中空微/纳米结构材料应用于锂离子电池负极的研究进展

金属基电极材料相对于传统石墨负极具有更高的容量,有望成为新一代锂离子电池负极材料.但是在长期的充放电循环过程中,金属基电极材料的体积变化较大,导致电池循环稳定性下降、库仑效率降低等问题.中空微/纳米级材料具有表面积大、密度低、承载能力强等特点,最重要的是这类材料可以缓冲电极材料的体积膨胀.本文重点综述了近年来中空微/纳米过渡金属基材料作为锂离子电池负极材料的研究进展,并对该材料的锂储存性能进行了总结.     

基于射频磁控溅射技术高容量硅负极薄膜材料可控制备研究

硅基薄膜材料由于具有较高比容量、较好的循环寿命等优势而备受关注.本文采用射频磁控溅射方法在不同功率下制备了锂离子电池Si薄膜负极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了射频溅射功率对硅负极薄膜材料的电化学性能影响.研究结果表明在溅射时间为5 min的条件下,当溅射功率为120 W时,Si薄膜的综合电化学性能是最优的,其首周充电比容量达到3595 mAh/g,循环150周后容量仍然高达2768 mAh/g,显示出了良好的循环性能,同时也表现出较好的倍率性能.     

锂离子电池电极材料的研究

铁的氧化物(Fe2O3、Fe3O4)由于具有较高的理论比容量、比较廉价和对环境污染少等优点,所以用于锂离子电池负极材料进行研究.为了解决铁的氧化物导电性能较差和在充放电过程中体积变化较大,用作负极时出现很差的循环性能和倍率性能等问题,本文综述通过将不同种类的碳材料与铁的氧化物进行复合及制备特殊形貌结构的铁的氧化物,目的是寻求此类高能密度正极材料,并研讨其改性方案;实验上运用电化学阻抗谱技术,研讨电池电极动力学工作过程并分析其电极界面的性能,寻求此类电极的容量衰减的机理.     

复合材料LiFePO4／C的制备及电性能研究

以柠檬酸为碳掺杂剂,通过高温固相反应于不同煅烧温度(500℃～800℃)下合成LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料,X-射线衍射和恒电流充放电等测试表明:通过碳掺杂可有效地提高磷酸铁锂的电性能.在700℃下煅烧所得样品具有最高放电比容量,以0.2C倍率充放电,首次放电比容量为138.6mAh/g,以2.0C倍率放电,其放电比容量为117.2mAh/g.且该复合材料的循环性能好.     

VC—Li2 CO3电解液添加剂对锂离子电池TMP基阻燃电解液电化学性能的影响

以磷酸三甲酯(TMP)为阻燃添加剂制备了4种锂离子电池电解液1mol·L-1LiPF6(1-y%)(ECn-DMC1.0-EMC1.0)-y%TMP((n,Y)=(1,44%),(1.5,39%),(2,35%),(1.0,0%)).考察了碳酸亚乙烯酯--碳酸锂添加剂对采用磷酸三甲酯阻燃添加刑的电解液的石墨负极与LiCoO2正极电化学性能的影响.结果表明,制备的1mol·L-1LiPF661%(EC1.5-DMC1.0-EMC1.0)-39%TMP-4%VC-0.05 mol·L-1CO3电解液具有较好的综合电化学性能,VC-Li2CO3添加剂有效抑制了TMP在碳电极的分解和共嵌入行为.采用这种电解液制备的Li/graphite电池的首次放电比容量为336.5 mAh·g-1、以0.1C倍率循环20次的放电比容量为334.5 mAh·g-1,制备的Li/LiCoO2电池的首次放电比容量为145.2 mAh·g-1、以0.1 C倍率循环20次的放电比容量为136.5 mAh·g-1.     

锂离子二次电池正极材料尖晶石型LiMn_2O_4的研究进展

近年来,锂离子电池因其优异的特性,发展十分迅速。锂离子电池的优异性能与电池的材料选择,材料的制备工艺等密切相关。正极材料LiMn2O4是近几年锂离子电池研究的热点,但其在循环过程中的容量衰减是制约锂离子电池商品化的关键。本文介绍了不同正极材料的结构、电化学性能、研究现状,侧重于阐述控制锂离子电池循环过程中可逆嵌锂容量和稳定性的嵌锂电极材料的结构性质。     

LiMnO_2优化三元锂离子方形电池的性能研究

三元正极材料(NMC=Ni,Mn,Co)与LiMnO_2混合优化后,制备了额定容量为17. 1 A·h的方形三元锂离子电池,并对其进行了标准充放电、倍率、高低温、不同工况及老化测试。结果表明:该电池充放电平台比未经LiMnO_2优化的电池高0. 11 V,表现出优异的大倍率和高低温性能,在GB/T31484及新欧洲应力测试工况(DST)下均有良好的使用性及动态特性,并且在老化试验中展现出长的循环寿命和良好的放电平台保持特性; 1/3C倍率放电中压为3. 76 V,明显高于纯相NMC材料(3. 65 V); 0. 9 C及1. 8 C倍率下的放电容量分别为0. 3C倍率下放电容量的99. 3%及98%;在40℃及-20℃下的放电容量分别为25℃下的89. 7%及101. 0%; 1 C倍率下经过500次循环放电容量保持率高于92%。     

圆柱18650锂离子动力电池放电及温度特性

能耗和环境问题促使电动汽车快速发展,锂离子电池在电动汽车储能系统中具有重要的作用。锂离子动力电池的特性与环境温度紧密相关,倍率放电容量特性、荷电状态-开路电压曲线是反映电池基本性能的重要特性指标,也是电池管理系统设计需要参考的重要参数。该文对圆柱18650三元锂离子动力电池进行了相关的性能试验,研究了单体和电池组开路电压变化规律、不同放电倍率下的电池容量和不同温度下的电池容量,为荷电状态估算方法的研究及电池管理系统设计积累了数据。     

锂离子电池负极材料研究进展

综述了目前常用锂离子电池负极材料的研究概况 ,具体阐述了不同负极材料的结构特点及制备、处理方法 ,通过对材料的充放电特性、电容量 ,可逆性及结构特征的比较 ,从而对不同负极材料作出一定的评估     

锂电池用SnO基复合氧化物负极材料的研究

将SnCl2、FeCl2及CuCl2按一定比例进行混合并水解，得到Sn基氧化物与其他惰性材料（FeO,CuO）的混合物，将其在还原性气氛（Ar96% H24%）中进行热处理，以获得具有高容量及更好的循环性能的负极材料。研究结果表明：热处理温度对首次循环的库仑效率影响不大，但对循环稳定性有明显影响。复合材料电极的可逆容量起过381mAh/g。Sn-Fe体系在400℃热处理2h，获得的材料具有优异的循环稳定性，但首次循环的库仑效率仅24．91％。     

二氧化钼-石墨烯修饰电极对多巴胺、尿酸检测方法研究

将MoO_2/RGO纳米复合材料滴涂于玻碳电极表面以构筑电化学传感器并将其用于多巴胺和尿酸的测定中,结果表明:MoO_2和石墨烯的协同作用能够促进多巴胺和尿酸的电化学反应,并且二者的氧化峰电位差大于120 mV,该传感器检测DA的线性范围为2～220μmol/L,UA的线性范围为9～300μmol/L,检出限分别为0.68μmol/L和1.06μmol/L(S/N=3)。制备的MoO_2/RGO/GCE成功用于人体尿液的检测。设计的传感器具有较宽的线性范围,较低的检测限,优异的重现性、稳定性、选择性,可以用于实际样品中DA和UA的检测。     

Pt掺杂CeO2对磷酸铁锂电池热失控特征气体CO的吸附与传感机理研究

近年来,磷酸铁锂储能电池热失控现象引发的安全问题备受关注,热失控气体特征量的有效检测对评估其运行状态具有重要意义,其中一氧化碳(CO)是磷酸铁锂储能电池过充热失控的重要特征气体。基于第一性原理建立了本征二氧化铈(CeO₂)、铂(Pt)掺杂改性CeO₂模型及CO吸附模型,从吸附能、电荷转移、能带、态密度等方面分析了CeO₂基气敏材料的改性机理和气体吸附机理。结果表明本征二氧化铈吸附一氧化碳(CO—CeO₂)的吸附能仅为-0.202 8 eV,表现出较弱的物理吸附能力,而铂掺杂二氧化铈(Pt—CeO₂)对CO的吸附能达到-0.802 0 eV,表现出优异的化学吸附性能,对应的电荷转移值为0.029 0 e,掺杂Pt后CeO₂的能带从1.933 eV降低到1.259 eV,对CO的吸附距离从3.183?缩短为2.021?。因此,Pt掺杂改性CeO₂可作为磷酸铁锂电池热失控特征气体CO检测传感器的候选者,为开发高灵敏、低功耗的磷酸铁锂储能电池...     

以三聚氰胺海绵体制备可用于高性能超级电容器电极的碳材料研究进展

超级电容器具有比容量大、充放电速度快、循环寿命长等优点,其中最常用的碳基电极材料决定着电容器的主要性能,是改进和优化超级电容器性能的重要切入点.近年来,密度低、含氮量和孔隙率高的三聚氰胺海绵(MS)被用来设计和获得三维多孔碳电极材料.目前已有许多关于碳化MS和基于MS的复合材料的改性研究报道.本文对近年以MS为原料制作超级电容器电极材料的研究进行了综述,包括对MS的碳化、掺杂活化以及复合改性等方面,对多孔碳材料用于超级电容器电极的发展进行了展望.     

内阻取值方式对锂电池热模型精度的影响

采用恒定法及动态法对单体三元锂离子电池热模型中内阻参数的取值进行研究。建立了电池三维热模型,分析了不同内阻取值方式对锂离子电池热模型精度的影响,通过Ansys workbench中的瞬态热分析模块对25℃下不同倍率放电时的电池温升情况进行建模仿真,并与实验结果进行对比。结果表明:取动态内阻的热模型仿真曲线相对于恒定内阻仿真曲线的精度明显更高,在1C、2C、3C放电倍率下,仿真曲线与实测曲线的最大偏差分别为0.43、0.52、0.97℃,平均偏差分别为0.20、0.15、0.49℃。     

熵热系数取值方式对锂离子电池热模型精度的影响

为了提高锂离子电池热模型的生热仿真计算精度,研究了熵热系数取值方式对三元锂离子电池热模型精度的影响。在所建立方形电池的三维热物理模型的基础上,考虑到三元电池熵热系数的非平滑变化规律,提出了电池熵热系数的分段式表征模型。通过仿真、实验分析研究了所提新模型与传统熵热系数取值方式在常温(25℃)自然对流、不同放电倍率条件下的电池温升,结果表明:采用变熵热系数的热模型精度高于传统定熵热系数热模型,其在1C、1.5C、2C放电倍率下的仿真曲线最大误差和均方根误差均明显小于后者,其最大误差在所进行实验中均在1℃之内。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及其电化学性能研究

以Li NO₃、Ni（CH₃COO）₂·6H₂O、Co（NO₃）₂·6H₂O、Mn（CH₃COO）₂·4H₂O为原料,通过低温燃烧法在空气中合成锂离子电池正极材料Li Ni_<sup>1/3Co_<sup>1/3Mn_<sup>1/3O₂。运用热重分析、X-射线衍射（XRD）、电化学测试现代分析技术对材料煅烧过程的物相结构与电化学性能进行研究,考察柠檬酸与金属离子的比例对Li Ni_<sup>1/3Co_<sup>1/3Mn_<sup>1/3O₂煅烧过程和物相结构的影响,同时探究不同煅烧温度对其物相结构和电化学影响规律。实验结果表明,柠檬酸与金属离子比例为1:3,煅烧温度为900℃制备的Li Ni^1/3Co^1/3Mn^1/3O₂材料具有良好的晶体结构和较好的综合电化学性能。充放电过程中,其首次放电比容量为153.67 m Ah/g（0.2 C放电,1 C=160 m Ah/g）,在0.5 C/0.5 C经过30次循环后容量保持率为90.60%。在2 C大电流放电之后的比容量为101.45 m Ah/g,2 C/0.2 C的容量保持率为66.02%,具有良好的倍率性能。     

氧化还原法合成BiOCl/MnO_x复合材料及其电化学性能研究

采用氧化还原法以Bi纳米球和KMn O4为反应物制备BiOCl/MnO_x复合材料.利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对不同条件下所制备样品的物相和形貌进行表征,探究复合材料BiOCl/MnO_x的电化学性能.实验结果表明:BiOCl/MnO_x复合材料由纳米片组装的小球和不规则的片状物组成.随着KMnO_4用量的增加,BiOCl/MnO_x复合材料中不规则的片状物逐渐减少,规则的自组装小球状结构逐渐增多,形貌和尺寸变得比较均匀单一,复合材料的锂离子存储能力和循环稳定性变好.     

锂离子电池硅/石墨/蔗糖碳复合负极材料的制备和电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和蔗糖为前驱体通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的碳硅复合材料(Si/NG/DC).用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了复合材料的组成和形貌结构.恒电流充放电测试表明,Si/NG/DC复合材料表现出较好的电化学性能,它的最高可逆容量达730 mA·h·g-1,在测试的45个循环中,从第二个循环开始,容量没有出现明显衰退.交流阻抗(EIS)测试表明,Si/NG/DC导电性的提高和电极结构在循环过程中的稳定性是其电化学性能改善的因为.     

高温溅射Sn-Ni复合薄膜材料及其电化学性能研究

Sn基负极材料由于具有高的比容量而受到研究者们的青睐.本文采用磁控溅射法制备了Sn-Ni复合薄膜材料,并研究了溅射温度对Sn-Ni复合薄膜材料的物理及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段对材料进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了溅射温度...     

壳聚糖/膨润土固定化脂肪酶水解橄榄油的研究

为了改善游离脂肪酶催化稳定性低、难以回收等缺陷,以不同比例的壳聚糖/膨润土复合载体负载脂肪酶,以提高脂肪酶在橄榄油水解中的催化性能.通过红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等对壳聚糖/膨润土复合材料进行表征,并考察了各种壳聚糖/膨润土固定化脂肪酶对橄榄油水解反应的催化性能.结果表明:当壳聚糖与膨润土的质量比为10%(CB-10)时,脂肪酶的负载量达到最高(92.1%),固定化酶的催化活性为0.56 U/mg,连续反应5批次后,固定化酶的剩余活性为初始值的68.2%,显示了较好的催化稳定性.该研究结果说明,壳聚糖/膨润土复合材料较好地兼顾了无机材料的结构刚性和天然高分子物质的生物相容性,是固定化酶的良好载体.