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微氧化处理对球形石墨结构及电化学行为的影响

简志敏 , 刘洪波 , 石磊 , 何月德 , 肖海河 , 匡加才

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00151

研究了微氧化处理对球形石墨的晶体结构、表面形貌和电化学行为的影响. 采用XRD、Raman光谱和SEM等手段分析了样品的结构和形貌, 并采用恒电流充放电测试、粉末微电极技术和慢速扫描循环伏安法(SSCV)研究了微氧化前后石墨负极的电化学行为. 结果表明, 微氧化后石墨颗粒中的结构缺陷增多, 近表面区域的无序度增大, 面内平均晶粒尺寸La减小, 且菱形相含量降低, 石墨呈不规则的鳞片状, 部分层面的边缘有卷曲与刻蚀现象. 微氧化后石墨负极的第三次脱锂容量从345.5 mAh/g增加至381.4 mAh/g, 且其循环性能得到有效改善. 同时, 微氧化后锂离子较容易从石墨中脱出, 脱锂过程中一阶Li-GICs(lithium-graphite intercalation compounds, 简称Li-GICs)向二阶Li-GICs的阶转变可在较低的电位下发生.

关键词: 锂离子电池 , anode material , spherical graphite , oxidation treatment , electrochemical behavior

锂离子电池负极材料用针状焦的石墨化机理及其储锂行为

王邓军 , 王艳莉 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 乔文明 , 凌立成

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00619

通过考察煤系针状焦在700~2800℃热处理过程中石墨微晶结构的变化规律及其电化学性能, 并结合TG-DTG、XRD、SEM、XPS表征方法以及充放电、循环伏安曲线特征, 分析了针状焦的石墨化机理及其储锂机制. 研究结果表明, 随热处理温度的升高, 针状焦的类石墨微晶在不断长大的同时, 还存在微晶在径/轴向的排列、石墨层间位错线的消失、晶界间C-C六圆环的形成、晶界的消失以及石墨层“褶皱”的平面化等复杂过程, 且每个过程的驱动力不同. 针状焦经过2800℃石墨化后, 可获得较低的Li+充放电电位和稳定的充放电平台, 且反复充放电40次后的有效嵌锂容量为305mAh/g.

关键词: 针状焦 , anode material , lithium ion battery , graphitization

锂离子电池 Si-Mn/C负极材料的电化学性能

左朋建 , 尹鸽平

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00599

利用机械球磨法得到Si和Mn原子比为3: 5的复合材料, 将此材料与20 wt%的石墨混合球磨得到Si3Mn5/C复合材料. 利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析材料的物相和电极的微观结构. 结果表明: 所得材料中没有Si-Mn二元新相的生成, 材料的颗粒尺寸为0.5~2.0μm. 碳的加入抑制了活性中心Si在循环过程中的较大结构变化, 且Si-Mn复合物颗粒均匀地分散在碳的网格中, 增加了复合材料的电接触. 合成样品的电化学测试表明, 石墨的添加提高了Si-Mn复合材料的可逆容量和循环性能. Si-Mn/C复合物的首次可逆容量为347mAh·g-1, 充放电效率为70%. 进而经200℃热处理的Si-Mn/C电极的首次可逆容量为463mAh·g-1, 充放电效率为70%. 在30个循环后复合材料仍保持426mAh·g-1的可逆容量, 充放电效率稳定在97%以上.

关键词: 锂离子电池 , anode material , Si-Mn/C composite , mechanical ball milling

球磨工艺对炭气凝胶(CA)-SiO复合材料结构和电化学性能的影响

巢亚军 , 原鲜霞 , 马紫峰 , 邓晓燕 , 于文利

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00917

单纯的炭气凝胶(CA)与SiO球磨后可以制得性能优异的复合材料CA-SiO, 实验研究了球磨时间和球磨转速等工艺条件对CA-SiO的结构和电化学性能的影响. 结果表明, 无定形态的SiO与CA球磨后, 逐渐有晶粒细小的Si晶体析出, Si的晶粒随球磨时间的延长或球磨转速的提高先减小然后增大, Si的结晶度随球磨时间的延长或球磨转速的提高而增强, 但过长的球磨时间或过快的球磨转速均会导致材料中的晶体Si向非晶态转变; 球磨使材料中C的晶粒有所增大, 但球磨时间和球磨转速对C的晶粒大小没有明显的影响; CA-SiO中Si的结晶度越高、晶粒越小, 材料的嵌脱锂容量越高、充放电循环稳定性越好, 非晶态Si的存在不仅不利于锂离子在CA-SiO中的嵌入和脱出, 而且会导致材料的循环稳定性变差. 将CA-SiO用作锂离子电池负极材料时, 其最佳的制备工艺为: 以400r/min的速度球磨10h.

关键词: 球磨工艺 , CA-SiO composite , anode material , lithium-ion battery

球磨法制备锂金属氮化物及电化学性能研究

王可 , 杨军 , 解晶莹 , 刘宇 , 王保峰

无机材料学报

采用高能球磨法制备了锂离子电池负极材料锂金属氮化物Li3-xMxN(M=Co,Cu等)。制备的锂金属氮化物具有较高的电化学活性和充放电可逆性,可以用作锂离子电池的高容量负极材料。所制备的Li2.6Co0.4N前10次循环的脱嵌锂容量高达880mAh·g-1。Li2.6Co0.2Cu0.2N最初几个循环的脱嵌锂容量为750mAh·g-1,45次充放电循环后的容量保持率为80%。Li2.6Co0.2Fe0.2N是含有Li2.6Co0.4N的两相或多相混合物,40次充放电循环后脱锂容量为560mAh·g-1,相对第二次脱锂容量的保持率为82%。

关键词: 球磨 , lithium metal nitride , anode material , lithium-ion batteries

纳米锡铜复合氧化物的制备与电化学性能

刘斌 , 胡文胜 , 宋彬 , 贾殿赠

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00729

采用沉淀法制备了作为锂离子电池负极材料的纳米锡铜复合氧化物粉末, 并用X射线衍射对其结构进行了分析、透射电镜对其形貌进行了表征、充放电和循环伏安法等对其电化学性能进行了测试. 结果表明: 采用沉淀法可以制备出颗粒粒度较均匀、尺寸为90nm的锡铜复合氧化物; 充放电30次到50次, 锡铜复合氧化物放电容量由254.4 mAh/g衰减到241.1 mAh/g, 放电容量保持率较高(95%), 说明纳米锡铜复合氧化物具有较高的放电容量和良好的循环性能.

关键词: 纳米锡铜复合氧化物 , precipitation method , anode material

锂离子电池用聚萘负极材料的制备及电化学性能

曾小君 , 徐阳 , 吉鹏 , 陈会琴 , 王航航

高分子材料科学与工程

采用3,4,9,10-二萘嵌苯四酸二酐(PTCTA)为原料,经高温自由基聚合、气相沉积、脱氢、石墨化工艺制得锂离子电池用聚萘(PPN)负极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、激光显微拉曼光谱等检测技术对PPN负极材料的结构和表面形貌进行了分析与表征,研究了PPN作为锂离子电池负极材料的电化学行为.结果表明,PPN负极材料具有类似石墨的多片层结构,电化学测试表明,PPN负极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能;在50 mA/g电流密度下,PPN负极材料首次放电比容量为368.4 mAh/g,经过200圈循环之后,PPN负极材料的放电比容量仍保持在300.3mAh/g.结果显示PPN适用于做锂离子电池负极材料.

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , 聚萘 , 电化学性能

锂钛氧嵌锂负极材料的研究进展

杨建文 , 颜波 , 叶璟 , 李雪

稀有金属材料与工程

目前锂离子电池主要受制于安全性能、大功率性能和制造成本,新型高性能锂钛氧基负极材料有望解决这些问题,在动力型和储能型锂离子电池中获得应用.本文对Li4Ti5O12、LiTi2O4、Li2Ti3O7、Li2Ti6O13等系列锂钛氧嵌锂化合物的晶体结构、电化学性能、制备方法、化学改性、应用研究等方面的重要成果进行了较全面的阐述,并指出了未来研究发展方向.

关键词: 锂钛氧嵌锂化合物 , 负极材料 , 锂离子电池

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