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锂离子电池硅纳米线负极材料研究 被引量:8
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作者 傅焰鹏 陈慧鑫 杨勇 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期56-61,共6页
采用涂膜法和直接生长成膜法分别制备两种硅纳米线电极.XRD、SEM和充放电曲线表征、观察和测定材料嵌锂状态过程的结构、形貌及电化学性能.与涂膜法相比,直接生长成膜法制备的硅纳米线电极具有较高的比容量、良好的循环寿命及较好的倍... 采用涂膜法和直接生长成膜法分别制备两种硅纳米线电极.XRD、SEM和充放电曲线表征、观察和测定材料嵌锂状态过程的结构、形貌及电化学性能.与涂膜法相比,直接生长成膜法制备的硅纳米线电极具有较高的比容量、良好的循环寿命及较好的倍率性能;直接生长成膜法制备的硅纳米线电极,其嵌锂过程硅由晶态逐渐转变为非晶态,且其纳米线直径逐渐增大,但线状结构仍保持完好,进而防止了电极粉化和脱落. 展开更多
关键词 纳米线 负极材料 锂离子电池 电化学性能 涂膜法 直接生长成膜法
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氧化锂基复合正极补锂材料的制备及对电池电化学性能的影响 被引量:1
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作者 谢宇 曾林勇 +1 位作者 傅焰鹏 施志聪 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期215-224,共10页
锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电... 锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO_(2)、Li_(2)O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合,制备了Li_(2)O基正极补锂材料LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP。为研究其补锂性能,选用磷酸铁锂作为正极,石墨作为负极,TCGG-Si作为电解液,组装了2032扣式全电池,通过充放电测试,研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明,当LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时,在10 mA·g^(-1)的电流密度下充电至4.3 V,LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh·g^(-1),首次库伦效率为14.63%,其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的,并在第4次后完全丧失容量,说明Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中,半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^(-1),相较LiFePO_(4)比容量(166.8 mAh·g^(-1))提高了19.7 mAh·g^(-1),说明补锂剂已发挥作用,该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂,不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失,还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh·g^(-1),循环100次的可逆比容量为108.0 mAh·g^(-1);相较于未添加情况,全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh·g^(-1),可逆比容量提高了11.6 mAh·g^(-1),经100次循环后容量保持率提升了13.90%。 展开更多
关键词 正极补锂 亚锰酸锂 氧化锂 锂离子电池 导电炭黑 电化学性能 固态电解质界面(SEI) 充放电
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竹节状硅纳米管的制备及锂离子嵌入/脱出性能研究 被引量:6
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作者 刘增涛 傅焰鹏 +1 位作者 李晨 杨勇 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期363-367,共5页
应用改进的化学气相沉积法,成功地合成出一种新的竹节状硅纳米管材料.微电极循环伏安测试表明:锂离子在该硅纳米材料中可能存在两种嵌入位,即实心节部嵌入位和空心管壁嵌入位.作为锂离子电池负极材料,该材料也在一定程度上抑制了一般硅... 应用改进的化学气相沉积法,成功地合成出一种新的竹节状硅纳米管材料.微电极循环伏安测试表明:锂离子在该硅纳米材料中可能存在两种嵌入位,即实心节部嵌入位和空心管壁嵌入位.作为锂离子电池负极材料,该材料也在一定程度上抑制了一般硅材料所面临的体积效应问题. 展开更多
关键词 负极材料 锂离子电池 竹节状硅纳米管
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钠离子电池电极材料的设计策略——固态离子学视角 被引量:2
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作者 傅焰鹏 朱昌宝 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第3期10-26,共17页
钠离子电池是目前最有前景及可行性的新兴储能候选体系。对于钠离子电池而言,如何实现其电极材料的理性设计及构筑,是重要的科学问题。本文立足于钠离子/电子输运这一核心问题,从固态离子学视角探讨钠离子电池电极材料的设计策略。首先... 钠离子电池是目前最有前景及可行性的新兴储能候选体系。对于钠离子电池而言,如何实现其电极材料的理性设计及构筑,是重要的科学问题。本文立足于钠离子/电子输运这一核心问题,从固态离子学视角探讨钠离子电池电极材料的设计策略。首先,对于体相电极材料,输运特性的明晰、调控以及缺陷化学模型的建立,是传统电极材料开发的关键。其次,对于纳米电极材料,随着尺寸的减小,电极材料的热力学性质、动力学特性以及钠离子微观储输机制都会发生相应变化,因此从纳米离子学视角,以尺寸效应调控电极材料具有重要的科学价值及现实意义。最后,无论对于体相材料还是纳米材料,从材料的本征输运特性出发,通过电化学电路的设计和构筑来优化电极动力学,可以为钠电电极材料的理性设计及可控制备提供理论指导。我们相信,通过本文系统地对钠离子电池电极材料设计策略的梳理,必将对钠离子电池的开发,提供有意义的指导,并为最终的产业化打下良好的基础。 展开更多
关键词 固态离子学 纳米离子学 钠离子电池 电极材料 输运特性 缺陷化学 尺寸效应 电化学电路
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低温水浴法制备钾离子预嵌层状MnO_(2)及其储锌性能 被引量:2
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作者 刘起辉 傅焰鹏 +2 位作者 罗京 方桃 施志聪 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期768-776,共9页
本工作采用低温水浴法一步合成K^(+)预插层δ-MnO_(2)(K-δ-MnO_(2)),并应用于锌离子电池正极。一方面,K^(+)嵌入δ-MnO_(2)层间结构形成层间支柱,加固其层状结构,增强Zn^(2+)在MnO_(2)中的扩散能力,增大了储锌配位活性位点;另一方面,... 本工作采用低温水浴法一步合成K^(+)预插层δ-MnO_(2)(K-δ-MnO_(2)),并应用于锌离子电池正极。一方面,K^(+)嵌入δ-MnO_(2)层间结构形成层间支柱,加固其层状结构,增强Zn^(2+)在MnO_(2)中的扩散能力,增大了储锌配位活性位点;另一方面,水浴法在MnO_(2)结构中引入结构水,能有效屏蔽MnO_(2)结构对于Zn^(2+)的强静电排斥效应,从而使K-δ-MnO_(2)展现出良好的电化学性能。在0.3 A/g的电流密度下,放电比容量可达401.3 mAh/g;在3 A/g的电流密度下循环1200次后,容量保持率达到83.2%,循环性能优于同等条件下无预插层MnO_(2)(循环1200次后,容量保持率为55.4%)。进一步采用非原位XRD研究了K-δ-MnO_(2)充放电过程中电极结构的变化,揭示其储能机理为H^(+)和Zn^(2+)共插层机制。同时,利用碳纳米管(CNT)与K-δ-MnO_(2)复合,两者之间形成络合体,有效提高了导电性,进一步巩固层状结构。该复合材料展示了出色的循环性能,在3 A/g的电流密度下循环1200次后,仍有271.7 mAh/g的比容量,容量保持率高达98.6%。水浴法制备的K-δ-MnO_(2)展现了优秀的电化学性能,且该方法易于工业化生产,在水系锌离子电池正极材料的应用方面具备极大的潜力。 展开更多
关键词 预插层 δ-MnO_(2) CNT 锌离子电池
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