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提升生物质硬碳负极首次库仑效率的综述
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作者 李新 王振宇 +3 位作者 刘高斌 程化 罗大为 卢周广 《电池》 北大核心 2025年第3期593-599,共7页
生物质硬碳具有比容量高、来源广泛、成本低廉等优势,是钠离子电池有潜力的负极材料。首次库仑效率(ICE)低,阻碍硬碳的商业化应用。综述生物质硬碳ICE提升的研究进展,从工艺参数优化、预处理、电解液体系调控和辅材优化等角度概括提升IC... 生物质硬碳具有比容量高、来源广泛、成本低廉等优势,是钠离子电池有潜力的负极材料。首次库仑效率(ICE)低,阻碍硬碳的商业化应用。综述生物质硬碳ICE提升的研究进展,从工艺参数优化、预处理、电解液体系调控和辅材优化等角度概括提升ICE的方法,如优化碳化温度、杂质含量以调控生物质硬碳的结构,优化电解质与电极组分等外部因素。 展开更多
关键词 钠离子电池 负极材料 硬碳 生物质硬碳 首次库仑效率(ice)
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提高硬碳材料钠离子电池首次库仑效率的研究进展 被引量:5
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作者 江成凡 黄俊 谢海波 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期825-840,共16页
钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原... 钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原电势、合适的比容量、对环境友好、制造方法简单以及来源广泛等优势,被认为是目前最为理想的SIBs负极材料。然而,HC作为负极材料的SIBs首次库仑效率(ICE)的不足导致在全电池中阴极的钠被过度消耗,因而严重限制了HC在SIBs的实际应用。因此,结合导致硬碳材料ICE较低的关键科学问题,本文总结、分析了提高SIBs硬碳负极材料ICE的研究进展,包括调节热解温度、减少缺陷、孔隙调控以及金属原子催化调控碳层这4种方式。并简要介绍了硬碳材料的碳层间距、缺陷以及孔隙这3个基本结构,以及不同的结构影响钠离子储存行为的最新研究进展,论述了不同类型HC负极材料的设计思路及其商业化进展,最后分析探讨了SIBs硬碳负极材料的发展方向。 展开更多
关键词 钠离子电池 首次库仑效率 硬碳 结构
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富锂锰基材料低首次库仑效率原因及改性策略 被引量:1
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作者 张佳文 蔡星鹏 +3 位作者 周俊飞 丁浩 张宁霜 崔孝玲 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1211-1220,共10页
富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率... 富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率严重地阻碍了其商业化,亟需深入研究其低首次库仑效率原因。从LROs的晶体结构及充放电行为出发,全面剖析了氧的不可逆流失、Li^(+)不可逆脱/嵌、Li^(+)与H^(+)离子交换等造成LROs低首次库仑效率原因的具体机理;针对性地总结了离子掺杂、表面工程、单晶化等提升首次库仑效率的相关改性策略;展望了提升LROs未来商业化的研究方向。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 首次库仑效率 改性策略
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Li_(2)S掺杂对富锂锰基材料首次库仑效率的提升效果研究
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作者 陈垒 王皓 +3 位作者 张文慧 洪灿灿 王点点 赵金安 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期175-178,190,共5页
富锂锰基材料(LRM)由于电压平台高、比容量高,在锂电池材料研究中受到广泛关注。针对富锂锰基材料首次充放电库仑效率较低的问题,采用Li_(2)S对富锂锰基材料(LRM)进行掺杂改性制备得到LRM-S材料。结果表明:LRM和LRM-S的晶体结构相近,具... 富锂锰基材料(LRM)由于电压平台高、比容量高,在锂电池材料研究中受到广泛关注。针对富锂锰基材料首次充放电库仑效率较低的问题,采用Li_(2)S对富锂锰基材料(LRM)进行掺杂改性制备得到LRM-S材料。结果表明:LRM和LRM-S的晶体结构相近,具有层状晶体结构。扫描电镜分析表明,LRM-S材料由10~20nm的一次颗粒团聚而成。元素分析表明LRM-S材料中含有均匀分散的S元素。电化学分析表明,LRM的首次充电比容量为291.80mAh/g,首次放电比容量为188.63mAh/g,首次库仑效率为64.64%。Li_(2)S掺杂改性材料LRM-S的首次充电比容量为387.04mAh/g,首次放电比容量为272.64mAh/g,首次库仑效率为70.44%,在首次充放电比容量和效率方面均有显著提升。 展开更多
关键词 富锂锰基 Li_(2)S 掺杂改性 首次库仑效率 电化学性能测试
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锂离子电池正极预锂化技术研究进展 被引量:1
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作者 张珊珊 曾雨乐 +2 位作者 张婷 林森 刘程琳 《无机盐工业》 北大核心 2025年第1期1-13,26,共14页
锂离子电池近几年在许多行业的应用呈现爆发式增长,几乎每个领域都对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,以满足不断提升的动力和储能需求。锂离子电池在首次充放电过程中,负极表面会形成固态电解质界面(SEI)膜,并消耗正极材料中的... 锂离子电池近几年在许多行业的应用呈现爆发式增长,几乎每个领域都对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,以满足不断提升的动力和储能需求。锂离子电池在首次充放电过程中,负极表面会形成固态电解质界面(SEI)膜,并消耗正极材料中的活性锂,造成电池容量不可逆的损失,降低了电池的首次库仑效率。研究发现,预锂化技术是解决该问题的有效途径之一,并且正极预锂化相对于负极预锂化更有优势。主要阐述了二元含锂化合物、三元含锂化合物和有机锂盐等几种常见的补锂技术,并综述了正极预锂化添加剂材料对性能优化的进展,指出面临的一些亟待解决的问题,并对未来预锂化技术进行展望。 展开更多
关键词 锂离子电池 预锂化 正极补锂 首次库仑效率
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补钠技术在钠离子电池中的应用进展
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作者 唐从庆 蔡京升 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第5期1884-1899,共16页
钠离子电池是继锂离子电池之后有望大规模推广的新型储能电池,然而,较低的库仑效率限制了其发展,而预钠化被认为是一种可以有效提升钠电池低首效短板的技术,对钠离子电池商业化推广生产具有重要意义。本文详细总结了国内外预钠化技术的... 钠离子电池是继锂离子电池之后有望大规模推广的新型储能电池,然而,较低的库仑效率限制了其发展,而预钠化被认为是一种可以有效提升钠电池低首效短板的技术,对钠离子电池商业化推广生产具有重要意义。本文详细总结了国内外预钠化技术的研究进展,从三个角度(包括正极,电解液和负极)的设计和改性来讲述预钠化技术。其中正极处补钠主要包括直接浸渍法、牺牲添加剂法和电化学处理法等;电解液优化主要包含钠盐与溶剂种类优化、钠盐与溶剂的配比优化、添加剂的应用;负极处补钠主要通过直接补钠法、电化学预钠法、硬碳改性、补钠剂等方法。本文通过综述当前补钠技术的进展,总结各自优缺点与商用推广可行性,以期为钠电领域补钠技术的发展提供指导。 展开更多
关键词 预钠化 钠离子电池 添加剂 首次库仑效率
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正极预锂化添加剂用于锂离子电池的研究进展 被引量:5
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作者 武美玲 牛磊 +1 位作者 李世友 赵冬妮 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期759-769,共11页
锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次... 锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次库仑效率。已有的研究表明,预锂化技术可使电池首次库仑效率得到有效提高。在众多预锂化技术中,正极添加剂预锂化具有工艺简单、价格低廉和安全性高等优点,因此具有较为广阔的应用前景。鉴于此,本综述介绍了三类正极预锂化添加剂:三元富锂化合物、二元锂化合物和基于逆转化反应的纳米复合材料的基本工作原理和限制其发展的关键科学问题,着重归纳了近年来在预锂化添加剂材料性能优化,储能机理研究方面的研究进展和亟待解决的问题,指出了补锂添加剂在补偿首次容量损失方面的重要性,并对该方法的发展进行了展望。本文在总结当前研究进展的基础上,对正极预锂化添加剂未来的研究思路和发展方向进行了展望,提出了进一步研究预锂化添加剂的合成条件和改性策略,在不以容量牺牲为代价的前提下提升补锂添加剂的环境稳定性或开发一种新型的电解液添加剂,解决预锂化添加剂首次循环时残留物或产气对电池长循环性能的影响。这些策略有望进一步推动力离子电池的发展。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质界面膜 补锂技术 正极补锂 首次库仑效率
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用作锂离子电池负极材料的包碳螺旋结构碳纳米管 被引量:5
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作者 邵进 任玉荣 +3 位作者 李国强 黄小兵 周固民 瞿美臻 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期631-637,共7页
以苯为碳源,在900℃下采用TVD(thermal vapor deposition)法对螺旋结构碳纳米管(Helical carbon nano-tubes,HCNTs)进行了包碳修饰,采用XRD、SEM、TEM、BET等检测方法对所制备材料进行了表征分析.包碳后HCNTs的比表面积明显降低.研究了... 以苯为碳源,在900℃下采用TVD(thermal vapor deposition)法对螺旋结构碳纳米管(Helical carbon nano-tubes,HCNTs)进行了包碳修饰,采用XRD、SEM、TEM、BET等检测方法对所制备材料进行了表征分析.包碳后HCNTs的比表面积明显降低.研究了包碳HCNTs用作锂离子电池负极材料的性能,结果显示适量包碳不仅提高了HCNTs的首次库仑效率,而且改善了其循环稳定性和倍率充放电性能.当TVD包碳45 min、HCNTs增重约220 wt%时,首次库仑效率从59.2%提高到77.8%,在1.0C、2.0C、5.0C以及10.0C倍率下的放电比容量分别为265.6、245.7、196.0、163.2 mAh/g,在10.0C下循环95次后放电比容量保持率为93.3%.过多的碳包覆虽然会进一步提高材料的首次库仑效率和循环稳定性,但会导致其倍率性能变差. 展开更多
关键词 螺旋结构碳纳米管 首次库仑效率 TVD 锂离子电池
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钠离子电池硬碳负极材料研究进展 被引量:6
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作者 刘飞 赵培文 +6 位作者 赵经香 孙贤伟 李苗苗 王敬豪 尹延鑫 戴作强 郑莉莉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3497-3509,共13页
随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究,钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料,仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时,科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理,... 随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究,钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料,仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时,科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理,探索提高性能和降低成本的合成方法。但对于储钠机理仍存在分歧,尤其对低压平台区的储钠机制有较大争议。本工作通过对近期文献的综合分析,基于硬碳材料的嵌入、吸附及纳米孔填充三种不同储钠过程,着重介绍了“嵌入-吸附”“吸附-嵌入”和其他多种形式的复合储钠机理。随后,在深入了解硬碳材料储钠机理的基础上,分析了比表面积、孔隙、缺陷、层间距和官能团等对硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。同时介绍了结构优化和涂覆涂层方法表面改性对改善硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。为了促进硬碳的实际应用,阐述了电解质优化对ICE膜性能改善及倍率性能的影响。综合分析表明,硬碳材料改性及电解液优化,有望同时实现高倍率性能、高首次库仑效率和循环稳定性。 展开更多
关键词 钠离子电池 硬碳 负极材料 首次库仑效率 倍率性能 储钠机理
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高度石墨化空心碳球/纳米锗复合负极材料 被引量:5
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作者 程臣 刘双科 +2 位作者 许静 李宇杰 谢凯 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期611-614,共4页
采用高温石墨化处理和原位沉淀法,首次将高度石墨化空心碳球(HGS)与纳米锗(Ge)球复合制备锂离子电池负极材料。所制备复合材料中Ge的负载量为57.9%,表现出较高的循环稳定性和优异的倍率性能,特别是具有较高的首次库仑效率。在0.2 C下,... 采用高温石墨化处理和原位沉淀法,首次将高度石墨化空心碳球(HGS)与纳米锗(Ge)球复合制备锂离子电池负极材料。所制备复合材料中Ge的负载量为57.9%,表现出较高的循环稳定性和优异的倍率性能,特别是具有较高的首次库仑效率。在0.2 C下,首次充放电比容量分别为1 427.4和1 153.3 m Ah/g,首次库仑效率高达80.8%;在4 C倍率下可逆比容量可达600 m Ah/g;经过100次循环后,平均每次循环容量衰减量小于0.46%。 展开更多
关键词 高度石墨化空心碳球 锂离子电池 负极材料 首次库仑效率
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锂离子电池硅基负极比容量提升的研究进展 被引量:13
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作者 余晨露 田晓华 +1 位作者 张哲娟 孙卓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第6期1614-1628,共15页
优化锂离子电池负极材料的首次库仑效率和循环稳定性对提升电池的可逆比容量具有重要意义。硅碳复合材料是目前公认的下一代锂离子电池负极材料,本文调研了硅碳二次粒子负极的工艺细节对电池性能的影响,介绍了硅碳二次粒子结构设计、硅... 优化锂离子电池负极材料的首次库仑效率和循环稳定性对提升电池的可逆比容量具有重要意义。硅碳复合材料是目前公认的下一代锂离子电池负极材料,本文调研了硅碳二次粒子负极的工艺细节对电池性能的影响,介绍了硅碳二次粒子结构设计、硅基负极材料的预锂化及硅基负极黏结剂等研究进展及存在的不足。在综合分析硅基负极材料的基础科学问题与提升比容量的关键技术的基础上,对开发高性能、高稳定性硅基负极材料的结构、工艺、黏结材料体系方面提出明确要求。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅基负极材料 首次库仑效率 硅碳复合粒子结构 预锂化 硅基黏结剂
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锂离子电池硅基负极材料的预锂化研究进展 被引量:7
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作者 李世恒 王超 鲁振达 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1530-1542,I0004,共14页
锂离子二次电池已成为日常生活中不可或缺的一部分,而现有的锂离子电池并不能完全满足电动汽车领域高能量密度的要求,发展具有高能量密度的电极材料是解决问题的关键.硅负极因理论比容量高、脱嵌锂电位低、来源广泛等优点而备受关注,但... 锂离子二次电池已成为日常生活中不可或缺的一部分,而现有的锂离子电池并不能完全满足电动汽车领域高能量密度的要求,发展具有高能量密度的电极材料是解决问题的关键.硅负极因理论比容量高、脱嵌锂电位低、来源广泛等优点而备受关注,但其巨大的体积变化(约300%)以及低的首次库仑效率阻碍了其商业应用.预锂化技术可以有效提高首次库仑效率、实现高性能硅基负极,本文阐述了预锂化的科学必要性,介绍了各种预锂化的方法以及优缺点,最后对硅基负极预锂化应用的挑战和前景进行了展望. 展开更多
关键词 硅负极 首次库仑效率 预锂化 高性能硅基负极
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锂离子电池预锂化技术的研究现状 被引量:9
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作者 朱亮 严长青 倪涛来 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期206-209,共4页
综述近年来锂离子电池预锂化技术,展望预锂化技术的发展方向。负极补锂的方法有锂箔补锂、锂粉补锂、硅化锂粉和电解锂盐水溶液等;正极补锂添加剂有富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。
关键词 锂离子电池 预锂化 正极补锂 负极补锂 首次库仑效率
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