嵌钠深度对钠离子电池硬碳负极存储性能的影响

采用扣式半电池研究了嵌钠深度(SOC)对钠离子电池硬碳负极存储性能的影响,并用X射线光电子能谱(XPS)研究了存储过程中固体电解质界面(SEI)的老化机制。结果表明,高SOC状态下存储(>70%),硬碳活性钠的损失较高,存储6天活性钠损失高达30 mAh/g(占总容量的10%以上)。低SOC状态下有利于减缓存储的老化进程,相应的活性钠损失仅为0.7 mAh/g。这是因为在高SOC状态下,硬碳负极的电位与电解液还原电位之间存在较大的电位差,存储期间持续消耗电解液和活性钠生成大量有机组分,造成SEI厚度明显增加,从而增大界面阻抗;而低SOC存储期时,SEI的厚度增加并不明显,不稳定的有机成分转变成无机成分的重构过程主导了SEI的老化进程。

钠离子电池用硬碳负极材料研究进展

硬碳材料由于其来源广和循环稳定性高等优势,是当前最具前景的钠离子电池负极材料之一,但其产业化工艺还不成熟。为此,本文综述了常见碳基原材料及处理工艺对硬碳负极电化学性能的影响。归纳发现通过降低原料中杂质含量,增加预处理过程中碳结构的无序性,提高比表面积以及引入孔洞缺陷等处理均有利于提升硬碳负极的电化学性能。在四类常见碳基原材料中,生物质及其衍生物相对来说更有发展潜力。

钠离子电池硬碳负极材料研究进展

随着钠离子电池负极材料研究的不断发展,硬碳材料凭借其来源丰富、价格低廉、电势电位低、导电性强、结构稳定性好等优点,成为最具实用化前景的材料之一。本文从硬碳负极的储钠机理、材料分类、存在问题及优化策略研究方面,阐述材料的相关研究进展。

浅谈钠离子电池及硬碳负极材料的应用研究

目前人类社会正在面对着能源短缺和环境污染,像太阳能、风能这样的清洁能源,对自然条件的依赖程度过高,而且还存在着不稳定性,它的实际应用要求一个安全可靠能量存储系统。电化学储能对清洁能源的存储与利用发挥着非常重要的作用,钠离子电池就是最有前途的电化学规模储能技术之一,电极材料研究则是钠离子电池的关键所在。硬碳材料的制备是目前钠离子电池负极材料的一个重要研究方向,为了找到一种具有较高比能的硬碳负极材料,将以生物质柚子皮和交联的网络结构的聚吡咯为前驱体,系统地研究磷酸根的激活、材料的比表面积和结合方式等因素对硬炭材料的储钠性能的影响。

钾离子电池硬碳负极材料研究进展

随着大规模储能系统需求的不断攀升,具有成本和资源优势的钾离子电池引起了广泛的关注。在实际应用中,硬碳因其来源广泛、价格低廉、环境友好、结构可调控性高等优点而被认为是钾离子电池最具潜力的负极材料之一。硬碳负极仍然面临比容量有限、嵌钾可逆性低、倍率性能差等问题。本文系统地总结了钾离子电池硬碳负极材料的研究进展,介绍了硬碳的微观结构特征以及电化学储钾行为,阐述了微观结构和储钾机理之间的构效关系。针对硬碳负极存在的挑战,本文总结提出了结构调控、杂原子掺杂、电解液优化等3种提升储钾性能的策略。对未来钾离子电池硬碳负极研究的发展方向进行了展望,包括新型材料设计、电解液设计优化和深入理解电极反应机制等方面,有助于推动钾离子电池硬碳负极材料的进一步发展。

非金属杂原子掺杂对锂离子电池硬碳负极改性研究进展

动力型锂离子电池是当今主流的能源存储与转化器件,具备着能量密度高、循环寿命长、环境友好等特性。硬碳负极具有更大的层间距和更为丰富的孔隙结构,弥补了石墨负极电解液兼容性和低温倍率性能等方面的不足,但存在振实密度和首次库伦效率较低等缺点,整体性能较差。杂原子掺杂改性通过提高电子电导率、增强表面润湿性、赝电容贡献以及多元素共掺杂的协同作用方式有效改善了硬碳负极材料的电化学性能。本文在概述杂原子掺杂制备方法的基础上,综述了近年来针对锂离子电池硬碳负极材料杂原子掺杂改性的研究进展,包括非金属杂原子单掺杂、多原子共掺杂机理和应用,并对未来发展做出了展望。

改性沥青基硬碳材料的可控制备及其储钠性能

钠离子电池(SIBs)用碳负极材料的可控制备与结构优化是电化学储能领域研究的热点方向之一。以煤化学工业副产物煤沥青为原料,通过对苯二甲醇化学交联表面改性辅以高温碳化处理,成功制备了改性沥青基硬碳材料,并用于SIBs负极。SEM、TEM、氮气吸脱附测试等表征结果证实,煤沥青的化学交联改性能够有效减缓其高温石墨化进程,进一步增大层间距(0.373 nm)和碳层的无序度,同时获得的硬碳材料颗粒尺寸由15μm减小至约2μm。电化学测试结果表明,所制备的改性沥青基硬碳材料(HC-1300)首次库伦效率高达80.1%,在电流密度为0.1 A/g时,其比容量为232.2 mAh/g,明显优于直接碳化获得的样品(DC-1300)。此外,在5 A/g高电流密度下,HC-1300样品的比容量为171.1 mAh/g,且经1 500圈充放电循环后容量保持率为74.9%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。

钠离子电池碳基负极材料研究进展

总结了近年来作为钠电池负极材料的各种碳材料的研究方向和电化学数据。在半电池实验中,磷掺杂石墨烯作为负极材料具有2 000 mAh/g以上的比容量,在经过材料改性后,改善了循环稳定性及安全的问题,磷掺杂碳材料作为钠电池负极材料将会得到更大的应用。

硬碳嵌锂负极非对称超级电容器

硬碳（hardcarbon）嵌锂实验及循环伏安测试表明，该硬碳表面形成SEI（solidelectrolyteinterface）膜的电位区间为1．O～O．5V，并且SEI膜主要在首次阴极化过程中形成；嵌脱锂反应电位区间为O～0．5V。硬碳负极与活性碳（activatedcarbon）正极组装成非对称超级电容器，电化学测试表明，当电流密度由25mA／g增大到100mA／g时，其比容量保持率为87．3％；它的质量能量密度分别为8．52和7．44Wh／kg。

人造石墨-硬碳复合负极材料的性能研究

为了改善锂离子电池的低温性能,将硬碳和石墨负极材料复合起来,制备成人造石墨-硬碳复合负极材料。采用不同比例的人造石墨-硬碳复合材料制备扣式电池并测试了其电化学性能。结果表明,硬碳∶人造石墨=3∶7比例的材料具有最优的综合性能。使用该比例复合负极制作全电池进行性能测试,结果显示该复合负极材料对锂离子电池的低温放电性能有明显的提升,并且还具备良好的倍率性能和低温循环性能。