行了对比和总结。最后对SiO基负极材料存在的问题进行分析和展望,为制备高容量、长循环性能的锂离子电池SiO负极材料提供重要指导。

量子点/碳复合材料在碱金属离子电池的应用进展

碱金属离子电池作为可充电电池,是目前重要的储能设备之一。它凭借能量密度大、工作电压高、无“记忆效应”、自放电小、绿色无污染等优点在近些年来受到人们的广泛关注。电极材料是影响碱金属离子电池电化学性能的重要因素之一,因此,寻求比容量高、结构稳定的电极材料是推动碱金属离子电池发展的关键。量子点/碳复合材料(QDs/C)集合量子点与碳材料的优势,是碱金属离子电池优异的候选电极材料。本文首先对量子点进行简要介绍,然后分别综述单质量子点/碳复合材料、化合物量子点/碳复合材料及异质结构量子点/碳复合材料在碱金属离子电池中的应用进展。最后,分析量子点/碳复合材料作为碱金属离子电池电极材料的优势与不足,针对目前存在的问题提出了未来发展的方向:(1)探索新型方法,解决量子点及其复合材料的团聚问题;(2)研究SEI膜的结构性能等,解决首次库仑效率偏低的问题;(3)明确反应机理,获取更优异的电化学性能。

扫描电子显微镜样品的制备

扫描子显微电镜是一种能够直接观察块状、薄膜或粉末颗粒等样品表面形貌的电子光学仪器,具有景深大、分辨率高、扫描图像富有立体感等特点,是进行微观结构研究的有力工具之一。影响样品图像质量的相关因素众多,其中样品制备技术是影响样品表面形貌观察和图像分辨率的重要因素之一。在样品制备时,应根据样品的分析要求以及形状选择合适的制备方法,同时根据其导电性选择是否在样品表面喷镀导电层,从而保证在电镜观察时能够获得高质量的样品表面微观结构图像。

磁悬浮碰撞研磨法制备铜/石墨复合粉体

采用新型的磁悬浮碰撞研磨法制备了铜/石墨复合粉体,研究了研磨时间、石墨添加量对复合粉体颗粒粒径、石墨缺陷等微观组织的影响,探讨了铜与石墨的结合状态,并分析了磁悬浮碰撞研磨法与高能球磨的效率。结果表明:球磨时间为3 h时,石墨添加量为10%的复合粉体粒径较小,均匀程度较高;复合粉体中铜颗粒为具有微应变的面心立方结构纳米颗粒,石墨中部分碳原子固溶于铜的晶格间隙中,颗粒表面被很薄的石墨层包裹;与高能球磨方法相比,磁悬浮碰撞研磨法具有更高的研磨效率。

金属-有机框架材料衍生转换型负极在碱金属离子电池中的应用

碱金属离子电池是指以Li^(+)、Na^(+)、K^(+)离子为载体的二次电池,其能量密度高、使用寿命长,在电子设备、清洁能源存储中应用广泛。负极是影响电池性能的关键因素,迫切需要开发高比容量和强结构稳定性的负极。基于转换反应的金属化合物负极理论容量高、安全性好、资源丰富,然而其导电性较差,体积效应大,会损害倍率和循环性能。利用金属有机框架材料(MOFs)可以有效解决上述问题,由MOFs衍生的金属化合物优势明显:(1)孔道丰富,离子迁移快;(2)比表面大,活性位点多;(3)结构和组成可调。本文对MOFs衍生转换型负极及其在碱金属离子电池上的应用进行了系统性梳理,综述了MOFs衍生各类化合物的研究进展,总结了由MOFs制备转化型负极的性能提升策略及机理,以及应用于电池负极的优势与挑战,并对研究新趋向进行展望。