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二硫化锡基钠离子电池负极材料研究进展 被引量：2
1
作者 李倩 李常林 +4 位作者 王硕然 黄娜 王文培 马红周 翁雅青 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第4期525-535,共11页
随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加,开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富,在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响,二硫化锡... 随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加,开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富,在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响,二硫化锡作为钠离子电池的负极材料具有高理论比容量、易于调控的形貌和优异的循环稳定性等特点,引发研究人员的广泛关注。对二硫化锡的结构以及作为钠离子电池负极材料的钠化机理进行了总结,概括了提高其电化学性能的一些方法,最后对二硫化锡负极材料在钠离子电池中面临的挑战和发展前景进行了总结和展望。 展开更多
关键词 钠离子电池 负极材料 二硫化锡 钠化机理 电化学性能
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碲化钴负极材料的制备及储钠性能研究 被引量：2
2
作者 崔雅茹 孙晓艺 +2 位作者 胡锦鹏 郝禹 严加隆 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第1期31-38,共8页
碲化钴(CoTe_(2))作为储钠负极材料因其具有大离子半径、高密度(7.92 g·cm^(-3))和独特的晶体结构,已经得到广泛的研究。然而,CoTe_(2)固有的低电导率和钠离子脱嵌过程中的体积膨胀,制约了CoTe_(2)在钠离子电池中的应用。金属有机... 碲化钴(CoTe_(2))作为储钠负极材料因其具有大离子半径、高密度(7.92 g·cm^(-3))和独特的晶体结构,已经得到广泛的研究。然而,CoTe_(2)固有的低电导率和钠离子脱嵌过程中的体积膨胀,制约了CoTe_(2)在钠离子电池中的应用。金属有机骨架由于特殊的拓扑结构,可调节的组成和较大的比表面积,是合成电极材料的理想模板。以Co基金属有机骨架(ZIF-67)为前驱体,通过高温碲化的方法原位构建了氮掺杂碳限域的CoTe_(2)多面体负极材料,同时讨论了不同的碲化温度对最终产物的微观形貌,物相组成以及充放电行为的影响。结果表明,550℃条件下,制备的CoTe_(2)展现了均匀的颗粒分布,晶型与标准的CoTe_(2)晶体较匹配。在0.1 A·g^(-1)电流密度下对材料进行恒电流充放电测试,循环100圈后,其放电比容量为137.7 mAh·g^(-1),而450℃和650℃下合成的CoTe_(2)比容量分别只有66.7和91.5 mAh·g^(-1)。 展开更多
关键词 ZIF-67 CoTe_(2) 碲化温度 钠离子电池 负极材料
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G@Si复合负极材料的制备及性能
3
作者 单志强 张伟超 +2 位作者 刘文平 秦海青 雷晓旭 《电池》 北大核心 2025年第3期536-541,共6页
为提升石墨破碎料的储锂容量,通过有机裂解碳将纳米硅粉包覆在石墨破碎料表面,制备石墨@硅(G@Si)复合负极材料,分析纳米硅、石墨破碎料及G@Si复合材料的电化学性能。相比纳米硅粉,G@Si复合材料的循环稳定性和库仑效率更高;相比石墨,纳... 为提升石墨破碎料的储锂容量,通过有机裂解碳将纳米硅粉包覆在石墨破碎料表面,制备石墨@硅(G@Si)复合负极材料,分析纳米硅、石墨破碎料及G@Si复合材料的电化学性能。相比纳米硅粉,G@Si复合材料的循环稳定性和库仑效率更高;相比石墨,纳米硅粉的引入,可提升复合材料的可逆储锂容量并改善大电流嵌锂能力。G@Si复合材料的电化学性能较好,在100 mA/g的电流放电至0.010 V、10 mA/g的电流放电至0.005 V,100 mA/g的电流充电至1.500 V时,首次可逆比容量为854.2 mAh/g,首次库仑效率为89.78%,第100次循环的比容量为511.4 mAh/g。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 纳米硅粉 石墨 石墨@硅(G@Si)复合负极材料
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MOF基ZnO/NiO@C复合材料作为高性能锂离子电池负极材料
4
作者 李培枝 雷盼 +2 位作者 杨晓武 张康 王晨 《电源技术》 北大核心 2025年第1期106-113,共8页
通过简单的溶剂热法和煅烧法制备了MOF衍生的ZnO/NiO@C多孔纳米复合材料,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其微观形貌和结构进行表征,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合材料的元素组成,通过氮气吸附/脱附... 通过简单的溶剂热法和煅烧法制备了MOF衍生的ZnO/NiO@C多孔纳米复合材料,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其微观形貌和结构进行表征,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合材料的元素组成,通过氮气吸附/脱附实验测试了复合材料的比表面积和孔径分布,结果表明:复合材料具有高比表面积和一定数量的介孔,在100 mA/g电流密度下,ZnO/NiO@C电极首次放电比容量为1489.7 mAh/g,循环400次后的可逆比容量为1078.0 mAh/g,容量保持率为72.4%。此外,通过不同倍率的充放电实验,电极的比容量可以恢复到初始倍率的75.28%,测试结果表明ZnO/NiO@C电极具有优异的循环性能和较好的倍率性能,良好的电化学性能是由于其多孔结构、高比表面积和丰富的电化学活性位点,降低了电荷的传递阻力,促进了离子的扩散,提高了倍率性能和循环稳定性。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 MOF 金属有机骨架 多孔结构
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三维硅碳负极材料的制备及性能
5
作者 李培枝 雷盼 +3 位作者 张玉书 张康 鄢长灏 王晨 《精细化工》 北大核心 2025年第7期1509-1515,共7页
以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)... 以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电流充放电和倍率测试,考察了硅掺杂量(以人造石墨质量计,下同)对三维硅碳负极材料电化学性能的影响。结果表明,当硅掺杂量为20%时制备的三维硅碳负极材料Si/C-2形成了有序稳定的三维骨架结构,表现出最佳的电化学性能。Si/C-2电极首次充、放电比容量分别为1754.7和1816.5 mA·h/g;在0.1、0.2、0.5和1.0 C倍率下,Si/C-2电极可逆比容量分别为1816.5、1386.5、872.2和566.3 mA·h/g,当倍率恢复到0.1 C时,容量保持率为91.6%;在100 mA/g电流密度下,Si/C-2电极循环100圈后具有1757.5 mA·h/g的可逆比容量,容量保持率为96.8%。黏土在高温煅烧下形成了骨架结构,且热解炭包裹在硅的表面,阻止了纳米硅和电解液的直接接触,有利于固体电解质中间相膜的稳定形成,减少了电解液的消耗,同时三维骨架结构的存在有效缓解了电极在循环过程中的体积膨胀问题,对其电化学性能起到了一定的提升作用。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 纳米硅 三维结构 电化学性能 功能材料
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煤沥青基炭负极材料的制备及其储钠性能 被引量：2
6
作者 李秀春 杨晋伟 +7 位作者 李凌澍 霍慕逸 陈林 杨自强 俞佳 张兆华 刘宇昊 张传祥 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期67-78,共12页
钠离子电池具有安全性高和成本低等优势,在低速电动车和大规模储能领域的应用前景被看好,开发高性能、低成本的负极材料对钠离子电池发展意义重大。煤沥青因具有碳含量高、芳化度高等特征,是硬炭负极材料的优质前驱体,但直接高温热解会... 钠离子电池具有安全性高和成本低等优势,在低速电动车和大规模储能领域的应用前景被看好,开发高性能、低成本的负极材料对钠离子电池发展意义重大。煤沥青因具有碳含量高、芳化度高等特征,是硬炭负极材料的优质前驱体,但直接高温热解会产生石墨化的倾向,表现为碳层间距小,活性位点少,储钠容量低。因此,以煤沥青为原料,利用兼具活化和催化作用的NaCl为模板剂,经800℃炭化制备沥青基硬炭材料,借助X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附仪、X射线光电子能谱(XPS)等表征技术探究炭材料的微观结构,并借助恒流充放电和循环伏安法等探究煤沥青作为钠离子电池负极材料的储钠性能。结果表明:NaCl的加入能够明显提高材料的比表面积,引入更多的活性位点,同时促进局部石墨片层的形成,并使其封闭孔体积显著提高;当NaCl与煤沥青的质量比为10∶1时,制备的煤沥青基多孔炭PN2具有163 m^(2)/g的比表面积,具有高斜坡比容量和高平台比容量的电化学特征,在50 mA/g电流密度时可逆比容量为229.6 mAh/g,当电流密度增大到2 A/g时,仍能保持99 mAh/g的可逆比容量,同时表现出良好的循环稳定性,200圈循环后的比容量保持率为79.51%;机理分析表明,煤沥青基多孔炭的储钠机制可归因于扩散行为和电容行为的综合控制。 展开更多
关键词 煤沥青 钠离子电池 多孔炭 负极材料 电化学性能
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煤沥青基硬炭负极材料的硝酸氧化梯度调控及储钠性能研究
7
作者 梁可盈 郭凯君 +3 位作者 王潇潇 卫贤贤 冯国红 谢莉婧 《煤炭转化》 北大核心 2025年第4期68-81,共14页
氧化处理是提高沥青基硬炭储钠性能的有效策略。沥青中含氧官能团可由其氧化程度进行调控,通过影响炭化过程中材料微晶形貌的演变,最终影响其衍生硬炭负极的电化学性能。基于煤沥青前驱体的分子特性,建立了硝酸液相氧化策略,揭示了预氧... 氧化处理是提高沥青基硬炭储钠性能的有效策略。沥青中含氧官能团可由其氧化程度进行调控,通过影响炭化过程中材料微晶形貌的演变,最终影响其衍生硬炭负极的电化学性能。基于煤沥青前驱体的分子特性,建立了硝酸液相氧化策略,揭示了预氧化处理对煤沥青基硬炭的结构演变及其作为钠离子电池负极对电化学性能的影响。结果表明:在优化条件(氧化反应温度为80℃,反应时间为24 h,沥青与硝酸质量比为1∶6)下所得材料展现出扩大的层间距及丰富的孔结构。该材料在30 mA/g的电流密度下可提供240.6 mAh/g的可逆比容量,较原始沥青提升了3倍,首次库仑效率从53.22%提升到85.08%。最后通过建立“氧化程度-微晶结构-储钠性能”的多维关联模型,揭示了硝酸液相氧化处理对煤沥青基硬炭储钠容量的作用机制,证明了硝酸氧化处理对改善沥青基硬炭负极材料电化学性能的有效性。 展开更多
关键词 煤沥青 硝酸氧化 钠离子电池 硬炭 负极材料
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生物质基硬碳钠离子电池负极材料预处理研究进展
8
作者 张文浩 韩文佳 +4 位作者 陈安祥 周世晋 王晓龙 陈仪玮 李霞 《材料导报》 北大核心 2025年第9期201-212,共12页
生物质基硬碳因成本低廉、碳源丰富而广泛应用于钠离子电池负极材料的制备。但由于生物质前驱体组分和结构特性的局限,直接碳化制备的生物质基硬碳材料电性能难以满足需求。因此,通过在特定条件下对生物质前驱体进行预处理,调整和优化... 生物质基硬碳因成本低廉、碳源丰富而广泛应用于钠离子电池负极材料的制备。但由于生物质前驱体组分和结构特性的局限,直接碳化制备的生物质基硬碳材料电性能难以满足需求。因此,通过在特定条件下对生物质前驱体进行预处理,调整和优化生物质前驱体的组分和结构,增强其电化学性能成为当下的研究热点。本文从预处理角度出发,首先总结了近年来生物质资源化利用预处理工艺、作用以及机理,然后综述了化学法、物理法与生物法等三种生物质基硬碳钠离子电池负极材料预处理方法的研究进展,以期为后续研究者在生物质基硬碳材料预处理工艺的选择、应用上提供参考。 展开更多
关键词 生物质 硬碳 钠离子电池 负极材料 预处理
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F^(-)修饰电池负极材料Ti_(3)C_(2)MoS_(2)及Na^(+)的存储能力
9
作者 董明慧 张燕 +2 位作者 申世英 柳娜 赵淑萍 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第3期64-72,共9页
石墨烯用于Na^(+)电池能够提供的离子嵌入位置非常有限,导致电池的电活性和电容量比较低,影响了充放电特性.为寻找全新的Na^(+)电池负极材料,构造3种不同的F^(-)基团的吸附位置,即Ti1原子顶部(第一种构型Ⅰ-Ti_(3)C_(2)F_(2))、C原子顶... 石墨烯用于Na^(+)电池能够提供的离子嵌入位置非常有限,导致电池的电活性和电容量比较低,影响了充放电特性.为寻找全新的Na^(+)电池负极材料,构造3种不同的F^(-)基团的吸附位置,即Ti1原子顶部(第一种构型Ⅰ-Ti_(3)C_(2)F_(2))、C原子顶部(第二种构型Ⅱ-Ti_(3)C_(2)F_(2))、Ti2原子顶部(第3种构型Ⅲ-Ti_(3)C_(2)F_(2))并计算了3种构型的稳定性及Na^(+)存储能力.计算结果表明:F^(-)官能团可降低形成能,增强结构稳定性,同时在两层异质结界面处的原子层间距增大,有利于Na^(+)的嵌入和脱嵌.对于Ti_(3)C_(2)以及3种结构的Ti_(3)C_(2)F_(2),Na^(+)最稳定的吸附位置分别在Ti1原子顶部、S原子顶部以及Ti2原子顶部.随着介电常数的增大,Na^(+)的吸附能也随之增大,尤其对Ⅰ-Ti_(3)C_(2)F_(2)和Ⅲ-Ti_(3)C_(2)F_(2)的影响非常明显.对于Ⅰ-Ti_(3)C_(2)F_(2)和Ⅲ-Ti_(3)C_(2)F_(2),电解液能够降低扩散势垒,提升充放电速度.Ⅰ-Ti_(3)C_(2)F_(2)和Ⅲ-Ti_(3)C_(2)F_(2)的OCV曲线整体下降平缓、开路电压高,是理想的储能材料. 展开更多
关键词 密度泛函理论 Ti_(3)C_(2)F_(2)/MoS_(2)异质结 电池负极材料 吸附能 开路电压(OCV)
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SnS_(x)基钠离子电池负极材料研究进展
10
作者 高利冬 焦烨亮 +2 位作者 李刚 王开鹰 潘跃德 《化工新型材料》 北大核心 2025年第3期23-28,41,共7页
钠离子电池因其低成本、高效率和钠资源储量丰富被视为锂离子电池和铅酸电池在储能和低速电动车等应用领域极具潜力的替代品。高比容量长循环寿命钠离子电池电极材料的研究,对于高比能长寿命钠离子电池的发展具有重要意义。SnS_(x)由于... 钠离子电池因其低成本、高效率和钠资源储量丰富被视为锂离子电池和铅酸电池在储能和低速电动车等应用领域极具潜力的替代品。高比容量长循环寿命钠离子电池电极材料的研究,对于高比能长寿命钠离子电池的发展具有重要意义。SnS_(x)由于高的理论比容量(>1000mAh/g)以及独特的层状结构,被视为潜在的高性能钠离子电池负极材料,但也存在电导率低、首效低、充放电体积变化大等重要挑战。综述了SnS_(x)基钠离子电池负极材料的最新进展,主要包括五部分内容:(1)通过非原位XRD等表征技术,阐述储钠机理;(2)通过调控纳米结构提高比表面积,增加电极和电解质之间的接触面积;(3)与碳材料复合,提高材料整体的电子导电性以及缓冲电化学反应过程中的体积变化;(4)与其他金属硫化物形成异质结构,提供更多的氧化还原位点;(5)构建与其他金属碳化物、氧化物等纳米材料的协同体系,增强表界面反应动力学。最后,展望了SnS_(x)基材料储钠性能进一步优化的可行性。 展开更多
关键词 SNS SnS_(2) 钠离子电池 负极材料 复合材料 异质结构
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木质素基钠离子电池负极材料研究进展
11
作者 田中原 吴洪钦 +2 位作者 王梓荃 黄剑波 张学铭 《中国造纸》 北大核心 2025年第4期1-15,共15页
随着全球范围内新能源汽车的高速增长以及储能市场的快速兴起,钠离子电池作为低成本储能电池的代表,正在迎来新的发展机遇。木质素资源丰富,利用其制备的硬碳材料性能优异,无疑是钠离子电池负极的首选。本文介绍了钠离子电池的优势、工... 随着全球范围内新能源汽车的高速增长以及储能市场的快速兴起,钠离子电池作为低成本储能电池的代表,正在迎来新的发展机遇。木质素资源丰富,利用其制备的硬碳材料性能优异,无疑是钠离子电池负极的首选。本文介绍了钠离子电池的优势、工作原理、储钠机制以及钠离子电池负极材料种类,重点综述制备木质素硬碳负极材料碳化及掺杂的研究进展以及未来研究中需要进一步关注的问题。 展开更多
关键词 木质素 钠离子电池 负极材料 硬碳
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稻壳基硅氧碳复合负极材料的制备及储锂性能
12
作者 郭建良 韩松 +1 位作者 杨宏训 马娇娇 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期114-119,123,共7页
硅因其高容量而被认为是非常有应用前景的新一代高容量锂离子电池负极材料。但硅的低电导率及差的循环性能而限制了其作为负极材料在锂离子电池中的应用。以富含硅的稻壳为原材料,沥青为导电剂,通过简单的铝热还原反应,制得多孔硅氧碳... 硅因其高容量而被认为是非常有应用前景的新一代高容量锂离子电池负极材料。但硅的低电导率及差的循环性能而限制了其作为负极材料在锂离子电池中的应用。以富含硅的稻壳为原材料,沥青为导电剂,通过简单的铝热还原反应,制得多孔硅氧碳复合负极材料。结果表明:该复合负极材料展现出良好的电化学性能,在0.2A/g的电流密度下,具有高的首次充放电比容量1016.2mAh/g/1349.5mAh/g和75.3%的首次库仑效率,在200个循环后仍能保持812.8mAh/g/819.3mAh/g的比容量。优异的性能,主要得益于,氢/氩混合气氛对二氧化硅的还原提供了更多的反应活性位点。此外,沥青的加入一方面可以增强电极材料的导电性,另一方面熔融态的沥青可以填补材料中的孔隙,缓冲硅在充放电过程中的体积膨胀,从而提高材料的循环稳定性。 展开更多
关键词 锂离子电池 稻壳 沥青 负极材料 硅氧碳复合材料
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镁热还原法制备多孔硅碳复合锂电池负极材料
13
作者 孙超群 安玉良 +1 位作者 谢驰 孔汉文 《功能材料》 北大核心 2025年第7期7170-7174,共5页
以白炭黑为基料,通过镁热还原法制备出多孔硅,再将多孔硅与石墨颗粒复合制备出多孔硅碳复合材料。通过XRD、BET和SEM对制备出的材料进行结构形貌表征,结果表明多孔硅材料表面疏松多孔且分布均匀,此结构可以有效缓解硅颗粒的体积膨胀效应... 以白炭黑为基料,通过镁热还原法制备出多孔硅,再将多孔硅与石墨颗粒复合制备出多孔硅碳复合材料。通过XRD、BET和SEM对制备出的材料进行结构形貌表征,结果表明多孔硅材料表面疏松多孔且分布均匀,此结构可以有效缓解硅颗粒的体积膨胀效应;并对硅碳复合材料进行电化学性能测试分析,结果显示镁热还原制备的硅碳复合负极材料具有较好的电化学性能,首次放电比容量为529 mAh/g, 30次循环后,可逆效率为99.47%,以上结果表明多孔硅与石墨复合改善了材料导电性而提高其电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 镁热还原 硅碳复合 多孔硅
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锂离子电池用自支撑碳负极材料PAN/CNCs的制备及其性能研究
14
作者 史东 苏蕊颖 +3 位作者 毕淑敏 杨月茹 范业萌 贾清秀 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期109-113,共5页
以聚丙烯腈(PAN)纤维为基材,添加纤维素纳米晶(CNCs),采用静电纺丝技术制备了PAN/CNCs复合纤维膜,经预氧化及碳化处理得到自支撑碳化纤维膜,用其作为负极材料组装成锂离子半电池,并测试了电池的电化学性能和充放电循环性能,分析了CNCs... 以聚丙烯腈(PAN)纤维为基材,添加纤维素纳米晶(CNCs),采用静电纺丝技术制备了PAN/CNCs复合纤维膜,经预氧化及碳化处理得到自支撑碳化纤维膜,用其作为负极材料组装成锂离子半电池,并测试了电池的电化学性能和充放电循环性能,分析了CNCs的添加和碳化温度对自支撑碳负极材料性能的影响。结果表明,PAN/CNCs自支撑碳负极材料与电解液浸润性良好,较纯PAN自支撑碳负极材料具有更优异的电化学性能和电池循环性能。 展开更多
关键词 负极材料 锂离子电池 静电纺丝 自支撑 纤维素纳米晶
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扩散捕获效应对LiAl负极材料极化行为的影响
15
作者 黄方铎 孙婷婷 +3 位作者 刘俊良 丰雪帆 喻文瑞 张福勤 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期171-178,共8页
研究了Li的固态扩散对LiAl合金负极极化行为的影响,制备了具有不同比表面积的LiAl电极与不受Li固态扩散影响的Cu@Li电极。采用恒流充放电、循环伏安法、电化学阻抗与恒流间歇滴定测试对沉积容量为0.51mAh/cm^(2)的电沉积LiAl合金在半电... 研究了Li的固态扩散对LiAl合金负极极化行为的影响,制备了具有不同比表面积的LiAl电极与不受Li固态扩散影响的Cu@Li电极。采用恒流充放电、循环伏安法、电化学阻抗与恒流间歇滴定测试对沉积容量为0.51mAh/cm^(2)的电沉积LiAl合金在半电池和全电池中的极化行为进行探究。结果表明:Li在LiAl中的固态扩散是导致LiAl电极在半电池和全电池中极化的主要原因;扩散捕获效应将增加电池内阻,使极化现象增强,最终导致LiAl‖S全电池约1.84和1.55V的低放电电位;通过破坏导致扩散捕获效应的表面α-Al层,可提高电解液中的Li+浓度,促进Li_(2)S析出,从而减轻极化,提高LiAl‖S全电池的放电电压,使其接近热力学放电电位。 展开更多
关键词 锂硫电池 锂铝合金负极 扩散捕获效应 结构退化 负极材料 极化行为
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石墨负极材料辊压过程离散元模拟研究 被引量：1
16
作者 司丽娜 兰琼 +2 位作者 黄荣 阎红娟 张淑婷 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期184-188,共5页
作为锂离子电池的核心组件,极片的制备过程特别是辊压工艺是电池能量密度和综合性能提升的关键。研究辊压过程中电极材料辊压变形机制,对实现辊压过程电极材料孔隙率和压实密度精确控制、提升锂离子电池综合性能具有重要意义。基于弹塑... 作为锂离子电池的核心组件,极片的制备过程特别是辊压工艺是电池能量密度和综合性能提升的关键。研究辊压过程中电极材料辊压变形机制,对实现辊压过程电极材料孔隙率和压实密度精确控制、提升锂离子电池综合性能具有重要意义。基于弹塑性接触模型建立石墨负极材料极片辊压离散元模拟模型,通过微观颗粒间相互作用行为分析揭示其宏观尺度响应。采用控制变量法研究仿真容器尺寸和颗粒间摩擦因数对仿真结果的影响,确定合适的仿真容器尺寸和摩擦因数设置。结果表明:随着设置的容器底面尺寸增加,压力-位移曲线数据波动减小,容器底面尺寸为150μm×150μm时可以满足计算准确度要求;静摩擦因数对电极辊压过程有较大影响,静摩擦因数增大,颗粒抗力增大,同等压力对应的密度值减小;而滚动摩擦因数的大小对石墨压实特性的影响较小。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极材料 电极辊压 离散元模拟 摩擦因数
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锂离子电池Si@Void@C复合负极材料的制备及其应用 被引量：1
17
作者 周丽萍 周德清 +5 位作者 郑锋华 潘齐常 胡思江 蒋永杰 王红强 李庆余 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1115-1122,共8页
本研究旨在解决硅基负极材料在锂离子电池充放电过程中存在的严重体积膨胀以及导电性较差的问题。为此,提出了一种具有中空结构的Si@Void@C复合材料,通过创新性设计提高其结构稳定性和电化学性能。研究中采用Sb_(2)S_(3)作为硬模板,结... 本研究旨在解决硅基负极材料在锂离子电池充放电过程中存在的严重体积膨胀以及导电性较差的问题。为此,提出了一种具有中空结构的Si@Void@C复合材料,通过创新性设计提高其结构稳定性和电化学性能。研究中采用Sb_(2)S_(3)作为硬模板,结合机械球磨法制备了纳米级Si/Sb_(2)S_(3)颗粒。随后以间苯二酚-甲醛为碳源,通过碳热还原法构建出内部具有空隙的中空结构。在这一过程中,碳壳包覆硅纳米颗粒,不仅有效避免了硅与电解液的直接接触,还显著提升了材料的导电性。同时,硅纳米颗粒与碳壳之间的空隙能够缓冲充放电过程中由于体积变化引发的机械应力,进一步改善其循环稳定性。作为锂离子电池负极材料,该复合材料在0.5A/g电流密度下表现出优异的电化学性能,首次放电容量达到1691 mAh/g。在经过500次循环后,仍能保持735.9 mAh/g的高可逆容量,展现了优异的循环稳定性和容量保持能力。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 SI Si/C复合材料 缓冲基体
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专利视角下的钠离子电池负极材料研究态势分析
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作者 姜明雪美 张璐 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期31-37,共7页
负极材料是钠离子电池的重要组成部分,肩负着负载和释放钠离子的重要作用,其效率直接影响电池整体的动力学性能。基于全球钠离子电池负极材料相关专利,总结了该领域专利的申请年度变化趋势,讨论了技术的主要来源地、优势机构、领域分布... 负极材料是钠离子电池的重要组成部分,肩负着负载和释放钠离子的重要作用,其效率直接影响电池整体的动力学性能。基于全球钠离子电池负极材料相关专利,总结了该领域专利的申请年度变化趋势,讨论了技术的主要来源地、优势机构、领域分布与创新态势,重点分析了嵌入型材料、转化型材料、合金型材料等不同类型的高价值专利。结果表明,钠离子电池负极材料技术及应用呈现高速发展趋势,中国是全球相关专利最大持有国,也是产业化进程最快的国家。我国的申请机构主要集中在广东、江苏、陕西、湖南等地,中国科学院物理研究所是最早开展相关研究的机构之一。在技术领域上,碳基材料与过渡金属硫化物、硒化物材料占据主导地位。碳基材料的重点在于提高首次库伦效率指标和理论比容量,而提升循环稳定性和导电性能是过渡金属硫化物、硒化物材料的研究重点。基于上述分析,提出相关高校、科研院所、企业应加强研发,并适当布局国际专利,推动钠离子电池技术和产业创新发展的建议。 展开更多
关键词 钠离子电池 负极材料 专利分析
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锂离子电池中锗基负极材料的构建及改性研究
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作者 苟清懿 廖华 +5 位作者 陈凤阳 曾瑞林 刘慧哲 杨妮 侯彦青 谢刚 《材料导报》 北大核心 2025年第8期1-11,共11页
锂离子电池因高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等特点在便携式电子器件和电动汽车中得到了广泛的应用。锗基负极材料以高理论比容量(约为碳的4倍)、低嵌锂电位以及良好的导电性(约为硅的104倍)等优点成为当前锂离子电池领域的研究热... 锂离子电池因高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等特点在便携式电子器件和电动汽车中得到了广泛的应用。锗基负极材料以高理论比容量(约为碳的4倍)、低嵌锂电位以及良好的导电性(约为硅的104倍)等优点成为当前锂离子电池领域的研究热点之一。近年来研究者们对其合成与改性进行大量研究并取得突破性的成功,然而锗基负极材料在循环稳定性方面仍存在诸多挑战,这主要因为锗基负极材料在充放电过程中存在严重的体积效应且界面不稳定。本文从低维度纳米化、多孔化、碳材料复合和合金化四种改性策略入手,介绍各类锗基负极材料的制备方法、形貌、结构以及电化学性能。最后,讨论了锗基负极材料改性方法和手段的研究进展以及未来研究的方向。 展开更多
关键词 锗基负极材料 锂离子电池 碳锗复合材料 纳米结构 合金化
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氮氧硫共掺杂硬碳作钠离子电池负极材料的性能研究
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作者 陈智强 肖尧文 +2 位作者 赵虔 张喜翠 周硕 《化学研究与应用》 北大核心 2025年第5期1304-1310,共7页
以废弃马蹄甲为前驱体,采用二步煅烧法以及溶剂热反应掺杂N/O/S元素制备出了多孔硬碳负极材料(NOS-HC1400),其应用于钠离子电池负极材料展现出优异的倍率性能和循环稳定性,在电流密度提升到10A/g时,仍保持278.5 mAh/g的可逆容量。在电... 以废弃马蹄甲为前驱体,采用二步煅烧法以及溶剂热反应掺杂N/O/S元素制备出了多孔硬碳负极材料(NOS-HC1400),其应用于钠离子电池负极材料展现出优异的倍率性能和循环稳定性,在电流密度提升到10A/g时,仍保持278.5 mAh/g的可逆容量。在电流密度为0.5 A/g条件下循环1000圈,仍然保持406.1mAh/g左右。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、氨气吸脱附(BET)和X射线衍射(XRD)等手段对所制备的硬碳负极材料进行分析。研究表明,通过增加层间距、引入更多的活性位点能够有效提高钠离子电池可逆容量,并促进Na^(+)的储存动力学。这项工作为制备高性能钠离子电池硬碳负极材料提供了一种简便且经济的合成方法。 展开更多
关键词 钠离子电池 负极材料 硬碳 N/O/S共掺杂
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