刘宇[1]2003年在《先进嵌锂材料的研究与应用》文中研究指明由于高比能量密度的优势，可充锂离子电池在世界范围内引发了广泛的兴趣。本课题的立意在于寻求新型低嵌锂电位的电极材料，并考察其在二次锂离子电池中实用的可能性。 课题的主要内容包括：1)制备及研究基于液态电解质体系的碳／合金复合电极材料；2)研究基于固体聚合物PEO电解质中嵌锂复合负极及相关全固态可充锂离子电池的电化学性能。 XRD和SEM表明制备的碳／合金复合材料由亚微米尺寸的锡(锡合金)颗粒，高度均匀地沉积分布在碳类载体的表面或孔隙中形成。电化学循环测试表明制备的复合材料具有较高嵌锂容量和改善的机械稳定性。制备含Sn量为22％的Sn／CMS复合材料初始容量428 mAh g~(-1)，经过50次循环后容量维持率为91％。复合材料的电化学性能强烈地依赖于沉积金属(锡，锡合金)的成分，含量，以及所用碳载体的种类等。 影响具有嵌锂体积效应的嵌入式复合电极(如SnSb-Li_(2.6)Co_(0.4)N，SiO_(1.1)-Li_(2.6)Co_(0.4)N等)在PEO固态电解质中电化学性能的主要因素，是电极在嵌脱锂过程中的机械稳定性，以及电极／电解质界面的兼容性。其电化学性能可以通过优化电极成分，复合电极的制备方式，电极设计及相关工作温度，充放电制度等方式得以改善；Li_(2.6)Co_(0.4)N活性成分在PEO固态电解质体系存在高度的敏感；基于LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2与Li_(2.6)Co_(0.4)N-SnSb全固态电池，表现出可靠的安全性和高比能量密度110Wh Kg~(-1)；在PEO电解质中基于纳米粒径的SiO_(1.1)类氧化物的复合电极，电极／电解质界面的兼容性是影响其电化学性能的主要因素；通过调整嵌入式复合电极中的活性成分，以及提高电极中活性成分在相对高温状态下的电化学稳定性，电极／电解质界面兼容性，是该类复合电极在固态PEO电解质体系中改善其电化学稳定性能的有效手段。
郑颖[2]2008年在《锂离子电池新型负极材料的研究》文中指出锂离子电池由于开路电压高、能量密度大、循环性能好等优点得到日益广泛的应用。目前商业化使用的负极材料大多为石墨类负极材料,有很好的循环性能,但较低的理论容量(372mAh/g),逐渐不能满足人们对高能量密度电池的需求。因此开发高容量负极材料已成为当前的研究热点。本文分别介绍了锂离子电池的多孔硅/石墨/碳复合负极材料和锡钴合金/氧化物复合材料。在两步高能球磨和酸蚀条件下制得了多孔硅/石墨复合材料,并对其进行碳包覆制成多孔硅/石墨/碳复合材料。通过TEM,SEM等测试手段研究了多孔硅材料的结构。作为锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明多孔硅/石墨/碳复合材料相比纳米硅/石墨/碳复合材料有更好的循环稳定性。同时,改变复合体配比、热解碳前驱物、粘结剂种类和用量等也会对材料的电化学性能产生较大的影响。其中以使用10wt%LA132粘结剂的电极200次循环以后充电容量保持在649.9 mAh/g,几乎没有衰减。良好的电化学性能主要归咎于主活性体-多孔硅颗粒中的纳米孔隙很好地抑制了嵌锂过程中自身的体积膨胀,而且亚微米石墨颗粒和碳的复合也减轻了电极材料的体积效应并改善导电性。通过高能球磨方法制备了纳米尺寸的锡钴或者锡镍合金/氧化铝复合材料。XRD, SEM, TEM和EDS结果显示,锡钴合金纳米颗粒均匀地分散在氧化铝基质中。电化学测试的结果表明,与锡/氧化铝复合电极相比,锡钴合金/氧化铝、锡镍合金/氧化铝复合电极具有更好的循环性能。采用LA132粘结剂的锡钴合金/氧化铝复合电极在35个循环后容量仍保持在约540mAh/g。循环性能得到改善主要是因为复合材料的电子导电性的提高,以及活性组分的均匀分散。此外,粘结剂是另外一个影响电极电化学性能的重要因素。LA132水性粘结剂在有机电解液中具有较强的粘结力和弱的溶胀效应,更适合用于体积变化大的复合电极中。
安仲勋, 颜亮亮, 夏恒恒, 徐甲强, 华黎[3]2016年在《锂离子电容器研究进展及示范应用》文中指出锂离子电容器兼具双电层电容器的高功率密度与锂离子电池的高能量密度特性,极大程度的满足了电动公交车、节能电梯和有轨电车等的工况需求,成为近年来各科研院所和高新企业的研究热点。从锂离子电容器的工作原理、电极材料体系以及负极预嵌锂技术等方面阐述了国内外的相关研究进展,并系统的介绍了作者课题组自主开发的能量密度大于20Wh kg-1的锂离子电容器在城市纯电动公交车上的示范应用。运行结果表明,锂离子电容器在固定线路电动公交车领域具有良好的应用前景:1储能量大,实现20 km以下线路首站一次充电跑完全程;2先进的通讯管理系统,实时监控锂离子电容器运行情况,及早预判故障,提高运营安全;3先进的热管理系统,电容单体的最高温度仅比环境温度高3~4℃,完全能够承受高温天气的考验。
张果立[4]2012年在《一维二氧化钛纳米材料的合成及锂离子电池性能研究》文中研究指明二氧化钛作为一种重要的无机半导体材料，具有独特的物理化学性能。近年来，二氧化钛被广泛应用于锂离子电池、太阳能电池、光催化、气体传感器等诸多领域。二氧化钛纳米材料作为锂离子电池负极材料，具有较高的理论比容量(335mAh/g)、循环性能好、嵌锂电位高等特点。与传统的二氧化钛电极材料相比，二氧化钛纳米材料具有更为优异的电化学性能。本论文是以微米级的钛粉作为钛源，采用水热法制备出二氧化钛纳米材料。通过控制反应条件制备出二氧化钛纳米管和纳米带。随后，我们对制备的二氧化钛纳米管和纳米带的锂离子电池性能进行了研究。本研究的主要有以下几方面：1、通过控制水热反应的条件，分别制备出了外径约为10nm，内径约是5nm的钛酸钠纳米管和宽为90-100nm的钛酸钠纳米带。钛酸钠纳米管和纳米带经酸处理得到相应形貌的钛酸纳米管和纳米带，然后再经高温热处理得到相应形貌的二氧化钛纳米管和纳米带。500℃下热处理得到的是锐钛矿相二氧化钛，而在400℃下热处理得到的锐钛矿相二氧化钛中还含有TiO_2(B)相。2、采用恒流充放电研究了二氧化钛纳米管和纳米带的锂离子电池性能。研究表明，二氧化钛纳米管在30mA/g的充放电电流密度下，其首次充放电容量分别达到了298mAh/g、590mAh/g。在不同充放电电流密度下，二氧化钛纳米管也表现出良好充放电能力和循环稳定性。在充放电电流密度为30mA/g、60mA/g、120mA/g、240mA/g、480mA/g、960mA/g的充放电电流密度下，充放电容量分别能够达到275mAh/g、230mAh/g、200mAh/g、187mAh/g、165mAh/g、140mAh/g。二氧化钛的高倍率充放电能力和循环稳定性也比较好。而二氧化钛纳米带在较低的充放电电流密度下表现出了良好的可逆容量和循环稳定性。循环伏安法研究表明，二氧化钛纳米管电极材料同时存在两种嵌锂动力学机制，一种是受Li+离子扩散控制的动力学过程，一种是赝电容法拉第动力学过程。
郑颖, 张宗双, 努丽燕娜, 王久林, 杨军[5]2005年在《高分散锡和锡钴合金复合嵌锂材料的合成》文中指出采用高能球磨法以金属铝还原锡的氧化物,通过添加金属钴粉,合成了高分散锡和锡钴合金材料。研究了材料的微观结构、电化学性能,并考察了不同粘结剂对其电化学性能的影响。结果表明:高分散锡和锡钴合金材料相比,锡的氧化物有着更高的首次充放电效率和更好的循环稳定性。同时,改变粘结剂种类也会对材料的电化学性能产生较大的影响。使用LA132粘结剂的电极可逆充电容量超过560 mA·h/g,首次充放电效率约为69%,30次循环以后充电容量仍保持在400 mA·h/g。良好的电化学性能表明高分散锡和锡钴合金复合材料有望成为锂离子电池负极材料。
参考文献：
[1]. 先进嵌锂材料的研究与应用[D]. 刘宇. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2003
[2]. 锂离子电池新型负极材料的研究[D]. 郑颖. 上海交通大学. 2008
[3]. 锂离子电容器研究进展及示范应用[J]. 安仲勋, 颜亮亮, 夏恒恒, 徐甲强, 华黎. 中国材料进展. 2016
[4]. 一维二氧化钛纳米材料的合成及锂离子电池性能研究[D]. 张果立. 哈尔滨工程大学. 2012
[5]. 高分散锡和锡钴合金复合嵌锂材料的合成[C]. 郑颖, 张宗双, 努丽燕娜, 王久林, 杨军. 2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会论文集. 2005