薄膜锂离子电池关键电极材料的研究

进入21世纪以来，以智能卡和电子标签为代表的便携式及微型化电子产品逐渐步入普通家庭生活。在军事科技领域，微型飞行器、航天器和机器人等微型系统也从早期的概念研究逐渐过渡到应用研究阶段。开发与这些微型器件和系统相匹配的特种供电单元迫在眉睫，预计具有较高的科学研究价值和诱人的市场前景。显然，鉴于微型器件的工作特点，选用可以独立供能的化学电源是一个必然选择。常规电池由于尺寸和质量较大，明显不适合充当这些微型装置的内置电源。一种可行的解决途径就是利用薄膜制备技术，将常规电池体积微型化、轻量化，形成特种电池，

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的改性研究进展

新能源产业的快速发展对储能材料与器件的综合性能提出了更高的要求。锂离子电池正极材料,尤其是高镍三元材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2)具有高能量密度、高工作电压及优异的化学稳定性等特点,因而被认为是下一代动力电池商业化正极材料的优越选择。系统总结了高镍三元材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的优势并指出了其亟待解决的问题;在此基础上,综述了其各类改性方法,包括各类阴阳离子掺杂、表面包覆、浓度梯度材料设计以及石墨烯复合等方法;最后对其发展方向及商业化应用进行了展望。

金属-有机框架在二次电池中的储能机制研究进展

金属-有机框架(MOFs)具有多孔、大比表面积和结构与功能可调控等特点,已被广泛用作二次电池电极材料。本文重点介绍了MOFs作为二次电池电极材料的储能机制研究进展,主要分为转化储能机制、脱嵌储能机制、物理吸脱附储能机制等,并分析了各类储能机理的储能特点及对电化学性能的影响,探究了MOFs在较大离子半径的钠、钾离子电池中的应用特点及发展潜力。最后简要讨论了MOFs作为电极材料的设计思路为兼顾各类储能机制的优点,即选用较多储能位点的结构及较稳定的金属离子作为有机配体的连接点。

木质结构自支撑碳材料在新型电化学储能器件中的研究进展

本文梳理了木质结构自支撑碳材料的制备和孔道结构改性方法,并分别介绍了其在超级电容器、锂氧电池、锂硫电池等各种不同电化学储能器件中的应用,同时还介绍了不同电化学储能器件对木质结构自支撑碳电极结构、性能等的要求,并对其在不同储能材料中的改性研究方向进行展望。

双金属MOFs及其衍生物在电化学储能领域中的应用

双金属有机骨架及其衍生物一方面具有单金属有机骨架孔道丰富、比表面积大、结构可调、活性位点丰富等特点,另一方面具有双组分与多孔结构之间的协同效应,因而受到了研究人员的密切关注,在储能、催化、分离、传感器、医药、气体存储等领域广泛应用。和单金属MOFs类似,双金属MOFs的导电性不佳、结构易坍塌,这极大地限制了其在电化学储能中的应用。通过对双金属MOFs进行热处理,易得到分布均匀的多孔碳@双金属氧化物/硫化物/磷化物/硒化物等衍生物,不仅保持了独特的多孔结构,而且提高了材料的导电性和结构稳定性,有利于在电化学储能中的应用。因此,本文从双金属MOFs中的主要金属离子入手,综述了双金属MOFs及其衍生物用于超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、金属空气电池等电化学储能器件的最新应用进展。在此基础上,总结了双金属MOFs在电化学储能应用中的优势,并对其制备、作用机理和后处理研究提出了建议。

金属氧化物用于锂硫电池硫正极材料改性的研究进展

锂硫电池因其能量密度高、原料丰富和价格低廉等优势而被认为是下一代的重要储能器件。但是,锂硫电池的发展仍面临诸多问题,包括多硫化物的穿梭效应、单质硫的导电性差、充电过程中硫体积膨胀导致的库仑效率差、容量快速衰减以及锂负极的腐蚀等。近年来,金属氧化物由于具有可吸附多硫化物、提高多硫化物之间的相互转化能力、形成3D形态纳米级结构及对主体材料与多硫化物之间的结合能发挥着关键作用等优点在锂硫电池正极材料的改性方面得到广泛应用。本文综述了多类金属氧化物(过渡金属氧化物、二元及多元金属氧化物、其他金属氧化物)在锂硫电池正极复合材料改性中的研究进展,并对金属氧化物在锂硫电池中的应用前景进行了展望。