‘华体会体育’锂离子电池新型负极材料的研究

产品时间:2022-03-14 03:37

简要描述:

本文侧重讲解了锂离子电池负极材料金属恩(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)的性能、优缺点及改良方法,并对这些负极材料的应用于不作了更进一步未来发展。锂离子电池因具备能量密度低、工作电压低、循环寿命长、自放电小及环境友好等明显优点,已被普遍用作3C电子产品(Computer,ConsumerElectronic和Communication)、储能设备、电动汽车及船用领域。...

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本文摘要:本文侧重讲解了锂离子电池负极材料金属恩(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)的性能、优缺点及改良方法,并对这些负极材料的应用于不作了更进一步未来发展。锂离子电池因具备能量密度低、工作电压低、循环寿命长、自放电小及环境友好等明显优点,已被普遍用作3C电子产品(Computer,ConsumerElectronic和Communication)、储能设备、电动汽车及船用领域。

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本文侧重讲解了锂离子电池负极材料金属恩(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)的性能、优缺点及改良方法,并对这些负极材料的应用于不作了更进一步未来发展。锂离子电池因具备能量密度低、工作电压低、循环寿命长、自放电小及环境友好等明显优点,已被普遍用作3C电子产品(Computer,ConsumerElectronic和Communication)、储能设备、电动汽车及船用领域。锂离子电池的能量密度(170Wh/kg),大约为传统铅酸蓄电池的3~4倍,使其在动力电源领域具备较强的吸引力。

而负极材料的能量密度是影响锂离子电池能量密度的主要因素之一,可见负极材料在锂离子电池化学体系中起着至关重要的起到,其中研究更为普遍的锂离子电池负极材料为金属恩(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)等负极材料。金属恩材料1.1锡基材料目前锡基负极材料主要有锡氧化物和锡合金等。

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1.1.1锡氧化物SnO2因具备较高的理论比容量(781mAh/g)而倍受注目,然而,其在应用于过程中也不存在一些问题:首次不可逆容量大、嵌锂时会不存在较小的体积效应(体积收缩250%~300%)、循环过程中更容易一家人等。研究指出,通过制取复合材料,可以有效地诱导SnO2颗粒的一家人,同时还能减轻金字锂时的体积效应,提升SnO2的电化学稳定性。Zhou等通过化学沉积和高温工件法制取SnO2/石墨复合材料,其在100mA/g的电流密度下,比容量平均450mAh/g以上,在2400mA/g电流密度下,共轭比容量多达230mAh/g,实验指出,石墨作为载体,不仅能将SnO2颗粒集中得更加均匀分布,而且能有效地诱导颗粒一家人,提升材料的循环稳定性。1.1.2锡合金SnCoC是Sn合金负极材料中商业化较顺利的一类材料,其将Sn、Co、C三种元素在原子水平上均匀分布混合,并非晶化处置而得,该材料能有效地诱导充放电过程中电极材料的体积变化,提升循环寿命。

如2011年,日本SONY公司宣告使用Sn系非晶化材料不作容量为3.5AH的18650圆柱电池的负极。单质锡的理论比容量为994mAh/g,能与其他金属Li、Si、Co等构成金属间化合物。如Xue等先使用无电电镀法制取了三维多孔结构的Cu薄膜载体,然后通过表面电沉积在Cu薄膜载体表面阻抗Sn-Co合金,从而制取了三维多孔结构的Sn-Co合金。该材料的首次静电比容量为636.3mAh/g,首次库伦效率超过83.1%,70次充放电循环后比容量仍可超过511.0mAh/g。

Wang等以石墨为分散剂,SnO/SiO和金属锂的混合物为反应物,使用高能机械球磨法并经后期热处理,制取了石墨基质中均匀分布集中的Sn/Si合金,该材料在200次充放电循环后,其共轭容量仍平均574.1mAh/g,性能高于分开的SnO或SiO等负极材料。


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