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碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展

施连伟 , 赵灵智 , 李昌明

材料导报

碳纳米管因具有特殊的结构和独特的物理化学特性而被广泛研究.它优良的嵌锂性能使其可能成为一种优良的锂离子电池材料.单独的碳纳米管作为锂离子电池负极材料,有优点也存在着缺点,将碳纳米管与其他材料复合,利用复合材料中各组分间的协同效应,达到优劣互补,可以大大提高锂离子电池材料的性能.综述了近年来研究者们对碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展,并展望了碳纳米管/硅基复合材料的研究前景.

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , 碳纳米管 , 碳纳米管复合材料

锂离子电池Sn薄膜电极厚度对其电化学性能的影响

李昌明 , 赵灵智 , 刘志平 , 张仁元 , 李伟善 , 尹荔松 , 胡社军

稀有金属材料与工程

用电沉积方法在铜集流体上分别制备出不同厚度(2,0.5,0.25,0.12μm)的锡薄膜电极.用扫描电镜观察其表面形貌、以充放电实验比较其性能.结果表明,减小Sn薄膜厚度可改善电极的循环性能,但首次容量损失也增大.0.5μm厚的Sn薄膜具有最高的放电容量和较好的循环稳定性;其首次放电比容量为749 mAh/g,40次循环时放电比容量仍保持578 mAh/g.

关键词: 锡薄膜 , 厚度 , 锂离子电池 , 负极材料

锂二次电池负极材料的研究进展

张丽娟 , 李涛 , 赵新兵 , 周邦昌

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2000.04.027

综述了现代锂离子二次电池负极材料研究的三个重点方向即碳材料、锡基负极材料、Sn-Fe-C合金材料。这三种材料在锂嵌入与脱出的过程中都形成活性物质/惰性基体物质结构的材料,其中活性物质与锂反应提供容量,惰性物质维持基本结构保证循环寿命。分析了形成活性物质/惰性基体物质结构的过程及储锂机理。

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , 结构 , 机理

针状焦和沥青焦用作锂离子电池负极材料的电极性能

牛鹏星 , 王艳莉 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 刘小军 , 凌立成

材料科学与工程学报

研究了针状焦、沥青焦原料的物化性质对其石墨化样品的微结构及其用作锂离子电池负极材料电极性能的影响机制.研究结果表明:(1)因针状焦在制备过程中存在沥青的净化以及中间相的形成、融并和有序排列过程,导致在相同石墨化条件下,针状焦比沥青焦更易于石墨化;(2)经2800℃石墨化处理后,针状焦的(d002、La、Lc值分别为0.3373nm、56.05nm、27.11nm,而石墨化沥青焦的La、Lc仅为石墨化针状焦的53.4%;(3)石墨化针状焦经反复充放电40次后,其嵌锂容量能稳定在301mAh/g,而石墨化沥青焦却只有240mAh/g.

关键词: 针状焦 , 沥青焦 , 负极材料 , 锂离子电池

热解碳包覆CoSb3作为锂离子电池负极材料的研究

邓龙征 , 曹高劭 , 谢健 , 赵新兵

材料导报

CoSb3合金具有较高的电化学嵌放锂容量.为缓解充放电过程中体积变化引起的容量衰退,制备了热解碳包覆CoSb3合金粉末负极材料,并对其电化学充放电性能进行了研究.实验结果表明,热解碳包覆CoSb3负极材料的电化学性能虽然尚不能满足实际应用要求,但与纯CoSb3合金负极材料相比,首次可逆容量和循环稳定性都有明显的提高.进一步降低CoSb3合金的粉末粒度,优化热解碳对合金粉末的包覆完整性,可进一步改善热解碳包覆CoSb3负极材料的电化学性能.

关键词: CoSb3 , 热解碳 , 包覆 , 锂离子电池 , 负极材料

改进固相法制备Li4Ti4.95Nb0.05O12及其性能研究

李军 , 周燕 , 唐盛贺 , 陶熏

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.13.008

为提高Li4Ti5Oi2的导电性和倍率性能,应用二步固相法制备了Nb掺杂的Li4 Ti495Nb0.05O12负极材料,X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试、循环伏安和交流阻抗等测试结果表明,合成的样品具有单一的尖晶石结构和平稳的充放电平台,粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li4Ti5O12具有优良的电化学性能,0.1、0.5、1和10C首次放电比容量分别为174.1、159.7、147和123.3mAh/g.10C下,循环20次后容量保持为118.1mAh/g.

关键词: 锂离子电池 , Li4Ti4.95Nb0.05O12 , 负极材料 , 电化学性能

锡镍合金负极材料Li嵌入性质的平面波赝势方法研究

侯贤华 , 胡社军 , 李伟善 , 赵灵智 , 余洪文

稀有金属材料与工程

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,对锡镍合金Ni2Sn和LiNi2Sn的电子结构进行计算.结果表明:负极材料Ni2Sn在脱嵌锂后,大量的镍原子将以团聚形式游离出来缓冲体积膨胀,体积膨胀率为8.418%,同时部分镍原子与锡原子形成较强共价键稳定基体骨架,抑制体积效应从而提高循环性能.这与实验规律一致.

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , Sn-Ni合金 , 电子结构 , 第一性原理

纳米α-Ni(OH)2的电沉积制备及其嵌锂性能研究

潘观林 , 姚金环 , 朱文凤 , 李延伟 , 张灵志

电镀与精饰 doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2015.03.001

以Ni(NO3)2水溶液为电解液,通过电沉积法在泡沫镍基体上原位生长了Ni(OH)2薄膜.采用X-射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析和场发射扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了分析,发现该样品是具有片状纳米次级结构的α-Ni(OH)2,其内部含有一定量的结晶水和层间阴离子;采用循环伏安、交流阻抗和充放电测试研究了样品的嵌锂性能,结果表明该样品具有很高的嵌锂活性和良好的倍率性能,在50 mA/g充放电电流密度下样品的首次放电比容量为1435 mAh/g,第二圈放电比容量为970 mAh/g,即使是在1000 mA/g的高电流密度下样品仍具有281.9 mAh/g的放电比容量.

关键词: 电沉积 , 纳米α-Ni(OH)2 , 锂离子电池 , 负极材料 , 嵌锂性能

碳化钙骨架碳负极材料的制备及电化学性能

李姣姣 , 王先友 , 杨顺毅 , 龙晚妹 , 王宏 , 白俐 , 吴强

中国有色金属学报

以碳化钙为原料、新鲜氯气为刻蚀剂,在400~700℃范围内制备碳化钙骨架碳作为锂离子电池新型负极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附实验、恒流充放电、交流阻抗(EIS)等对碳化钙骨架负极材料进行表征及电化学性能测试,并探讨制备温度对碳化钙骨架碳结构和电化学性能的影响.结果表明:所有温度下制备的碳化钙骨架碳均为无定形碳材料,但随着制备温度的升高,材料出现部分石墨化倾向;600℃制备的碳化钙骨架碳具有良好的电化学性能,在0.1 C充放电时,首次放电比容量为890.9 mA·h/g,可逆容量为335.4mA·h/g,循环30次后的可逆容量为266.8 mA·h/g.

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , 无定形碳 , 骨架碳 , 电化学性能

十二烷基苯磺酸钠对AZ31镁合金缓蚀作用研究

司玉军 , 熊中平 , 陈昌国 , 李敏娇 , 封雪松

稀有金属材料与工程

用失重法、线性电位扫描、恒流放电、电化学阻抗谱等方法研究了AZ31镁合金在中性MgS04溶液中的电化学性能及有机添加剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对AZ31镁合金的缓蚀作用.结果表明,少量的SDBS能使AZ31镁合金的开路电位和活化电位正移,极化电阻增大,电极表面氢气的析出受到抑制,大电流放电性能得到改善.SDBS的缓蚀效果与其使用量之间成"反S"型的变化关系.SDBS浓度小于0.1 mmol/L时,其缓蚀作用随SDBS的增加而增强;在0.1~0.2 mmol/L的范围内,缓蚀作用则随SDBS的增加而降低;之后又随SDBS的增加而增强.有机缓蚀剂吸附理论可以解释这种变化规律,而驰豫过程阻抗值和电荷传递电阻受SDBS影响的不同步是这一规律的深层原因.AZ3l镁合金在50 mA/cm2电流密度下的恒流放电效率大于73%,具有作为金属燃料电池负极材料的实际价值.

关键词: AZ31镁合金 , 负极材料 , 缓蚀 , 十二烷基苯磺酸钠

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