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新型硅碳复合负极材料
负极材料是锂离子电池的主要组成部分，起锂离子存储作用。负极材料的性能直接决定锂离子电池倍率性能和循环性能。目前商用化的负极材料主要为石墨，受到理论比容量的限制，石墨材料已无法满足锂离子电池能量密度的持续发展。硅材料由于其高储锂容量、适中的对锂电位等性能优势和资源丰富、成本低等商业优势，受到锂电行业追捧。经过长期的开发，硅负极已部分应用到高能量电池负极中。目前锂电行业中，硅材料主要以较小比例（~5%）硅负极与碳复合后，再与石墨混合使用，贡献较低，且循环性能差，未能全
厦门大学
2021-01-12
新型硼基锂电负极材料
首先设计合成了 Fe2B 间隙化合物，其中包含一维硼链结构和高导电的 Fe 主体网络，该化合物表现出与纯硼截然不同的电化学性质， 1400 次循环后基于 B 计算的容量可达 10700 mA h/g 。高导电的 Fe 基质和高分散的一维硼链结构首先激活了部分 B 的储锂潜能，并且在循环反应过程中 Fe 基质不断将硼链分散成单原子，从而实现了更高效的储能。然而，由于间隙化合物中 B 的质量含量过低，材料整体容量不符合实际需求。研究者随后通过热力学计算发现 B2O3 与锂发生电化学反应的标准吉布斯自由能变仅为 -489 kJ/mol ，即发生该反应的逆反应发生仅需克服 489 kJ/mol ，远小于可逆负极材料 Fe2O3 和 SnO2 。
北京大学
2021-04-11
一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料制备方法
本发明公开了一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料 的制备方法，属于电池领域，钒酸锂负极材料为核壳结构，其核部为 钒酸锂，其壳部为包覆层，钒酸锂为纳米级颗粒或者为纳米级颗粒形 成的微米级的二次颗粒，所述包覆层厚度为 2～30nm，包覆层包括导 电性包覆层或/和稳定性包覆层。通过化学气相沉积方法以惰性气体为 载气将有机碳源带入高温反应器中，在核部表面形成无定型碳或者石 墨化碳的导电性包覆层。采用真空镀膜、磁控溅射、
华中科技大学
2021-04-14
中国科大研制用于快充锂电池的新型双梯度石墨负极材料
中国科大俞书宏院士团队与姚宏斌、倪勇教授团队合作提出了在不牺牲锂离子电池能量密度的前提下，在石墨负极内部引入颗粒尺寸以及孔隙率的梯度异质分布结构设计，实现了石墨负极快充性能提升。
中国科学技术大学
2022-06-02
一种锂离子/钠离子电池用负极活性材料、负极及电池
本发明提供一种锂离子/钠离子二次电池用负极活性材料、负极 及电池，属于电化学及电池技术领域，负极活性材料包括磷锗化合物， 或/和所述磷锗化合物与单质 P 或/和单质 Ge 所形成的第一复合物，或 /和所述磷锗化合物与导电组元所形成的第二复合物；或/和所述第一复 合物与导电组元所形成的第三复合物。本发明提供的负极包括如上所 述负极活性材料。本发明负极具有比容量高、首次库仑效率高、充放 电电压平台差别小、大电流充放电性能
华中科技大学
2021-04-14
高安全、长寿命锂金属负极材料
近年来，电动汽车、移动终端、航空航天和大规模储能等新能源产业的迅速发展对与之匹配的储能系统的能量密度提出了更高的要求。目前商业化的锂离子电池（尤其是其石墨负极）的实际能量密度已逐渐接近其理论极限值，已经无法满足上述产业的发展需求。因此，发展更加高效的电极材料是新一代高能量密度锂/锂离子电池进一步发展的前提和关键，对推进上述新能源产业的快速发展具有重要意义。锂金属负极因其理论比容量高锂金属负极因其极高的理论比容量（3860 mA h g-1）和最低的电化学电势（-3
厦门大学
2021-01-12
硅基新一代锂电负极材料制备
项目成果/简介:目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。效益分析:陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。
南开大学
2021-04-11
硅基新一代锂电负极材料制备
目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。
南开大学
2021-02-01
一种负极材料、其制备方法及应用
本发明公开了一种负极材料，包括包覆有碳层的氧化锌颗粒及 包覆有碳层的铁酸锌颗粒，氧化锌颗粒和铁酸锌颗粒的粒度均小于 5nm，碳层的厚度为 1～2nm，包覆有碳层的氧化锌颗粒及包覆有碳层 的铁酸锌颗粒堆积形成复合微粒，所述复合微粒中氧化锌颗粒及铁酸 锌颗粒的重量比为 0.35～0.4：1，复合微粒的粒度为 100～300nm，包 覆有碳层的氧化锌颗粒及包覆有碳层的铁酸锌颗粒之间形成孔隙。本 发明制备出的碳包覆锌基复合物氧化物空心八面体负极材料比容量 高，倍率性能好，循环稳定性好。
华中科技大学
2021-04-13
金属锂负极
研究团队通过研究发展了电化学调控的方法，实现对金属锂表面的电化学抛光和SEI膜的原位成膜，不仅获得了大范围原子平整的锂表面，而且构筑了分子尺度均匀光滑的SEI膜。运用AFM力曲线、XPS深度剖析、FTIR和EIS等显微学、谱学和电化学方法等多尺度表征技术对锂负极进行了详尽研究，结果表明该SEI膜呈现出无机物嵌入、有机物交联的软硬相间的多层膜结构特征和明显提升的离子电导率。这种微观平整光滑且兼具刚性和弹性的SEI膜的锂负极，具有优越的电化学性能，对锂枝晶有很好的抑制效果，表现出明显加长的稳定性及对电池电解液的普适性，锂平面电极可在2 mA cm–2（1 mAh cm–2）、100% Li 放电深度（DOD）下稳定循环至少200周且库伦效率高达99%；与硫或者钴酸锂正极材料构成的全电池也同样展现出优越的充-放电循环性能(Nature Communications, 2018, 9, 1339）。
厦门大学
2021-04-11