锂离子电池硬炭负极的储锂机理及储锂性能优化进展

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概述了硬炭的形成过程和储锂机理,为设计高性能硬炭负极提供理论基础和科学依据;其次分别基于生物质和聚合物两类前驱体,综述了硬炭负极在制备工艺、结构调控、形貌设计和杂原子掺杂等改性策略上的最新进展,并提出共轭微孔聚合物硬炭有望作为未来硬炭储锂性能优化的方向之一;最后探讨了硬炭作为LIBs负极面临的挑战和未来的研究方向。

硅负极材料的储锂机理与电化学改性进展

硅作为锂离子电池负极材料具有极高的比容量,被认为是最有应用潜力的下一代锂离子电池负极候选材料。本文系统总结了硅负极材料的电化学储锂特性和储锂机理,分析了硅负极材料存在的主要问题及原因。针对存在的问题,从嵌脱锂过程硅材料粉化调控、稳定固体电解质界面膜(SEI膜)的构建和硅材料导电性调变3方面对硅负极材料的电化学改性进展进行了评述,并指出了硅负极储锂材料今后的研究方向。

锂离子二次电池负极用碳材料及其储锂机理

碳和石墨用作锂离子二次电池的负极,其性能很大程度上取决于碳、石墨负极材料的微结构和结晶度。介绍了负极碳材料及其储锂机理,并对今后的发展进行了展望。

硅碳复合薄膜作为锂离子电池负极材料的电化学性能及储锂机理

采用磁控溅射法以不同的碳靶溅射功率在铜箔上制备了硅碳(Si/C)复合薄膜。通过实验和第一性原理计算相结合的方法研究了硅碳复合薄膜的电化学性能及在原子尺度下硅碳复合材料的储锂机理。实验研究发现,Si/C-100 W薄膜的首次放电比容量(2981.2 mA·h/g)虽然最低,但多次循环后放电比容量保持率可以达到61.7%,同时,该样品具有最佳的倍率性能,在高电流密度(2 A/g)下表现出最高的放电比容量(约2220.0 mA·h/g)。通过第一性原理计算不同硅碳原子数量比值(1.26、0.72和0.52)的Si/C结构来分析Si/C结构的储锂机理,结果发现,随着硅碳原子数量比值变化,其嵌入Li~+后的体积变化率也有所改变,当硅碳原子数量比值为0.52时,Si/C结构的体积变化率为15.317%,同时其嵌入8个Li~+后的形成能也最低,这说明碳硅原子数量比值降低,有利于较多Li~+的嵌入,这也解释了Si/C-100 W具有较高稳定性和倍率性能的原因。

锂离子电池硬碳负极材料研究进展

硬碳具有嵌锂容量大,造价低,循环寿命长等优点,是制备高安全性锂离子电池负极潜在的优良材料。介绍了硬碳材料的结构、特性及其用途,并综述了硬碳材料改性的研究发展。

锂离子电池锡基负极材料研究概况

综述了锂离子电池锡基负极材料的研究进展。锡基负极材料可分为氧化物、复合氧化物、合金 3类。材料的合成方法不同 ,结构与性能也不一样 ,但其储锂机理都为合金机理。电解质溶液在电极表面有SEI膜生成。选择合适的电压循环区间 ,可以提高材料的循环性能。锡合金则是最有希望进入商业化市场的锡基负极材料 ,其中锡与锂可逆形成合金 ,另一不与锂反应的金属作为导电基体与框架 ,容纳合金以改善循环性能。

WS_2纳米纤维的制备及电化学性能

用硫钨酸铵热分解制备出了WS2纳米纤维,采用TEM,HRTEM,XRD等对产物的形貌、结构、组成进行了检测,表明所制备出的灰黑色WS2纳米纤维平均直径为几十nm,最小只有几nm,长度为几十μm.通过XRD曲线与标准衍射谱比较,产物属六方晶系,a=0 3151nm,c=1 271nm,基本无杂质,较纯净.ED分析还表明纤维为单晶,晶化程度好,(002)和(100)等衍射斑点清晰,与XRD分析结果一致.电化学测试表明,当电池在0 1C倍率,0 05～2 5V电压范围内循环时,嵌/脱锂平台在0 11V和0 5V左右,首次可逆容量为730 1mA·h/g,WS2纳米纤维的储锂机理是片层间嵌锂,纳米级缝隙嵌锂和缺陷位置嵌锂.

锂离子电池碳负极中的相互作用研究

应用量子化学DV＿Xα方法对储锂的单锂嵌套模型,LiC6模型,LiC2模型进行计算.分析电荷密度差值图发现锂离子在碳材料中有"吸"电子效应,其所得电子一般来自它所正对的苯环碳平面.计算表明,石墨插层化合物LiC6能够稳定存在,而LiC2则较难稳定存在.

锂离子电池锡基负极材料的研究现状

概述了目前锂离子锡基负极材料的研究进展,对锡,锡的氧化物,锡合金等负极材料从储锂机理到实验制备进行了介绍,并指出存在的问题和解决的方向,给同领域的研究者提供参考。

锂离子电池负极材料Cu_(2)ZnSnS_(4)的研究现状

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)不仅是传统太阳能吸收器的一种很有前途的替代品,也是一种性能优异的锂离子电池负极材料。以锂离子电池负极材料CZTS为研究对象,对其制备、改性方法、合成和储锂机理以及国内外的研究进展进行了系统性综述,阐述了当前CZTS负极材料的发展状况。总结了CZTS研究过程中的化学合成、反应过程中的相变、成核和生长特性的难点问题,论述了对理论化学计量型的CZTS的优化改性工作以及CZTS复杂的储锂机理。针对不足,提出了应深入研究CZTS等多项化合物的合成制备过程和储锂机理的建议,展望了CZTS锂离子电池负极材料未来的发展方向。

无定形碳与石墨负极安全性能研究

随着锂离子电池在电子产品、电动汽车、储能等领域的广泛应用,锂离子电池安全事故频发,电极材料的安全性能研究引起了人们的关注。针对贝特瑞石墨818(BTR 818)负极与北京低碳清洁能源研究院无定形碳(NICE AC)负极,讨论材料的结构与储锂机理对锂离子扩散系数、电池内阻的影响,进一步分析电池产热和温度的差异,结果表明无定形碳具有优异的动力学,可以有效降低电池的产热与温度,具有更高的安全性。

CuO作为锂离子电池负极材料的研究进展

负极材料是影响锂离子电池性能的主要因素,CuO材料由于其理论比容量高(670mAh/g)、化学和热稳定性好、易合成、资源储量丰富及环境友好等优点备受人们的关注.主要对CuO材料作为锂离子电池负极材料的储锂机理、制备方法和对材料进行改性提高其电化学性能的方法进行综述,展望了CuO电极材料的研究趋势和发展前景.

锂离子电池碳负极材料研究概述

摘锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命等优点,被广泛应用于电动汽车、储能、便携式电子产品等领域。电极材料是制约锂离子电池发展的关键。碳材料因为容量高、放电平台低、来源广泛等优点成为目前商业化锂离子电池负极材料的主流,主要包括石墨、无定形碳。文章总结了锂离子电池碳负极材料的发展历史,重点对石墨、无定型碳的储锂机理进行了分析。