【摘 要】
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石墨是最早应用于锂离子电池的碳负极材料,这是由其其良好的导电性,高的结晶度以及自身所具有的片层结构,这就使其在充放电过程中有利于锂离子的嵌入与脱出.更重要的是,由于金属锂的电位与石墨化的碳材料和锂形成的化合物LiC6的电位相差不到0.3 V,所以可充电的锂离子电池负极的材料可以用其他一些新颖的负极材料来替代,如改性石墨等.在二次锂离子电池充电的过程中,金属锂首先嵌入到石墨中[1],这是由于石墨是利
【机 构】
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黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室,黑龙江,哈尔滨,150000
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石墨是最早应用于锂离子电池的碳负极材料,这是由其其良好的导电性,高的结晶度以及自身所具有的片层结构,这就使其在充放电过程中有利于锂离子的嵌入与脱出.更重要的是,由于金属锂的电位与石墨化的碳材料和锂形成的化合物LiC6的电位相差不到0.3 V,所以可充电的锂离子电池负极的材料可以用其他一些新颖的负极材料来替代,如改性石墨等.在二次锂离子电池充电的过程中,金属锂首先嵌入到石墨中[1],这是由于石墨是利用其层状结构中间的层间空隙来存锂的.同理,在放电过程中,石墨层进行脱锂,因此锂离子电池具有很好的可逆性,随之其循环性也能得到相应的改善.除此之外,碳材料作为锂电负极材料的首选本身也有很多优势:如价格低廉,无毒,比较稳定,防止锂晶枝的产生[2]等等,随着时代的进步其自身的形貌以及性能也有了很大的改进,这就直接的从根本上改善了其在锂离子电池性能方面的应用.
其他文献
石墨类碳材料作为锂离子电池最常用的负极材料,其实际容量已接近理论值(372mAh/g),因此不能满足高能量密度锂离子微电池的要求.一氧化硅有着2600mAh/g的高理论比容量,且安全性能好、原料丰富,成为目前研究的替代碳的负极材料之一.但一氧化硅在脱嵌锂的过程中产生较大的体积效应[1](200 ％),造成容量快速衰减,是其实用化进程的巨大阻碍.
随着科技日新月异的的快速发展,锂离子电池被越来越广泛的应用于信息、新能源汽车、交通、军事等领域.绝大多数的商业化锂离子电池使用石墨做负极,LiCoO2做正极,电解液一般是LiPF6+EC(碳酸乙烯酯)和DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)中的一种或几种组合[1].
Carbon coating to LiFexMn1-xPO4 is a common and effective way to overcome the limitation of its low electronic conductivity as the well dispersed carbon can provide pathways for electron transference.
活性炭因其成本低廉、孔隙结构独特和表面化学特性可调等特点,广泛应用于化工、医疗、农业、国防、环境保护、新能源器件等多个领域.其中,活性炭的表面化学特性对活性炭的表面反应、表面行为、亲(疏)水性、催化性质和表面电荷等具有很大的影响.活性炭的表面化学特性很大程度上是由表面官能团的类别和数量决定的,主要包括酸性官能团和碱性官能团.
由于具有工作电压高、放电容量高、无污染、循环寿命长等优点,锂离子电池已广泛应用到便携式电子商品中.尖晶石结构的镍锰酸锂(LiNio.5Mn1.5O4)放电电压平台高达4.7 V,具有高的能量密度与功率密度,被认为是未来锂离子电池发展中最具有前途的正极材料之一.但是当电压高于4.5V时,传统的电解液会发生分解,导致电池无法正常工作[1].除了对正极材料进行表面包覆和体相掺杂外,向电解液中加入添加剂也
锂电池隔膜主要作用有:隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过;让电解质液中的离子在正负极间自由通过.当锂电池被撞击,置于高温环境或者过充电等滥用,会导致锂电池内部温度上升,当达到了隔膜的破膜温度,会导致锂电池正负极接触,放出大量热,电池会燃烧甚至爆炸.
锂离子电池具有高循环稳定性、高放电容量、低自放电率、使用寿命长及无记忆效应等优点而被广泛应用于各类电子设备及动力储能领域.目前商业化的锂离子电池中常选择石墨作为负极材料,但是其在过充时会出现安全等问题.钛基材料由于具有高安全性和循环稳定性而成为很好的负极候选材料.尖晶石结构的Li2ZnTi3O8继承着钛基材料的优点,其具有高的理论容量(227mAh/g)和低的放电平台电压(0.5 V),循环稳定性
随着锂离子电池的广泛应用,传统的石墨负极材料已无法满足人们对高性能锂离子电池的要求,因此开发具有高比容量的负极材料成为研究的热点.Al负极材料由于具有较高的理论比容量以及平缓的充放电平台,引起人们的关注[1].但是Al负极也像其它的金属单质负极存在在充放电过程中较大的体积变化从而引起电极容量衰减的问题,从而限制了该材料的实际应用[2].本实验通过简单的球磨法合成制备Al/Fe/Graphite复合
电动汽车的快速发展对高比容量、长循环寿命和高安全性动力锂离子电池的需求日益迫切.硅负极因其高容量、高安全性吸引了研究者的目光[1].但是硅负极在循环过程中体积变化率高达400 ％,由此产生的巨大应力容易造成电极材料局部乃至整体结构的破坏,导致储锂性能锐减.同时硅较差的电导率也影响了材料的倍率性能.
目前寻找能够提高锂离子电池容量的电极材料是锂离子电池研究的一大趋势.在负极材料中,传统的碳素类负极材料容量较低(石墨理论容量为372 mA h g-1),过渡金属氧化物负极材料中Fe3O4具有高比容量,其储锂机制为反应转化机制[1,2],但在锂离子脱嵌过程中体积变化较大且导电性差,影响其电化学循环性能.不同形貌的Fe3O4纳米材料对电极材料的影响巨大,疏松多孔的纳米花结构可以缓冲充放电过程的结构破