MXenes二维纳米材料及其在锂离子电池中的应用研究进展

锂离子电池被认为是富有前途的能源储存器件,寻找高性能锂电池新材料已成为全世界的研究热点。MXenes材料是一种新型过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物二维纳米材料的统称,具有比表面积大、导电性能好、储锂容量较高、循环和倍率性能优异等特点,是一种具有光明应用前景的锂离子电池材料。本文对MXenes材料在锂离子电池应用研究中的重大突破进行了综述,介绍了其制备方法、结构性能、储锂机理,归纳了其在锂离子电池中的具体应用及机制,分析了当前存在问题。综述指出MXenes材料研究,应利用其自身亲水性和导电性优势,在复合电极材料、自支撑电极材料等方面重点部署,为高性能锂子电池关键技术带来突破。

人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究

锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾.因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能.人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极.本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合.

石墨烯的液相剥离制备及在磷酸铁锂正极中的应用

以天然鳞片石墨为原料,通过氧化插层、高温膨胀制备石墨烯前驱体,经高压均质液相剥离,得到高结晶度、少缺陷且表面带有纳米孔洞的石墨烯。采用SEM,TEM,AFM,XRD,Raman观察材料的组织结构。将材料制成扣式电池,测试电化学性能。测试结果表明,制备的石墨烯具有典型的褶皱弯曲结构特征,厚度为4层,结晶度高且表面带有纳米孔洞。作为正极导电添加剂用于磷酸铁锂电极,可构建高效导电导离子网络,显著提升电极倍率性能。具体表现为:10C放电倍率,放电比容量达90 mAh/g;5 C充放循环200周次,容量保持率100%,放电比容量仍达90 mAh/g。石墨烯制备方法简单,可实现工程化批量生产。