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The principle and amelioration of lithium plating in fast-charging lithium-ion batteries
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作者 Yi Yang Xia-Lin Zhong +3 位作者 Lei Xu Zhuo-Lin Yang Chong Yan Jia-Qi Huang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期453-459,I0009,共8页
Fast charging is restricted primarily by the risk of lithium(Li)plating,a side reaction that can lead to the rapid capacity decay and dendrite-induced thermal runaway of lithium-ion batteries(LIBs).Investigation on th... Fast charging is restricted primarily by the risk of lithium(Li)plating,a side reaction that can lead to the rapid capacity decay and dendrite-induced thermal runaway of lithium-ion batteries(LIBs).Investigation on the intrinsic mechanism and the position of Li plating is crucial to improving the fast rechargeability and safety of LIBs.Herein,we investigate the Li plating behavior in porous electrodes under the restricted transport of Li^(+).Based on the theoretical model,it can be concluded that the Li plating on the anodeseparator interface(ASI)is thermodynamically feasible and kinetically advantageous.Meanwhile,the prior deposition of metal Li on the ASI rather than the anode-current collector interface(ACI)is verified experimentally.In order to facilitate the transfer of Li^(+)among the electrode and improve the utilization of active materials without Li plating,a bilayer asymmetric anode composed of graphite and hard carbon(GH)is proposed.Experimental and simulation results suggest that the GH hybrid electrode homogenizes the lithiated-rate throughout the electrode and outperforms the pure graphite electrode in terms of the rate performance and inhibition of Li plating.This work provides new insights into the behavior of Li plating and the rational design of electrode structure. 展开更多
关键词 graphitE Hard carbon Fast charging lithium plating lithium-ion batteries
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Nitrogen Deficient Graphitic Carbon Nitride as Anodes for Lithium-ion Batteries 被引量:1
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作者 LI Xianxian TAN Tiening +5 位作者 ZHANG Jian ZHANG Nan HE Jianwei HAN Wenmiao WANG Yadong PAN Mu 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2020年第2期263-271,共9页
In order to overcome the problem that the low conductivity and high content of graphitic N will lead to serious irreversible capacity loss,magnesiothermic denitriding method was employed to fabricate nitrogen deficien... In order to overcome the problem that the low conductivity and high content of graphitic N will lead to serious irreversible capacity loss,magnesiothermic denitriding method was employed to fabricate nitrogen deficient g-C3N4 (ND-g-C3N4).By controlling the reaction conditions,ND-g-C3N4-675 with optimal electrochemical properties was obtained.The ND-g-C3N4-675 has thinner two-dimensional porous structure,with high specific surface area and good conductivity.The ND-g-C3N4-675 showed superior cyclic stability and rate capability (After 500 cycles under 1 000 mA·g-1,2 264.9 mAh·g-1 was obtained).Moreover,it presented high initial coulombic efficiency (42.2%). 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride magnesiothermic denitriding graphene backbone lithium ion batteries
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Dual-ion hybrid supercapacitor:Integration of Li-ion hybrid supercapacitor and dual-ion battery realized by porous graphitic carbon 被引量:1
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作者 Changzhen Zhan Xiaojie Zeng +4 位作者 Xiaolong Ren Yang Shen Ruitao Lv Feiyu Kang Zheng-Hong Huang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期180-184,共5页
Lithium-ion hybrid supercapacitors(Li-HSCs) and dual-ion batteries(DIBs) are two types of energy storage devices that have attracted extensive research interest in recent years. Li-HSCs and DIBs have similarities in d... Lithium-ion hybrid supercapacitors(Li-HSCs) and dual-ion batteries(DIBs) are two types of energy storage devices that have attracted extensive research interest in recent years. Li-HSCs and DIBs have similarities in device structure, tendency for ion migration, and energy storage mechanisms at the negative electrode. However, these devices have differences in energy storage mechanisms and working potentials at the positive electrode. Here, we first realize the integration of a Li-HSC and a DIB to form a dual-ion hybrid supercapacitor(DIHSC), by employing mesocarbon microbead(MCMB)-based porous graphitic carbon(PGC) with a partially graphitized structure and porous structure as a positive electrode material. The MCMB-PGC-based DIHSC exhibits a novel dual-ion battery-capacitor hybrid mechanism: it exhibits excellent electronic double-layer capacitor(EDLC) behavior like a Li-HSC in the low-middle wide potential range and anion intercalation/de-intercalation behavior like a DIB in the high-potential range. Two types of mechanisms are observed in the electrochemical characterization process, and the energy density of the new DIHSC is significantly increased. 展开更多
关键词 Dual-ion HYBRID SUPERCAPACITOR HYBRID SUPERCAPACITOR lithium-ion battery Dual-ion battery Porous graphitic carbon HYBRID mechanism
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Acetylene/argon mixture plasma to build ultrathin carbon bridge of CF_(x)/C/MnO_(2) for high-rate lithium primary battery
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作者 Da-Wei Zou Xing-Guang Fu +3 位作者 Gao-Bang Chen Yi-Fan Liu Bao-Shan Wu Xian Jian 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期2574-2584,共11页
Forming an ultrathin conducting layer on a fluorinated carbon(CFx)surface for reducing severe electrochemical polarization in lithium/fluorinated carbon primary batteries(Li/CF_(x))remains a considerable challenge for... Forming an ultrathin conducting layer on a fluorinated carbon(CFx)surface for reducing severe electrochemical polarization in lithium/fluorinated carbon primary batteries(Li/CF_(x))remains a considerable challenge for achieving batteries with excellent rate capability.Herein,CFxwas modified by using acetylene/argon mixture plasma combined with MnO_(2)particles.The CF_(x)/C/MnO_(2)composite effectively reduced the voltage hysteresis and improved the electrochemical performance of Li/CF_(x).The excellent rate performance of CF_(x)/C/MnO_(2)was due to the high electrochemical activity provided by the atomicscale conductive carbon layer and ultrafine MnO_(2)particles.Compared with pristine CF_(x),the charge transfer resistance of the optimized CF_(x)/C/MnO_(2)decreased from 218.5 to 48.2Ω,the discharge rate increased from 2C to 10C,and the power density increased from 3.11 to 13.44 kW·g^(-1),The intrinsic reason for the enhanced rate performance was attributed to the fact that the ultrathin carbon layer acted as a conductive bridge to reduce the voltage hysteresis at the initial stage of the Li/CF_(x)discharge,and the high electrochemical activity of the ultrafine MnO_(2)particles provided a faster lithium-ion diffusion rate. 展开更多
关键词 C_(2)H_(2)/Ar plasma Fluorinated carbon lithium primary battery MnO_(2)
原文传递
Reinforced polysulfide barrier by g-C_(3)N_(4)/CNT composite towards superior lithium-sulfur batteries 被引量:7
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作者 Xiangliang Wang Gaoran Li +7 位作者 Minjie Li Ruiping Liu Haibo Li Tengyu Li Mingzhu Sun Yirui Deng Ming Feng Zhongwei Chen 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第2期234-240,I0008,共8页
The notorious shuttle effect has long been obstructing lithium-sulfur(Li-S) batteries from yielding the expected high energy density and long lifespan.Herein,we develop a multifunctional polysulfide barrier reinforced... The notorious shuttle effect has long been obstructing lithium-sulfur(Li-S) batteries from yielding the expected high energy density and long lifespan.Herein,we develop a multifunctional polysulfide barrier reinforced by the graphitic carbon nitride/carbon nanotube(g-C_3 N_4/CNT) composite toward inhibited shuttling behavior and improved battery performance.The obtained g-C_3 N_4 delivers a unique spongelike architecture with massive ion transfer pathways and fully exposed active interfaces,while the abundant C-N heteroatomic structures impose strong chemical immobilization toward lithium polysulfides.Combined with the highly conductive agent,the g-C_3 N_4/CNT reinforced separator is endowed with great capability of confining and reutilizing the active sulfur within the cathode,thus contributing to an efficient and stable sulfur electrochemistry.Benefiting from these synergistic attributes,Li-S cells based on g-C_3 N_4/CNT separator exhibit an excellent cyclability with a minimum decay rate of 0.03% per cycle over 500 cycles and decent rate capability up to 2 C.Moreover,a high areal capacity of 7.69 mAh cm^(-2)can be achieved under a raised sulfur loading up to 10.1 mg cm^(-2).demonstrating a facile and efficient pathway toward superior Li-S batteries. 展开更多
关键词 graphitic carbon nitride Reinforced separator lithium sulfur battery Chemical interaction Synergistic effect
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The Power-Energy Coupling Effect of Mixed Hard-Carbon/Graphite Anode
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作者 Yanli Yin Chao Shen +1 位作者 Steven Yturriaga Jim P. Zheng 《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》 2021年第1期16-31,共16页
As the anode materials of lithium-ion battery, the hard carbon has the higher power performance while the graphite has the higher energy performance, respectively. In this work, novel mixed hard carbon/graphite anodes... As the anode materials of lithium-ion battery, the hard carbon has the higher power performance while the graphite has the higher energy performance, respectively. In this work, novel mixed hard carbon/graphite anodes are presented showing the coupling effect of power and mixed anodes was investigated at the varying charging rates, showing the tunable behaviors dependent on the hard carbon/graphite ratios. By studying the specific capacity evolution in different split potential ranges, we found that the mixed anodes with a higher proportion of hard carbon were advantageous when working in the cut-off potential greater than 0.10 V. The electrochemical impedance spectroscopy was measured at various anode potentials, which depicted the evolution of cell resistance with the state of charge. With the aid of electrochemical impedance spectroscopy, we found that the capacity evolution with mixed ratio is attributed to the lithiation-level induced difference of charge transfer resistance and Warburg resistance. A coupling effect was discovered showing a great potential in balancing the power-energy performance of mixed anode by simply controlling the ratio of hard-carbon/graphite. 展开更多
关键词 lithium-Ion battery graphitE Hard carbon POWER ENERGY
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碳布用于锂离子电池三维一体化柔性正极的可行性研究
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作者 闫时建 郭锦 +1 位作者 同阳 今西诚之 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期192-198,共7页
研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1~0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^(-1)和115.2 mA... 研究碳纤维编织布用于锂离子电池三维一体化正极的可行性,对三种经过热处理碳布的石墨化程度进行定性分析和定量计算。以锂金属作为对电极,石墨化的碳布电极在0.1~0.5 V的电压下首次放电比容量分别为83.6,94.5mAh·g^(-1)和115.2 mAh·g^(-1),经过50周次循环充放电后比容量分别为55.0,80.0 mAh·g^(-1)和88.0 mAh·g^(-1)左右。将石墨化的碳布负载LiFePO_(4)后,电极的首次放电比容量分别为73.2,109.5 mAh·g^(-1)和130.2 mAh·g^(-1)。对于石墨化程度为76.02%的碳布,经过50周次循环充放电后比容量稳定在90.0 mAh·g^(-1)左右,综合电化学性能较好,更适合用于锂离子电池的一体化柔性正极。通过建立LiFePO_(4)颗粒与碳纤维之间相互作用的力学模型,探讨一体化正极的力学性能、电学性能和电化学性能之间的关系。将碳布用于锂离子电池一体化正极,可以简化锂离子电池的常规生产过程,革新其生产方式。 展开更多
关键词 锂离子电池 碳布 石墨化程度 三维一体化柔性正极 导电性
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壳聚糖衍生碳包覆纳米硅复合材料锂离子电池性能研究 被引量:1
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作者 吴强 李正伟 +4 位作者 周建华 张冬梅 党锋 刘文平 苗蕾 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期8-13,共6页
硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4200 mAh/g)、较低的工作电压(0.2~0.3 V vs Li/Li+)和地球上丰富的原材料储备,成为代替石墨负极的理想材料之一。但是,低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问题限制... 硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4200 mAh/g)、较低的工作电压(0.2~0.3 V vs Li/Li+)和地球上丰富的原材料储备,成为代替石墨负极的理想材料之一。但是,低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问题限制了硅负极材料的进一步发展。因此,本工作通过物理法利用壳聚糖和石墨对纳米硅实现碳包覆和复合,制备壳聚糖/石墨@纳米硅复合材料(C/G@Si复合材料),对C/G@Si复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明:随着石墨添加量的提高,C/G@Si复合材料的可逆比容量略微下降,循环性能和导电性能显著提高。当添加50%(质量分数)石墨时,在100 mA/g的电流密度下,C/G@Si复合材料的首次放电比容量为1136.1 mAh/g,循环充放电100次后剩余容量保持在658.5 mAh/g,展示出优异的电化学性能,对进一步推广硅碳负极材料具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅碳负极材料 壳聚糖 石墨掺杂
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新型CFx锂原电池自放电率的比较研究及其应用建议
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作者 杨微 李治国 +8 位作者 赖彩婷 赵瑞瑞 李瑀 周盈科 黄依玲 朱立才 封伟 王文龙 袁中直 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3742-3753,共12页
新型高比能氟化碳(CFx)材料不断涌现,使Li/CFx原电池的比能量/比功率特性持续提升,特别是功率型Li/CFx电池已开始用于小型商业化动力系统中,可能成为比能量最高的动力型锂原电池。但不同类型CFx材料制备的Li/CFx锂原电池的自放电情况尚... 新型高比能氟化碳(CFx)材料不断涌现,使Li/CFx原电池的比能量/比功率特性持续提升,特别是功率型Li/CFx电池已开始用于小型商业化动力系统中,可能成为比能量最高的动力型锂原电池。但不同类型CFx材料制备的Li/CFx锂原电池的自放电情况尚缺乏比较研究。本文选择4种典型的新型CFx材料,根据其应用目标分为能量型和功率型材料,其中2种能量型CFx的F/C比接近1,具有更稳定而饱和的C—F化学键,而2种功率型CFx材料F/C比略低,离子型C—F键更多,具有更好的导电性和更好的倍率性能。通过工业化设备工艺制备成的BR18650型Li/CFx原电池经55℃高温储存后,无论是否放电过,能量型电池的自放电率几乎为0,具有长寿命货架储存特性;而功率型电池55℃储存后,放电深度(DOD)越高的电池的内阻越大、自放电率也越大,锂原电池常用的预放电处理工艺会导致功率型电池的自放电率上升,意味着功率型电池一旦预放电激活后就应立即投入使用。功率型电池间歇式使用会导致其自放电率增大和内阻增加,原因可能是松散LiF保护膜的破坏造成新鲜CFx界面暴露于电解液中继续反应,但能量型CFx材料因其具有更多稳定的饱和C—F共价键而影响较小。 展开更多
关键词 锂/氟化碳电池 原电池 自放电率
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PC基电解液对Li/CrO_(x)一次电池高倍率性能的影响
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作者 杨睿 李惠 +5 位作者 孟庆飞 李文杰 吴际良 方永进 黄驰 曹余良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期62-68,共7页
Li/CrO_(x)电池具有高能量密度和优异的倍率性能,成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系,对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中,我们研究了... Li/CrO_(x)电池具有高能量密度和优异的倍率性能,成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系,对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中,我们研究了CrO_(x)在PC基电解液中的放电行为,筛选了适配于大电流放电的电解液体系:1 mol·L^(-1)LiTFSI PC:DOL(1,3-二氧环戊烷)=1:2;并揭示了在PC基电解液中影响CrO_(x)大电流放电的规律:Li^(+)溶剂化鞘层中溶剂分子配位数以及参与配位的粒子类型,会极大地影响Li/CrO_(x)电池体系的倍率放电性能。低的配位数以及阴离子参与的溶剂化鞘层结构更加适配Li/CrO_(x)电池体系,能够实现大电流放电。这些规律的认识对于推动PC基电解液应用于大倍率Li/CrO_(x)电池体系具有重要指导意义。 展开更多
关键词 铬氧化物 电解液 溶剂化结构 碳酸丙烯酯 锂一次电池
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醋酸纤维衍生的石墨碳作为锂离子电池的负极材料
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作者 胡宁 朱良华 +2 位作者 王超 李娜 秦杰明 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2024年第5期57-64,共8页
随着人们对环境安全认知的不断进步,如何将废弃的卷烟滤棒转化为高价值产品已成为人们关注的焦点。基于此,根据废弃卷烟滤棒(discarded cigarette filters记作DCFs)中醋酸纤维结构和形貌具有一致性的特点,在高压下对DCFs进行了热解研究... 随着人们对环境安全认知的不断进步,如何将废弃的卷烟滤棒转化为高价值产品已成为人们关注的焦点。基于此,根据废弃卷烟滤棒(discarded cigarette filters记作DCFs)中醋酸纤维结构和形貌具有一致性的特点,在高压下对DCFs进行了热解研究。其中,50 MPa和1000℃下仅需要15 min即可制备出一种网状结构的石墨碳材料(记作HP-1000),其收益率高达41.5%。作为锂离子电池的负极材料,HP-1000展现出良好的比容量和倍率性能,特别是在5 C下循环获得了105 mAh g^(-1)的比容量。因此,这项工作不仅解决了多年来棘手的卷烟滤棒废弃物对环境影响问题,同时也为储能领域提供了高性能和廉价的石墨碳负极材料。 展开更多
关键词 醋酸纤维 废弃物 锂离子电池 石墨碳 压力热解
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表面包覆碳层孔隙对石墨负极材料倍率性能的影响 被引量:3
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作者 刘云峰 谭婷 +5 位作者 杨乐之 银华杰 梁帆 王双 罗磊 涂飞跃 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第1期129-133,共5页
为了研究表面包覆碳层孔隙对石墨负极材料倍率性能的影响,引入少量硼酸,在包覆沥青软化阶段形成硼酸气化逸出效应,再通过碳化工艺在天然石墨尾料表面形成具有一定孔隙的包覆碳层,得到具有不同比例孔隙的石墨负极材料。结果表明,硼酸在... 为了研究表面包覆碳层孔隙对石墨负极材料倍率性能的影响,引入少量硼酸,在包覆沥青软化阶段形成硼酸气化逸出效应,再通过碳化工艺在天然石墨尾料表面形成具有一定孔隙的包覆碳层,得到具有不同比例孔隙的石墨负极材料。结果表明,硼酸在材料颗粒表面形成了含有孔隙的碳层,其孔隙类型为介孔和大孔;表面碳层中的介孔比例越高,碳层L_(C)中形成Li^(+)的扩散通道数量越多,Li^(+)的扩散阻抗越低,材料倍率性能及循环性能得以改善。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极 天然石墨尾料 硼酸 沥青 碳层结构 碳化工艺 负极材料 循环性能
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锂离子电池负极材料技术进展 被引量:1
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作者 罗小来 吴巧 芦露华 《当代化工研究》 CAS 2024年第7期11-14,共4页
锂离子电池技术经过二十余年在3C领域的广泛应用已发展至新能源汽车和储能电站领域,成为近年来推动相关领域爆发式成长的核心科技。以石油焦为原料的碳材料为起点,锂离子电池负极材料经过了三十余年的商业化发展,获得了空前进步。本文... 锂离子电池技术经过二十余年在3C领域的广泛应用已发展至新能源汽车和储能电站领域,成为近年来推动相关领域爆发式成长的核心科技。以石油焦为原料的碳材料为起点,锂离子电池负极材料经过了三十余年的商业化发展,获得了空前进步。本文梳理了近三十年锂离子电池负极材料的技术变迁,为相关领域的研究者提供负极材料研究发展系统的介绍。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极 石墨 氧化亚硅 硅碳复合
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球磨法制备硅基负极材料及其增强的储锂性能研究
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作者 秦圆 赵春玲 《湖北工业大学学报》 2024年第5期100-107,共8页
以微米硅为原料,采用高能球磨法制备碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅负极材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射、傅里叶红外光谱和电化学测试技术对材料的晶型结构、形貌及电化学性能等进行研究。结果表明,球磨在保持硅的晶体结构不发生变... 以微米硅为原料,采用高能球磨法制备碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅负极材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射、傅里叶红外光谱和电化学测试技术对材料的晶型结构、形貌及电化学性能等进行研究。结果表明,球磨在保持硅的晶体结构不发生变化的前提下,既可降低硅颗粒的尺寸,又能促进氧化石墨的部分还原和剥离,使其转为石墨烯。当碳纳米管添加量为1%、氧化石墨添加量为5%时,所制备的负极材料具有较好的电化学性能,在0.4 A/g的电流密度下循环200次,放电比容量为1779.7 mAh/g。这主要是因为碳纳米管和还原的氧化石墨烯能够在硅负极建立高效的导电网络,增加电子的传递速率,同时降低硅负极脱嵌锂过程时锂离子的电荷转移电阻和提高锂离子扩散速率。 展开更多
关键词 碳纳米管 氧化石墨 硅基材料 锂离子电池 球磨法
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F-无定形碳包覆负极材料的制备与性能研究
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作者 宋子龙 周向阳 《当代化工研究》 CAS 2024年第20期170-172,共3页
针对人造石墨负极材料低温下Li^(+)传输缓慢、界面电阻高及界面析锂导致其低温性能差的问题,开展了F-无定形碳复合包覆处理研究。研究发现,与常规碳包覆人造石墨相比,在沥青添加量为3%及F化物添加量为1%所制得F-无定形碳包覆人造石墨样... 针对人造石墨负极材料低温下Li^(+)传输缓慢、界面电阻高及界面析锂导致其低温性能差的问题,开展了F-无定形碳复合包覆处理研究。研究发现,与常规碳包覆人造石墨相比,在沥青添加量为3%及F化物添加量为1%所制得F-无定形碳包覆人造石墨样品F-CN-AG表现出了良好的低温性能。F-CN-AG在-20℃与-40℃下的1C放电容量保留率分别达到17.35%和6.51%,而常规碳包覆人造石墨C-AG却只有15.44%和3.57%。另外,F-无定形碳复合包覆处理还对负极的循环寿命起到了良好改善效果。该研究为提升人造石墨负极材料的低温性能提供了一条新的思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 人造石墨 F-无定形碳包覆 低温性能
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气相沉积法制备多孔硅炭负极材料及其性能研究
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作者 冯荣标 简正军 +3 位作者 吴易华 周军浩 江晴晴 吴建华 《广州化工》 CAS 2024年第7期50-52,共3页
环境保护和可再生能源利用是世界各国共同的选择,但可再生能源容易受外部因素影响而不能稳定供应,人们需要合适的能源装置进行储存才能形成稳定供应。锂离子电池因其优秀的电化学性能成为了现今最主要的新能源电池,但目前商业化锂离子... 环境保护和可再生能源利用是世界各国共同的选择,但可再生能源容易受外部因素影响而不能稳定供应,人们需要合适的能源装置进行储存才能形成稳定供应。锂离子电池因其优秀的电化学性能成为了现今最主要的新能源电池,但目前商业化锂离子电池的负极材料主要以人造石墨和天然石墨等石墨类材料为主,石墨类型负极材料的理论比容量只有372 mAh/g,不能满足各国对高能量密度的发展规划和要求,急需研制更高比容量的新一代负极材料。使用气相沉积法制备出了最新一代高容量多孔硅炭负极材料,并对其物理性能和电化学性能进行了研究,发现其比容量可高达2000 mAh/g以上,硅材料的体积膨胀问题也得到了极大的改善。 展开更多
关键词 新能源装置 锂离子电池 石墨 负极材料 气相沉积法 多孔硅炭
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Fluorinated graphite nanosheets for ultrahigh-capacity lithium primary batteries 被引量:5
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作者 Xiao-Xia Yang Guan-Jun Zhang +5 位作者 Bao-Sheng Bai Yu Li Yi-Xiao Li Yong Yang Xian Jian Xi-Wen Wang 《Rare Metals》 CSCD 2021年第7期1708-1718,共11页
For better performances of Ni-based catalysts at low temperatures,Ni/SiC catalyst doped with a little amount of additive La was successfully prepared.The catalytic CO methanation activity tests showed that 3%La-Ni/SiC... For better performances of Ni-based catalysts at low temperatures,Ni/SiC catalyst doped with a little amount of additive La was successfully prepared.The catalytic CO methanation activity tests showed that 3%La-Ni/SiC catalyst was excellent at a low reaction temperature(95.9%CO conversion and 85.1%CH4 selectivity at250℃)with a superior stability compared with Ni/SiC(3.4%CO conversion and 0%CH4 selectivity at 250℃).This can be attributed to that the addition of La can markedly improve the dispersibility of active metal Ni and reduce the particle sizes of Ni nanoparticles or clusters,and can also regulate the interaction between active components and supports.Moreover,the high thermal conductivity and thermal stability could avoid the generation of hot spots in the catalyst bed.These results will promote the development of highly active Ni-based catalysts for the low-temperature methanation reaction. 展开更多
关键词 graphite nanosheets carbon fluoride primary battery ELECTROLYTE Soft pack battery
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Li/CF_(x)一次电池研究进展 被引量:1
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作者 汤才 蒋江民 +3 位作者 王新峰 刘广发 崔艳华 庄全超 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1093-1109,共17页
锂/氟化碳(Li/CF_(x))一次电池是目前能量密度最高的化学电源,具有输出电压稳定、安全性好、使用温度范围宽和自放电率低等特点,在军事(单兵作战系统)、医疗(心脏起搏器)、太空探索(空间站)等关键领域具有无可替代的重要性。然而,氟化... 锂/氟化碳(Li/CF_(x))一次电池是目前能量密度最高的化学电源,具有输出电压稳定、安全性好、使用温度范围宽和自放电率低等特点,在军事(单兵作战系统)、医疗(心脏起搏器)、太空探索(空间站)等关键领域具有无可替代的重要性。然而,氟化碳材料的电子导电性较差,很大程度地影响了电化学反应的电极过程动力学,导致Li/CF_(x)一次电池存在高倍率放电性能差、初始放电电压延迟严重、放电过程中发热量大等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,首先综述了Li/CF_(x)一次电池在放电机理方面的研究进展,包括两相放电反应机理模型、生成石墨层间化合物中间相的放电反应机理模型、“核-壳”模型反应机理和边缘传播放电反应机理以及最近刚被提出的三步放电反应机理等。其次,重点分析了Li/CF_(x)一次电池面临问题的解决方法,包括氟化碳材料前驱体的选择、氟化方法的改进、复合材料的构建以及电解液的改性和优化方法。其中,氟化碳纳米管、氟化富勒烯、氟化石墨烯等新型氟化碳基材料的应用为氟化碳的发展提供了新的前景。在复合材料的构建策略上,导电聚合物、金属纳米颗粒、氧化物的加入可显著降低电压延迟时间和提升倍率性能。在电解液的调控策略上,氟离子结合剂的引入和氟化锂晶体生长动力学的计算,对于溶解氟化锂和控制氟化锂的生长具有重要作用,有望实现兼具高能量密度和高功率密度的宽温域Li/CF_(x)一次电池。 展开更多
关键词 锂/氟化碳(Li/CF_(x))一次电池 氟化碳 反应机理 复合材料 电解液
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长寿命循环的磷酸铁锂电池及材料、工艺 被引量:6
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作者 张贵萍 闫筱炎 +5 位作者 王兵 姚培新 胡昌杰 刘奕哲 李纾黎 薛建军 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2134-2140,共7页
利用预锂化技术以及预锂化材料(也称为补锂剂、预锂化添加剂)的富锂优势,将预锂化材料添加在磷酸铁锂(LFP)电池正极极片中,研制了磷酸铁锂方形铝壳51 Ah全电池,以及软包7 Ah全电池,并进行了循环寿命方面的测试和研究。利用以往经验分析... 利用预锂化技术以及预锂化材料(也称为补锂剂、预锂化添加剂)的富锂优势,将预锂化材料添加在磷酸铁锂(LFP)电池正极极片中,研制了磷酸铁锂方形铝壳51 Ah全电池,以及软包7 Ah全电池,并进行了循环寿命方面的测试和研究。利用以往经验分析了正极、负极等主材(比如磷酸铁锂、石墨、电解液配比、集流体、隔膜)到辅料(正、负极黏合剂,导电剂等)以及预锂化材料的特性和对电池寿命的影响,以化学反应方程式的形式分析了已经工业化的几种预锂化材料的补锂机理以及补锂容量值。试验结果表明,添加预锂化材料的7 Ah电池循环寿命在9000周,而没有添加预锂化材料的7 Ah电池的循环寿命在5300周,添加预锂化材料的7 Ah电池的循环性能明显优于未添加预锂化材料的电池,循环寿命提高了50%左右;能量效率方面:添加预锂化材料的7 Ah电池的常温25℃,0.2 C能量转化效率为96.74%,0.5 C能量转化效率为94.80%,1 C能量转化效率为92.67%,均高于未添加预锂化材料的7 Ah电池的能量转化效率。本研究有助于推动预锂化技术以及预锂化材料在磷酸铁锂长循环新型储能电池中的应用,为长寿命磷酸铁锂电池的设计研发提供实验依据。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 石墨 电解液 涂炭铝箔 预锂化添加剂 补锂剂
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石墨质多孔炭的制备及其双离子电容储能机理 被引量:2
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作者 展长振 曾晓婕 +3 位作者 吕瑞涛 沈洋 黄正宏 康飞宇 《新型炭材料(中英文)》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期576-582,共7页
作为锂离子电池和超级电容器的结合,锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理,锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此,为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能,本研... 作为锂离子电池和超级电容器的结合,锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理,锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此,为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能,本研究提出了双离子电容器的储能机理。以柠檬酸钾/镁/铁为原料,合成了兼备石墨质结构与层次化多孔结构的石墨质多孔炭,并以其为正极材料,实现了兼具锂离子电容器正极离子吸附行为与双离子电池正极阴离子插层行为的双离子电容储能。由于石墨质多孔炭结构中石墨质结构在高电位下由阴离子插层反应贡献的额外平台容量以及对于材料导电性的增强,石墨质多孔炭正极材料的能量特性明显超过多孔炭及人造石墨正极,实现了从储能机理的层面的器件性能增强。 展开更多
关键词 双离子电容 石墨质多孔炭 锂离子电容器 双离子电池 柠檬酸盐
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