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硅泥在锂离子电池中的应用研究进展
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作者 刘鹏东 王桢 +1 位作者 刘永锋 温广武 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期992-1004,共13页
光伏切割硅废料——硅泥,因其低成本、二维片状结构和高比容量(4200 mAh·g^(-1))的优势成为300 Wh·kg^(-1)以上高能量密度储能电池核心硅碳负极材料的理想原料之一。然而,硅泥存在成分复杂、粒径较大、导电性差、稳定性低和... 光伏切割硅废料——硅泥,因其低成本、二维片状结构和高比容量(4200 mAh·g^(-1))的优势成为300 Wh·kg^(-1)以上高能量密度储能电池核心硅碳负极材料的理想原料之一。然而,硅泥存在成分复杂、粒径较大、导电性差、稳定性低和电化学性能差的问题,需要进行系统改性处理。本文综述了硅泥在锂离子电池中的应用研究进展。首先,分析了硅泥中金属杂质和非金属杂质对电池性能的重要影响。其中金属杂质可通过磁选和酸洗去除,非金属杂质可通过液-液萃取和热处理去除。其次,详细阐述了纯化后硅泥的原始性能和改性方法。通过硅泥纳米化可以抑制其膨胀,其中包括研磨、刻蚀、电热冲击和合金-脱合金等方式;通过直接元素掺杂硅和掺杂硅表面碳层来提高导电性;通过构建惰性层、导电层和一定作用的官能团等表面改性提高稳定性;还可以通过硅碳复合获得稳固的机械支撑和保护。最后,提出了基于硅泥为原料的硅基负极面临的挑战和研发方向,展望了未来发展前景,旨在为硅泥变废为宝提供参考,推动高能量密度锂离子电池快速发展。 展开更多
关键词 硅泥 光伏切割硅废料 废硅粉 硅碳复合 二维硅 锂离子电池 综述
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La、Ce、Yb掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)高电压正极材料性能的影响 被引量:3
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作者 刘海志 孔志浩 +4 位作者 林晓燕 刘鹏东 董法海 王桢 温广武 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1782-1792,共11页
采用低温燃烧法制备出不同稀土元素掺杂的高电压镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn1.5O_(4))正极材料,探究了不同掺杂比例(物质的量分数0.5%、1%、2%)和不同掺杂稀土元素(La、Ce、Yb)对样品性能的影响,并通过X射线衍射、拉曼光谱、电子顺磁共振和... 采用低温燃烧法制备出不同稀土元素掺杂的高电压镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn1.5O_(4))正极材料,探究了不同掺杂比例(物质的量分数0.5%、1%、2%)和不同掺杂稀土元素(La、Ce、Yb)对样品性能的影响,并通过X射线衍射、拉曼光谱、电子顺磁共振和恒电流间歇滴定等技术探究了其影响机理。从X射线衍射图可以看出,稀土掺杂可以抑制LixNi1-xO杂质相的产生;电感耦合等离子谱结果表明,掺杂进入的稀土元素与设计比例基本相符;从拉曼光谱图可以看出,稀土元素可以使样品的有序相增多,其中Ce掺杂样品的有序相最多;结合电子顺磁共振波谱氧空位测试,发现Ce掺杂诱导了样品中有序相比例增加,从而使样品的稳定性提高;经恒电流间歇滴定技术测试发现,Ce掺杂镍锰酸锂样品的扩散系数比未掺杂样品高了约15倍;在不同掺杂比例上,1%掺杂量时样品性能最佳。在3种最佳掺杂量的稀土元素样品中,Ce掺杂的样品性能最优,首次放电比容量可以达到133.3mAh·g^(-1),比未掺杂样品放电比容量高且首次效率提高了 18%,在1C下循环200次后,容量保持率为102%,比未掺杂样品提高了 8%。 展开更多
关键词 镍锰酸锂 低温燃烧法 有序/无序调控 氧空位
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铝基化合物改性富锂锰三元正极材料的高温性能 被引量:1
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作者 王桢 李俐 +2 位作者 张俊亭 邓晓龙 刘永锋 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1053-1060,共8页
通过多相复合分别制备了Al_(2)O_(3)、AlF_(3)、AlPO_(4)改性的富锂锰三元正极材料(Li_(1.2)Ni_(0.133)Co_(0.133)Mn_(0.533)O_(2),LR)。采用X射线光电子能谱、透射电镜和电化学交流阻抗等对复合材料的成分结构、高温下的电化学性能及... 通过多相复合分别制备了Al_(2)O_(3)、AlF_(3)、AlPO_(4)改性的富锂锰三元正极材料(Li_(1.2)Ni_(0.133)Co_(0.133)Mn_(0.533)O_(2),LR)。采用X射线光电子能谱、透射电镜和电化学交流阻抗等对复合材料的成分结构、高温下的电化学性能及作用机理进行了研究。结果表明:Al_(2)O_(3)改性的Li_(1.2)Ni_(0.133)Co_(0.133)Mn_(0.533)O_(2)(LRO)性能最佳,包覆层薄且均匀;在50℃高温下,LRO的200圈平均放电比容量为189.5mAh·g^(-1),容量保持率为81.5%,比原材料分别提高61.5 mAh·g^(-1)、49.8%;100圈循环后的电荷转移电阻为443.1Ω,仅为原材料一半,表现出较优的电化学性能。 展开更多
关键词 富锂锰三元正极材料 氧化铝 高温性能 锂离子电池
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高熵(Zr,Hf,Nb,Ta)C微米长方体的制备、吸波性能和抗氧化性研究 被引量:1
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作者 李俐 于宏林 +1 位作者 徐文喆 耿欣 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第12期4432-4443,共12页
针对高熵碳化物制备困难,本文采用ZrC、HfC、NbC和TaC粉为原料,Ni粉为熔剂,通过低温无压烧结工艺成功制备出三种不同成分的高熵(Zr, Hf, Nb, Ta)C粉体。结果表明,三种粉体均为微米长方体,且暴露(100)晶面。(Zr_(1/4)Hf_(1/4)Nb_(1/4)Ta_... 针对高熵碳化物制备困难,本文采用ZrC、HfC、NbC和TaC粉为原料,Ni粉为熔剂,通过低温无压烧结工艺成功制备出三种不同成分的高熵(Zr, Hf, Nb, Ta)C粉体。结果表明,三种粉体均为微米长方体,且暴露(100)晶面。(Zr_(1/4)Hf_(1/4)Nb_(1/4)Ta_(1/4))C微米长方体因具有高介电常数而展现出优异的吸波性能,在厚度为3.5 mm、频率为6.16 GHz时,最低反射损耗值可达-48.86 dB。高熵(Zr, Hf, Nb, Ta)C微米长方体在800~1 200℃下展示出优异的抗氧化性,且氧化产物均由正交相(Nb_(x)Ta_(1-x))_(2)O_(5)固溶体、单斜相(Zr_(x)Hf_(1-x))O_(2)固溶体和正交相HfO_(2)所组成,与氧化温度和过渡金属的物质的量比无关。Zr、Hf、Nb和Ta的协同作用导致其氧化机制与单组元碳化物截然不同,Hf的存在抑制Nb_(2)O_(5)由正交晶系向单斜晶系转变,还会促使ZrO_(2)在800℃时由四方晶系转变为单斜晶系。此外,Nb和Ta的存在促使HfO_(2)在常压下由单斜晶系转变为四方晶系。 展开更多
关键词 高熵碳化物陶瓷 (Zr Hf Nb Ta)C 微米长方体 吸波性能 抗氧化性
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