钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

摘要:钠离子电池(SIBs)凭借其资源循环性和成本优势表现出强大的商业化应用前景。钠离子电池正极材料中的隧道型氧化物具有独特的三维隧道结构,使得Na在充放电过程中能够更加灵敏地脱出和嵌人,这种隧道型氧化物具有优异的循环稳定性,可以充分发挥材料的电化学性能,因而得到广泛关注。本文针对钠离子电池隧道型氧化物正极材料的制备方法及应用进行阐述,并对隧道型氧化物正极材料的掺杂和包覆改性进行介绍,总结了隧道型氧化物正极材料的优缺点,并针对隧道型氧化物的不足提出建议,对未来的研发方向做出展望。

水系锌离子电池性能优化的研究进展

摘要:金属Zn是制备水系可充电电池的理想材料,同时,水系锌离子电池在大规模储能领域具有巨大的发展潜力。但金属 Zn作为电极材料还存在不可控的锌枝晶生长和副反应发生等问题,限制了锌离子电池的库仑效率,严重阻碍了锌基电池的实用化。鉴于此,本文阐述了近年来对水系锌离子电池性能优化策略的研究成果,并从人工保护层、引入添加剂、金属有机骨架(MOF)基作主体、沉积法、隔膜改性等方面对锌离子电池性能优化策略的研究进行分类总结,以期为广大研究者提供相关方面的理论指导。

石油焦锂离子电池负极材料电化学性能研究

摘要:负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素,人造石墨是重要的锂离子电池负极材料。石油焦的热膨胀系数低,空隙度低,灰分、硫、金属元素含量低,导电率高,易石墨化。此次研究选择3 种普通石油焦,并通过石墨化制备人造石墨。对3种石油焦原样和石墨化样品进行分析表征,比较其各种性能,研究石油焦石墨化后的变化,并通过电化学分析验证石油焦石墨化后其性能是否达到商用锂电池负极材料水平。实验结果表明:在2750 ℃石墨化处理后,相较于原石油焦样品,3种石墨化样品结构重排,拥有更明显的规整层状结构;含碳量提升,其他例如氢、氧等杂元素和金属元素含量下降;均显现出较低的电极电位和稳定的充放电平台,首次库伦效率分别为85.00%、78.20%、82.96%。经过150次循环后,比容量分别保持在273.00、259.00、226.20mA/g,库伦效率接近100%,是锂离子电池负极材料的潜在前驱体。

氢环境脆化损伤机理、影响因素及相关问题探讨

摘要:氢能“储运输”装备用金属材料的氢环境脆化损伤一直是材料行业需要重点解决的问题,特别是对于高压储氢装备的长周期安全运行来说,其重要性不言而喻。截至目前,氢环境下材料的脆化损伤机理仍在持续研究中。目前,通过研究氢在材料中的吸附和扩散方式、氢与材料中裂纹萌生和扩展的关系等,初步揭示了不同金属材料的氢脆机理,并通过研究材料种类、氢气压力等因素的影响,提出了氢环境下材料选择的考虑要点。

锂离子电池负极材料技术现状和发展趋势

摘要:锂离子电池在动力电池、消费电子和储能领域应用广泛。负极材料是锂离子电池的重要组成部分,其性能决定了锂离子电池的储能容量、能量密度以及安全性、循环性、倍率性。文中简要概述了锂离子电池的组成和工作原理,归纳总结了负极材料的分类及特点,对石墨负极材料进行了详细介绍,包括其原材料的生产工艺和石墨化过程等,并研判了石墨负极材料的市场需求及技术发展趋势。

盐湖原卤提锂研究进展

摘要:近年来随着新能源汽车和储能电池的迅速发展,锂产品的消耗量日益增大,锂资源的开发与利用受到了高度的关注。目前已工业化提锂方法生产周期长、锂综合回收率低,盐湖提锂产量增长缓慢,难以满足我国新能源产业发展需求。从低锂原卤中直接提锂,可实现低品位锂资源高效利用,对于提高我国战略锂资源的供应具有重要意义。本文根据我国卤水资源特点,概述了可适用于低锂浓度、高镁锂比原卤提锂的吸附法、膜分离法、萃取法以及其他方法,分析了不同技术方法的提锂特点及效果,展望了低锂浓度、高镁锂比原卤提锂技术发展趋势。

磷酸铁锂电池碳纳米管膜加热结构设计及验证

摘要:针对磷酸铁锂电池低温环境下的性能衰减问题,设计开发了一种轻质高强、低压安全、高效节能的磷酸铁锂电池抗低温纤维碳纳米管膜加热功能结构并开展了实验验证。采用热压工艺实现了碳纳米管薄膜与复合材料层合结构的一体化成形。实验验证了FCL(fiber carbon-nanotube film laminated composite)加热器良好的温度均匀性、稳定性以及抗热疲劳性能。开展了低温环境下磷酸铁锂电池加热实验,并与传统的PTC(positive temperature co-efficient)加热器进行了对比分析,结果表明:相较于传统的PTC加热器,FCL加热器质量减轻了59%,能量消耗降低了3. 5%,温升效率提高了26%,功率质量比提升了195%。

镁空气电池阳极研究现状

摘要:镁空气电池作为一种高能量密度和低成本的储能装置,在绿色清洁能源中受到广泛关注,但阳极合金的自腐蚀行为和放电产物等限制了镁空气电池的应用。本文围绕镁空气电池阳极材料,首先总结了镁空气电池的研究现状及当前主要问题,探讨了其优势;然后从体系多元化的角度评述了镁空气电池阳极材料的发展现状,从阳极合金化、塑性变形处理、热处理和电解液优化等方面综述了镁空气电池阳极改性策略。此外,还阐述了晶粒尺寸、第二相和织构等微观结构对镁空气电池性能的影响,最后展望了镁空气电池的发展前景。

退役锂离子电池正极材料的直接修复:研究进展、挑战和展望

摘要:伴随着新能源产业快速发展,锂离子电池生产量急剧增加。因为其有限的使用寿命,未来将迎来锂离子电池退役高峰。高效清洁回收退役锂离子电池,打通新能源产业链的最后一环,对于新能源产业的闭环发展至关重要。目前,针对退役的锂离子电池正极材料主要采用固相法(固相烧结、熔盐法等)以及液相法(水热法、电化学法等)进行直接再生。本文从退役锂离子电池的修复方法出发,简述了其前处理工艺与修复过程的关联,重点阐述了修复方法对于退役正极材料的晶相、缺陷、表界面以及电化学性能等方面的影响。最后,针对退役材料的直接修复方法,进行系列展望,旨在为退役锂离子电池正极材料未来直接修复技术提供有意义的指导。

石榴石型固体电解质体系:离子输运性能调控及其全固态电池研究进展

摘要:全固态锂电池采用固体电解质取代液态电解质,使其具有更高安全性,且有望进一步提高电池的能量密度。而在众多固体电解质中,具有石榴石型结构的立方相Li7La3Zr2O12(LLZO)及其元素掺杂产物由于室温离子电导率较高、电化学窗口较宽、与锂金属稳定等优点,最有可能应用于全固态锂电池中。本文对LLZO 的物相及晶体结构、制备方法、锂离子电导率的提升策略以及其所组装的全固态锂电池等方面进行了详细介绍,并预测了LLZO固体电解质材料进一步提升锂离子电导率的潜在可能以及LLZO所装配的全固态锂电池的发展方向。