锂硅电池负极材料G-Si的制备及电化学性能

硅是一种具有应用前景的负极材料。为了解决在电化学循环过程中由于硅电极体积变化较大、导电性比较差而造成负极材料比容量迅速衰减及其循环性能不稳定的问题,本研究利用溶胶-凝胶法,经过镁热反应制得具有三明治结构的负极材料石墨烯-硅-石墨烯;通过实验研究发现负极材料G-Si-1:1具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 A/g时首次放电比容量为1150 m A·h·g^(-1),循环100周时放电比容量为534.2 m A·h·g^(-1)。负极材料石墨烯纳米片负载硅纳米颗粒的合成路线较为简单,并且具有较高的放电比容量和较好的循环性能,在未来具有较好的应用前景。

锂/硅电池抑制硅基电极体积膨胀的方法

硅元素的含量在地壳中位列第二,而且硅基电极材料的理论比容量(4200 mAh/g)高于石墨电极(372 mAh/g)的11倍,因而成为大容量锂离子动力电池最有发展前景的电极材料之一。然而,硅基电极材料在充电过程中会产生大的体积膨胀,在放电过程中又会使电极发生体积收缩,容易导致电极材料粉化或脱落,最终使电池的循环寿命缩短,阻碍了其进一步推广和应用。针对上述问题,阐述了近年来电极材料改性、黏结剂和电解液的优化抑制硅基电极材料体积膨胀的方法进展,为大容量锂/硅动力电池的研发提供借鉴。

新型硅-硫锂电池研究进展

高比能量、高安全性是未来储能系统的重要发展方向,在电子产品、航天设备、高续航电动汽车等诸多领域均有迫切需求。硅具有很高的理论比容量,电压平台接近金属锂,采用硅替代锂金属作为负极可以得到新型硅-硫锂电池。本文阐述了新型硅-硫锂电池的特征及存在的关键问题,介绍了全电池中锂源的引入方式,综述了新型硅-硫锂电池正、负极的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点,并详述了目前液态电解质的常见组成、研究进展以及存在的问题。最后结合硅-硫锂电池的发展趋势提出未来重点研究的几个方向,如优化电极/电解质界面、开发固态电解质等。

锂离子电池碳包硅/石墨复合材料的制备及其电化学性能研究

采用简单的机械球磨法和高温热解法将热解碳包覆在纳米硅表面,再通过二次球磨制备出碳包硅/石墨复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行表征,并将该复合材料制成扣式电池,对其进行恒流充放电循环性能测试和交流阻抗测试。研究发现,碳包硅/石墨复合材料首次可逆比容量为1026mAh/g,经过50次循环后,比容量仍然保持在875.4mAh/g,容量保持率为82.27%。循环稳定性远高于单一的碳包硅材料,极大地提高了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。

石墨烯的制备及其在锂离子二次电池中的应用研究进展

石墨烯是一种独特的二维纳米材料,具有许多特殊的物理化学性质,吸引了众多领域研究者的关注,已成为当今的研究热点之一。介绍了到目前为止石墨烯的主要制备方法及其优缺点,综述了石墨烯在磷酸亚铁锂电池、锂/硫电池、锂/硅电池中的应用,对石墨烯的未来发展前景做了展望。

石墨烯在锂离子二次电池中的应用进展

石墨烯是一种独特的二维纳米材料,因具有优异的物理化学性能,一经发现便引起了科研人员的重点关注,成为当今的研究热点之一。本文介绍了石墨烯的结构和主要性能,重点综述了石墨烯在磷酸亚铁锂电池、锂/硫电池、锂/硅电池中的应用,并对石墨烯的未来发展前景做了展望。

高纯度纳米硅粉的制备及其在水中的分散工艺研究

采用直流电弧等离子体蒸发法制备高纯度纳米级硅粉,利用X射线衍射、X射线荧光分析、氮氧分析仪、透射电子显微镜和相应的选区电子衍射等测试手段对样品物理化学性质进行表征。采用紫外分光光度计法研究超声时间和不同的分散剂及其加入量对纳米硅粉在水介质中分散效果的影响。结果表明:制备出近球形、立方晶型结构的纳米硅粉,粒径分布窄,其纯度达到99.93%(质量比)。随着超声时间和分散剂浓度的增加,分散效果呈现先增大后趋向平稳的趋势,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对纳米硅粉在水介质中的分散效果最好。纳米硅粉在水介质中较好的分散工艺为:在pH=6、超声功率为560 W的情况下,CTAB加入量为4%,超声时间为80 min。分散后的硅粉比未分散的硅粉首次放电比容量提升14.93%,达到了2640 m Ah/g,首次库伦效率达到34.92%。

300Wh/kg NCM811 + Si/C体系动力电池产气分析及可靠性模型

发展新能源汽车是我国从汽车大国还向汽车强国的必由之路。动力电池作为新能源九车的“心'脏”,是我国新能源汽车戏略卖现的关镀。开发安全、高比能量、长寿命的锂离子动力电池是各国发展新能源汽车行业的必要举措。为了响应国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项要求,宇德时代新能源科技股份有限公司牵头承担了“新一代锂离子动力电池产业化技术开发”,该项目旨在开发满足产业化应用需求的300 Wh/kg高比能锂需子动力电想。本项目开发的NCM811+Si/C体糸的软包动力电芯•,能量密度达到304 Wh/kg,电恐满足国标的性能要求、安全要求。软包电芯在使用过程中产气导玫的电芯玻胀,是考案软包电恋可靠性的一个重要方面。在项目开发过程中,对NCM811+Si/C体糸的产气及机理进行了深入分析,并且为了预测工况条件下的尹气惰况,采取预测模型方法,建立了产气可靠性棋型。