锂离子电池负极材料研究

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电池工业第 １３ 卷第 ２ 期Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｂ ａｔｔｅｒｙ Ｉ ｎｄｕｓｔｒｙ２００８ 年 ４ 月锂离子电池纳米负极材料的研究进展饶睦敏， 黄启明， 李伟善（ 华南师范大学 化学与环境学院， 广州 ５１０００６ ）摘要： 纳米材料可望大幅度提离锂离子电池的比能量。综述了近年来锂离子电池纳米负极材料的研 究进展， 包括碳、 锡基纳米材料以及某些金属合金纳米材料； 介绍了各种纳米材料的储锂机理以 硅、 及作为锂离子电池负极材料的优缺点。 关键词： 锂离子电池； 负极材料； 纳米材料 中图分类号： ＴＭ９１２．９ 文献标志码： Ａ 文章编号： １００８－ ７９２３（２００８）０２－ ０１３２－ ０５Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｐｒ ｏｇｒ ｅｓｓ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ ｆｏｒ Ｌｉ－ ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒ ｉｅｓＲＡＯ Ｍｕ－ ｍｉｎ， ＨＵＡＮＧ Ｑｉ－ ｍｉｎｇ， ＬＩ Ｗｅｉ－ ｓｈａｎ（ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０００６， Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒ

复旦大学

博士学位论文

纳米结构氧化物锂离子电池负极材料研究

姓名：姚煜

申请学位级别：博士

专业：物理化学

指导教师：余爱水

2012-04-06

摘要

锂离子电池由于有高能量密度、高输出电压、无记忆效应和无环境污染等优点，得到越来越多的应用。不仅仅可以应用于各种便携式电子设备，在作为电动汽车动力电源和太阳能、风能等新能源的储能设备方面都有很大应用前景。目前商业化的锂离子电池广泛使用的负极主要是石墨类材料。但石墨理论容量低且有安全性问题，因此高理论容量、安全性好的新型负极材料得到越来越多的关注。氧化物负极材料具有理论容量高、循环性能好、安全性能高等优点，是替代石墨作为锂离子电池负极的理想材料，但导电性差、不可逆容量大和充放电前后体积变化大等问题制约其得到实际应用。研究表明，通过纳米化、碳包覆和形貌控制等方法可以提高材料导电性，缓解充电时的体积膨胀，改善材料的电化学性能。本论文采用碳包覆、化学沉积和水热等方法制备了氧化物纳米材料，利用ｘ．射线衍射（Ⅺｍ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）等技术分析材料的形貌和结构等物理特征，采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱等技术测试材料的电化学性能，并探讨了材料的结构和形貌与电化学性能之间的关系。主要研究内容和结果

基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展精品文档，超值下载

院系：材料科学系

专业：材料学 姓名：雷冰冰 学号：14210300023

基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展

摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点，广泛应用于便携式电子设备领域，逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命，需要进一步开发新的负极材料。由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。

关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯

前言：相比其他可充二次电池，锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点，被广泛应用于便携式电子设备中。近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求，

锂离子电池正极材料

锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正、负极材料、电解质、隔膜等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。2013年第九期《产业趋势》中，我们曾为读者展示过几种主要的锂离子电池负极材料，本期我们将对锂离子电池正极材料进行介绍。

衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：

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正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压 锂离子能够在正极材料中大量、可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有较高的比容量

在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化，以保证电池良好的循环性能

在锂离子的嵌入/脱嵌过程中，正极的氧化还原电位变化应尽可能小，使电池能够平稳地充放电

正极材料应有较高的电导率和锂离子扩散系数，便于电池快速充放电 正极材料不与电解质等发生附反应 价格便宜，对环境无污染

目前获得广泛应用的锂离子电池正极材料体系主要包括钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4/ LiMnO2）、锂镍锰钴氧三元材料（LiNixC

锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总

(2009-07-11 09:28:25)

一般而言,锂离子电池有三部分构成:1.锂离子电芯；2.保护电路(PCM)；3.外壳即胶壳。 分类

从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA 998,8088,NOKIA的大部分机型 1.外置电池

外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种: 1.1超声波焊接 外壳

这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样

处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了

新型硅负极材料在锂离子电池中的应用研究

吴孟涛

天津巴莫科技股份有限公司

当今社会便携式可移动电子设备的高速发展极大的刺激了市场对重量轻体积小容量和能量密度更高的锂离子电池的需求。目前商业化锂离子电池都是以碳基材料作为负极的，但由于石墨负极的可逆容量只有372mAh/g (LiC6)，严重限制了未来锂离子电池的发展，所以研发下一代锂离子电池负极材料成为新的热点。人们发现在Li22Si5中硅的恒流理论容量达到了4200mAh/g，是极具开发潜力的锂离子负极材料。但这种材料的缺点也很突出：在嵌锂和脱锂过程中材料体积会发生膨胀，微观结构发生改变而导致在嵌锂脱嵌过程中电极的断裂和损耗[1]。虽然不少文献提出了很多改进方法但由于制备出的硅薄膜材料厚度较薄，不适宜商业化生产。为了使硅负极可以应用于实际生产，我公司以无定形硅薄膜溅射在铜箔上成功制备出了厚度大于1μ的硅薄膜负极材料并与市场上的LiCoO2制成电池进行了一系列循环和倍率性能测试。

1 实验：

硅薄膜是以物理溅射的方法在表面粗糙的铜箔上的[2]。表面形貌分析应用的是HRTEM(FEI Tecnai20).制备出的硅薄膜材料在80℃下真空干燥24h，与市场上销售的LiCoO2在手套箱中组成202

锂离子电池材料的研究及进展

前言：锂离子电池作为最新一代蓄电池，具有比能量高、工作温度范围宽、存储寿命长、工作电压高且平稳、无记忆效应、环境友好等特点，已广泛应用于移动电话，笔记本电脑、小型摄像机等电子设备中。发展高能锂离子电池关键技术之一是其材料的研发。下面主要介绍锂离子电池的正极材料，负极材料，电解质的研究及进展。

理想的锂离子电池电极材料(即锂离子嵌基材料)

1、在整个电极过程中，G值的变化要小，以保证电极输出电位的平稳；对于正极材料，要求 |G|较大，以提供较高的电极电位。

2、充放电过程中结构稳定，可逆性好，保证电池的循环性能良好。

3、锂离子在电极材料中的扩散系数高，以确保电极过程的动力学因素，从而使电池适用于较高的充放电倍率，满足动力型电源的需要。

4、电极活性物质的电化当量小，并且可以可逆脱出的锂离子量要大，以保证电极材料具有较高的能量密度。

5、材料的振实密度大，以保证材料具有较高的体积比容量。 6、在电解液中的化学稳定性好，溶解度低。 7、具有较高的电子导电性。

8、材料合成容易。

9、资源丰富，价格低廉，对环境无污染。

锂离子电池正极材料

锂离子电池正极材料在改善电池容量方面起着非常重要的作用，在所

高容量硅/碳复合材料在锂离子电池负极中的研究

【摘要】锂离子电池正得到越来越广泛的应用，已成为21世纪极具发展潜力的新型化学电源。目前，锂离子电池广泛采用的石墨类碳负极材料的理论储锂容量较低（石墨为372mah/g），因此开发新型高性能负极材料已成为当前的研究热点。本文采用高比容量的硅为主要活性体，采用体积效应小、循环稳定性好的碳为载体，通过高温热解以及水热等方法制备了新型的硅/碳复合材料，并对其电化学性能进行了研究。复合材料电极电化学测试显示，循环30次其可逆容量仍保持在600mah/g以上。优异的电化学性能主要归因于纳米硅颗粒处于无定形碳基体中对其体积变化具有良好的缓冲作用及纳米硅周围的石墨类碳相对于导电性的改善。

【关键词】锂离子电池；负极材料；硅/碳复合材料；高温热解；水热

当今社会，信息、能源和新材料在全球范围内成为重要的发展方向和支柱产业。在社会不断进步的同时，能源和环境问题已成为可持续发展的关键。伴随着全球逐渐减少的不可再生能源和日益严峻的环境问题，新能源的开发和应用刻不容缓。化学电源具有能量转换效率高、能量密度高、无噪声污染、可随意组合，随意移动等特点[1-3]。随着电子和信息产业的快速发展，移动通讯、数字处理机、便携式计算机

高容量硅/碳复合材料在锂离子电池负极中的研究

【摘要】锂离子电池正得到越来越广泛的应用，已成为21世纪极具发展潜力的新型化学电源。目前，锂离子电池广泛采用的石墨类碳负极材料的理论储锂容量较低（石墨为372mah/g），因此开发新型高性能负极材料已成为当前的研究热点。本文采用高比容量的硅为主要活性体，采用体积效应小、循环稳定性好的碳为载体，通过高温热解以及水热等方法制备了新型的硅/碳复合材料，并对其电化学性能进行了研究。复合材料电极电化学测试显示，循环30次其可逆容量仍保持在600mah/g以上。优异的电化学性能主要归因于纳米硅颗粒处于无定形碳基体中对其体积变化具有良好的缓冲作用及纳米硅周围的石墨类碳相对于导电性的改善。

【关键词】锂离子电池；负极材料；硅/碳复合材料；高温热解；水热

当今社会，信息、能源和新材料在全球范围内成为重要的发展方向和支柱产业。在社会不断进步的同时，能源和环境问题已成为可持续发展的关键。伴随着全球逐渐减少的不可再生能源和日益严峻的环境问题，新能源的开发和应用刻不容缓。化学电源具有能量转换效率高、能量密度高、无噪声污染、可随意组合，随意移动等特点[1-3]。随着电子和信息产业的快速发展，移动通讯、数字处理机、便携式计算机

锂离子电池概况

由于日益紧迫的能源与环境保护压力，许多国家竞相开发绿色能源技术，其中尤其以电动汽车应用为代表的动力锂离子电池领域发展最为迅速。国内外企业都紧盯着这一大蛋糕，纷纷投入资金和人力进行研究并逐步实现产业化，希望能在未来获得巨大的收益回报。为此，我们特别约请业内专家及厂商代表，请他们畅谈未来动力锂离子电池的发展前景及如何把握市场机遇。

动力锂离子电池目前的发展现状？

·我国的锂离子电池研究发项目一直是国家“863”的重点项目，大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有多个，均已形成大规模生产。 ·动力锂离子电池目前正处于产业的导入期。 黄学杰

长期以来，许多发达国家把电动汽车列为主要攻克的目标，美国支持多个国家实验室和企业一起承担车用锂离子电池的开发工作。欧盟则制定了高比能量蓄电池的发展计划，采用规划和计划的手段，保证了基础研究的连续性，并不断产生出阶段成果。日本在锂离子电池领域具有垄断地位，索尼、三洋电机、松下电池、NEC等著名公司都建有大规模锂离子电池生产厂，而且大多数制造商除了保持和扩大原有品牌的产量外，都在利用各自的优势开拓锂离子动力电池新产品。总的来看，日本仍然是动力锂离子电池