第三届新型电池正负极材料技术国际论坛评述——高比能量电池及关键电极材料

第三届新型电池正负极材料技术国际论坛于2017年4月12—14日在宁波市举行。会议主要讨论了高能量密度正极材料(镍锰酸锂、高镍三元和富锂层状氧化物正极材料)和负极材料(硅基负极材料和金属锂负极),以及高能量密度电池体系[锂-氧(空气)电池和锂硫电池]的研究工作。

石墨烯−Al_(2)O_(3)复合材料的制备及其防腐性能研究

为研制具有高防腐性能的环氧树脂涂层,采用溶胶−凝胶法制备一种石墨烯/三氧化二铝复合材料(GA),并用硅烷偶联剂Z−6173对其改性后(GAZ)作为填料加入到环氧树脂(EP)涂料中。结果表明:三氧化二铝主要以α−Al_(2)O_(3)的晶型均匀包覆在石墨烯的周围;红外分析证明Z−6173成功对GA粉体进行了改性;EIS结果表明GAZ/EP涂层具有最佳的防腐性能,浸泡30 d后其低频区阻抗值为14.5 GΩ·cm^(2);盐雾测试结果表明GAZ复合材料的加入可以有效防止由石墨烯优良导电性造成的金属基底加速腐蚀的现象发生。

硅-石墨烯材料在锂离子电池中的研究进展

介绍了近年来硅-石墨烯复合材料作为锂离子电池负极方面的研究工作,重点介绍了硅-石墨烯复合材料的制备方法(机械共混法、静电吸引自组装法、喷雾干燥法、静电纺丝法、化学气相沉积法、水热法、真空过滤法和溶胶凝胶法等)对其形貌、结构及其电化学储锂性能的影响,并对硅-石墨烯复合负极材料在锂离子电池中存在的问题以及发展趋势进行了探讨。

基于第一性原理计算的纳米氧化钨研究进展

纳米氧化钨作为一种具有独特物理化学性质的半导体功能材料,已被广泛应用于环境、能源、生命科学、信息技术等领域。本文基于第一性原理计算在纳米氧化钨中的应用进展,概述了量子力学基础上的第一性原理及密度泛函理论的发展历程及基本理论,介绍了该领域常用的MS(Materials studio)、VASP(Vienna ab initio simulation package)等模拟计算软件,并分类阐述了第一性原理计算对氧化钨的微观电子结构、物质相互作用、分子热动力学等方面的研究成果。最后提出了第一性原理计算在纳米氧化钨这类半导体材料研究中存在的问题及未来发展趋势。

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的电化学与热稳定性改善

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)面临着成本和安全稳定性挑战,为了降低成本,提高NCA的电化学与热稳定性能,加入LiMn2O4(LMO)和LiFePO4(LFP)制备成混合正极材料LMO/LFP/NCA。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)测试电化学性能,使用差示扫描量热仪(DSC)测试了热稳定性。结果表明:简单物理混合后,NCA颗粒形貌保持完整,小颗粒的LMO和LFP材料均匀地分散在NCA二次颗粒表面和NCA颗粒之间的空隙中。所制备的混合正极材料LMO/LFP/NCA在45℃下循环50圈容量保持率为81.2%,明显优于单组分NCA材料(70.3%),热稳定性提高了16℃。说明LMO和LFP的加入,可以改善NCA正极材料的循环性能与热稳定性。

超级电容器用过渡金属磷化物材料的进展

概述近年来超级电容器电极材料过渡金属磷化物的研究,主要包括过渡金属磷化物的制备方法;重点介绍单一组分过渡金属磷化物电极材料和过渡金属磷化物基复合结构电极材料。展望过渡金属磷化物电极材料的发展趋势。

连二亚硫酸钠合成、应用及其污废水处理进展

简述了连二亚硫酸产业发展过程中的国内外专利状况;基于化学结构,讨论了连二亚硫酸钠的物化特性及其在食品、印染和合成方面的应用和环境风险,分析了近期与其相关的废水资源化和无害化处理处置的国内外研究进展,指出我国连二亚硫酸钠产业发展存在无法回避的技术创新需求。

锂离子电池硅基负极及其相关材料

锂离子电池是目前电脑、通讯、消费电子品以及未来电动车动力系统的主要能源。硅基负极材料因其具有较高理论比容量(4200 mAh·g^(-1),为石墨10倍以上),被视为最理想的下一代锂离子电池负极材料。然而硅负极在充放电过程中巨大的体积膨胀造成极片材料的粉化脱落、SEI膜的持续增长、正极锂离子的不断消耗,以及现有商业化粘结剂与硅表面较弱的相互作用等诸多缺陷,造成电池容量快速的衰减,阻碍了硅基材料在锂离子电池中的商业化应用。本文对硅基负极材料及其相关电池材料,如硅材料结构、粘结剂、电解液及添加剂等,进行了系统全面的总结。最后对硅基材料目前研究进展和未来发展方向做出总结与评述,以期为下一代硅基电池体系发展提供参考。

自组装多级结构在锂离子电池中的应用

锂离子电池作为比能量最高的二次电池,在可持续能源领域扮演越来越重要的角色。为寻求下一代更高性能的锂离子电池,人们在探索许多高比容量电极材料。然而,这些材料通常具有锂化前后体积变化大、电极阻抗大等缺点,需要制备成纳米结构才能够获得较好的电化学储锂性能。而纳米结构具有比表面积高、振实密度低等缺点,导致电池的首次库仑效率低、循环寿命短和比能量低。将纳米材料组装成多级结构能够有效地降低整体的比表面积、从而限制固体界面膜形成对锂的消耗量,提高首次库仑效率;与纳米颗粒的无序堆积相比,多级结构材料往往具有较高的堆积密度和接触面积,进而提高电池的能量密度。本文主要介绍锂离子电池中多级结构的制备及其在锂离子电池中的应用:制备方面主要介绍了溶剂热法、乳液法、喷雾干燥法和模板法,以及相关参数对最终多级结构的影响;在应用方面,主要针对不同多级结构材料以提高锂离子电池性能为主线进行综述。