锂离子电池负极材料的研究进展
万方数据
锂离子电池锑基负极材料的研究进展
作者：梁浩然， 张文岑
作者单位：华南师范大学化学与环境学院,广东广州,510006
刊名：
科技创新导报
英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION HERALD
年，卷(期)：2009，""(29)
被引用次数：0次
参考文献(3条)
1.孙颢.何向明.任建国查看详情 2007
2.关云山查看详情 2006
3.苏树发.曹高劭.赵新兵查看详情 2004
相似文献(10条)
1.会议论文黄倩.王涛.严曼明.江志裕全氟代辛酸铵对提高锂离子电池碳负极可逆性和安全性能的研究
锂离子电池碳负极表面固态电解质(SEI)膜的稳定性,是影响电池充放电效率、循环寿命、甚至安全性能的重要方面.本文主要研究了全氟代辛酸铵对锂离子电池碳负极可逆性和安全性能的提高.
2.学位论文黎阳锂离子电池SnS负极及Sn-Ag-O等薄膜负极的制备与电化学性能研究2006
近年来研究较多的Sn基锂离子电池负极材料拥有较大的比容量和比能量,是一种很有潜力的负极材料.但是Sn基负极材料较差的循环稳定性和较低首次库伦效率限制了它的进一步发展.Sn基负极材料的性能同其材料的体系选择、制备方法以及材料结构和大小密切相关.本文用球磨、微波和化学法制备了SnS锂离子电池负极材料,并对其进行包覆和复合改性;以磁控溅射制备了Sn-Ag-O和Ag-C薄膜锂离子电池负极材料,并对制备的负极材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究和讨论.
以Sn粉和S粉混合后在250 ml球磨罐中球磨50和100小时后可以得到层状结构SnS单相,大小分别为150-200 nm和60-70 nm;在300 ml球磨罐中球磨50、100和250小时后得到的SnS粉末粒径都在20-30 nm左右.SnS电极的非原位XRD测试表明:SnS在首次放电过程中首先分解为Sn和Li<,x>S,Sn再同锂离子反应得到Li-Sn合金;充电时锂离子从Sn中脱出.在随后的循环中,Li<,x>S相作为钝性缓冲相不参与电化学反应.由球磨SnS的电化学性能比较得出:随着球磨时间的增加,放电容量增大,循环性能越好.微波法制备得到规则的薄片状SnS:化学沉淀法制得的SnS颗粒直径在10 nm以下;化学沉淀法制备SnS时加入阳离子表面活性剂CTAB可得到SnS纳米棒.颗粒状SnS的电化学性能普遍比较好,薄片和棒状的SnS容量保持率较差;而对不同尺寸颗粒状SnS来说,尺寸越小,相应的电化学性能也越好.因为小尺寸缩短了锂离子的扩散路径,也有助于增大SnS同电解液的接触;同时,体积变化造成的冲击对小尺寸颗粒影响较小.
SvS的包覆改性是将纳米SnS和PVA按质量比1:1混合后分别在400℃、500℃、600℃、700℃和800℃下煅烧后得到碳包覆纳米SnS.700℃下煅烧得到的非晶碳包覆层厚度大约在4-5 nm之间.在400℃下得到碳包覆SnS首次库伦效率达最高,为66.2﹪;未包覆碳SnS首次库伦效率最低,只有31.3﹪.在循环容量保持率方面,700℃下得到的碳包覆SnS性能最好.未包覆碳SnS和在700℃包覆碳SnS在不同电流下的倍率循环充放电比较表明700℃包覆碳SnS的倍率性能优于未包覆碳SnS.这主要是因为碳包覆层增加了电极的电导率,并起到了抑制电极体积变化的作用.通过不同循环后和放电过程中在不同电位的电化学阻抗谱及其拟和值的比较得出:包覆碳的SnS电极从电荷传递的动力学上来说比未包覆碳的SnS电极更利于脱嵌锂,表现出更大的活性.
SnS/碳气凝胶纳米复合材料在650℃氩气保护下加热后得到含有不同质量SnS纳米颗粒的SnS/:湿凝胶的混合物.72 wt.﹪SnS/碳气凝胶纳米复合物的组成形式为纳米SnS颗粒均匀的分布在碳气凝胶提供的网格大小为20-30 nm的网状的空间骨架结构中;48wt﹪SnS/碳气凝胶纳米复合材料中碳气凝胶呈类树枝状,SnS颗粒簇不均匀的分布其间;16wt﹪SnS/碳气凝胶纳米复合材料中碳气凝胶为规则的球形,SnS颗粒簇分布在球体外.SnS/碳气凝胶纳米复合物的首次库伦效率随其所含SnS的减少而增加,电化学循环性能同SnS的含量成正比.72wt.﹪SnS/碳气凝胶纳米复合材料良好的循环性能一是因为碳气凝胶三维网格可以缓解Li-Sn合金膨胀收缩造成的体积变化;二是三维网格通道有利于锂离子从电解液中向SnS表面的转移、扩散.
磁控溅射制备的Sn-Ag-O薄膜,随沉积温度的提高,单质Sn和Sn-Ag合金在薄膜中的含量增加或结晶更为完善;所得薄膜的首次放电容量和库伦效率逐渐下降.不同溅射功率得到的Sn-Ag-O薄膜中Ag都为晶态.Sn、SnO和Sn-Ag合金的非晶特征峰随Sn含量的减少而变得不明显.薄膜中Sn含量越大,首次充放电的库伦效率越高,放电容量也较大;同时薄膜循环容量也越大,但衰减速率也变大.溅射偏压的改变对Sn-Ag-O薄膜物相的组成和电化学特性没有显著的影响.Sn<2.3>AgO<,0.9>薄膜在200℃退火后析出了晶态单质Sn,薄膜电化学性能提高;500℃退火后薄膜成分主要为晶态SnO<,2>和晶态Ag,薄膜电化学性能下降,退后后得到的较大晶态颗粒是其性能恶化的原因.Ag/SnO<,x>/Ag/SnO<,x>/Ag多层膜及其在200℃退火后的循环性能较好.多层膜中最外的Ag层可以阻碍SnO<,x>层因反复体积变化引起的开裂、剥落等电极失效情况,从而获得较好的循环稳定性.溅射制备的Ag<,0.35>C<,0.65>薄膜由非晶C和晶态Ag组成,尺寸在10nm左右的Ag颗粒或团簇弥散的分布在非晶C中.循环容量在前几个循环下降很快,随后稳定下来,在100个循环后还保持在1030μAh/cm<'2>.Ag和C较高电导率和其脱嵌锂时较小的体积变化,保证了Ag<,0.35>C<,0.65>薄膜较好的电化学循环.
3.期刊论文赵海鹏.何向明.姜长印.万春荣.Zhao Haipeng.He Xiangming.Jiang Changyin.Wan Chunrong锂离子电池锡基合金体系负极研究-化学进展2006,18(12)
综述了锂离子电池锡基金属间化合物和复合物负极的研究进展.介绍了锡基合金体系作锂离子电池负极的优势,指出了锡金属负极的不足,提出了采用锡基合金及其复合物是克服锡金属负极主体材料尺寸稳定问题的解决办法.概述了各种锡基合金和其复合物的结构、电化学性能、相应的加工方法和某些反应机理,总结了这些材料的优点和缺点,提出了改进这些材料性能的一些建议,如采用分散形态的纳米颗粒结构或用非晶合金并控制形态结构的转变,着重指出多相锡基锂合金复合物是最有前景的负极材料.
4.期刊论文武山.庄全超.WU Shan.ZHUANG Quan-chao锂离子电池碳负极/电解液相容性的研究进展-电池
2005,35(3)
综述了锂离子电池碳负极/电解液相容性的研究现状.从碳负极/电解液界面现象、SEI膜的形成机理、溶剂还原机理、锂盐对碳负极性能的影响、碳负极在长期循环过程中的稳定性等论述了碳负极容量衰减的原因,提出了解决方法.
5.学位论文王金才纳米炭纤维对锂离子电池负极改性的研究2003
负极材料是锂离子电池的研究重点之一,进一步提高碳质负极材料的性能是负极材料开发的主要课题.该文研究了纳米炭纤维(carbon
nanofibers,CNFs)作为添加剂对锂离子电池负极材料-改性球状石墨(modified spherical graphite,MSG)的影响,以期找到一种提高锂离子电池性能的负极添加剂.由于制备工艺过程和电池的应用要求,纳米炭纤维在作为锂离子电池负极应用时,需进行纯化、分散和高温处理.经过纯化和高温处理的纳米炭纤维,杂质含量少,纯度和有序性提高.在进行改性研究之前,考察了纳米炭纤维的电化学充放电性能.纳米炭纤维用作锂离子电池负极材料时,其首次充电比容量可达到350.5mAh/g,但首次循环的不可逆容量损失较大,可逆容量仅有148.1mAh/g;从第二次循环开始,不可逆容量明显降低,相应地循环效率增高
.此外,CNFs的电压滞后现象并不是很明显,在充、放电之间仅有0.5V左右的电压滞后.纳米炭纤维具有较高的导电性和强度,将其添加在MSG中,可有效改善MSG的导电性能,而且本身也可以作为活性物质.由于CNFs的加入,使MSG的颗粒之间通过CNFs充分接触,形成导电网络,不仅可以降低电池内阻,而且增强了电极的稳定性,使MSG的充放电性能提高.CNFs添加到MSG中后,电池在首次循环中,随着CNFs添加量的增加,放电比容量依次降低,这表明CNFs能够对MSG的充放电性能产生较大影响.CNFs添加量为5wt.％及15wt.％时,提高幅度较小,并且放电不平稳;添加量为10wt.％时,负极材料放电平稳,达到220mAh/g以上;循环效率也得到改善,至第五次循环时,可逆充放电效率达94.6％.
6.会议论文钭一伟.任旭梅.吴锋.郑丹利用负极镀膜提高锂离子电池热稳定性研究2008
为提高锂离子电池负极的热稳定性，本研究采用磁控溅射法以硅(Si)为靶材，对石墨负极极片进行镀膜，用差示扫描量热(DSC)测试和扫描电镜对极片进行表征。结果表明，Si层的存在能有效抑制SEI膜与电解液的接触，从而降低其发生放热反应的几率，对SEI膜起到保护作用，有利于增强锂离子电池极片的耐高温性能，提高锂离子电池的安全性能，同时也对降低充放电过程中的不可逆比容量，提高可逆比容量及循环效率起到一定作用。
7.期刊论文谭春林.卢雷.李伟善.TAN Chun-lin.LU Lei.LI Wei-shan锂离子电池合金负极的研究进展-电池工业
2007,12(2)
负极材料是提高锂离子电池比容量的关键因素之一,因此发展高比容量的负极材料成为锂离子电池领域的研究热点.综述了合金材料作为锂离子电池负极材料的研究现状,比较了常规粒径合金负极、纳米合金负极以及复合合金材料的优缺点,并提出了可能的发展方向.
8.期刊论文杜萍.高俊奎.DU Ping.GAO Jun-kui锂离子电池Si基负极研究进展-电源技术2010,34(4)
锂离子电池负极Si基材料由于具有较高的比容量而成为研究热点.综述了近年来改善Si基负极材料性能的方法,分别对Si基负极材料的制备方法、材料的结构对电化学性能的影响进行了分析和总结.
9.会议论文谢海明.于海英.张凌云.潘秀梅.王荣顺负极提供锂源的新型锂离子电池2006
目前所有的锂离子电池都是由正极提供锂源,正极为含锂的化合物,负极是石墨类或其它类不含锂的化合物.我们把这个含锂的任务转移到负极,这样正极的负担可以减轻,寻找新的正极材料范围会更大.在这种思想的指导下,使用了较简单的方法合成了正极无锂但能顺利脱嵌锂的正极材料Cr8O21和已嵌锂的插层负极材料LixC6,组装出了低成本高性能的新型锂离子电池,这类电池为多年来缓慢发展的锂离子电池有可能寻找到一条新的出路.
10.学位论文田丰锂离子电池硅及硅/碳负极薄膜制备及电化学性能研究2007
近年来，随着微电子器件小型化的发展，迫切需要有相应尺寸的微型供能系统与之相适应，电源系统的微型化是微电机械系统得以进一步广泛应用的关键技术之一。锂离子电池由于其优异的储能特性与循环性能成为能源系统微型化的热点方向之一，目前学术界对于可替代低化学反应活性的非锂负极膜材料的研究与开发异常活跃。
硅因具有最高的理论嵌锂容量(4200mAh/g)而受到人们的关注，但硅作为负极材料在嵌锂过程中因大的体积膨胀而导致循环性能很差。通过缩小硅材料的尺寸将其纳米、薄膜化使硅电极材料拥有高容量的保持力、稳定的微观结构及良好的电子接触；同时与体积变化率小并且具有优良离子和电子导电性的碳复合，希望提高硅的导电性能。
本文采用离子束溅射沉积的方法以铜箔为集流体制备硅和硅碳复合薄膜，并对其组织结构和电化学性能进行研究。结果表明溅射沉积得到的薄膜表面呈现胞状形态，胞体尺寸为微米量级，表面形态与Cu集流体的表面粗糙度密切相关。XRD分析表明硅及硅碳复合薄膜结构为无定型态，通过控制溅射束流及溅射时间制备不同厚度的硅及硅碳复合薄膜，仍然为无定型态。电化学测试表明制备的硅薄膜电极具有优良的循环性能。制备硅薄膜采用的束流强度大、溅射时间较长的硅膜嵌锂容量高，循环性能好。认为主要是由于沉积速率增加造成薄膜短程有序度降低所致。实验中在充放电电流密度
6.5μAcm<'-2>下最佳的硅负极比容量稳定在580mAh/g，首次充放电效率为80﹪，第二次循环后库仑效率保持在98﹪；在充放电电流密度提高10倍时充放电效率仅下降2﹪；在循环后硅膜电极表面观察到微裂纹，但并未脱落，保持稳定的电子接触是硅膜电极保持稳定电化学循环的主要因素；在硅膜基础上，制备的硅碳复合膜稳定性能较纯硅薄膜降低，主要原因是循环过程中碳膜被撕裂，造成复合薄膜结构的破坏。
本文链接：https://www.360docs.net/doc/6d15332423.html,/Periodical_kjzxdb200929001.aspx
授权使用：龚景兴(wfhzsfxy)，授权号：bdf4d291-4e3a-484b-b459-9df000e9146a
下载时间：2010年9月13日