山西煤化所在鋰離子電池硅/碳負極材料研發方面取得進展
時間:2020-04-01 08:38來源:山西煤炭化學研究所 作者:綜合報道
點擊:
次
在加速能源使用形式由化石能源向清潔能源轉變的戰略背景下，鋰離子電池（LIB）憑借其高能量密度、高功率、長循環壽命、較高的工作電壓、放電平穩、寬工作溫度范圍、無記憶效應和安全性能較好等綜合優勢，在實現環保而高效的儲能及轉化方式方面顯得尤為重要。作為鋰離子電池的重要組成部分，負極自身的性能直接影響著整個電池體系的性能。
近年來，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員宋燕及其帶領的科研團隊，通過對碳基及硅基負極材料進行結構設計，有效構筑了一系列電極材料，實現了材料比容量、循環穩定性和倍率性能的顯著提升。基于商業負極材料石墨在結構以及容量方面的局限性，團隊進行了多方嘗試，如圖1。以天然石墨鱗片以及瀝青焦炭為原料，通過熱壓燒結的方式制備了石墨碳與多孔納米碳共存的鎳摻雜中空納米碳負極材料（Carbon,2013,64:537-556;Electrochimica Acta, 2013,112:394-402；專利授權號201210363338.4）。隨后，團隊以瀝青為原料通過加壓縮聚的方式制備了類石墨片層碳，此材料作為負極材料時不僅具備石墨的強穩定性，其容量值也得到了提升（專利申請號202010121400.3）。針對硅基負極材料循環穩定性差的特性，團隊利用靜電作用在硅納米顆粒表面吸附陽離子表面活性劑來實現核殼雙層保護，減弱并限制硅膨脹時應力對材料結構造成的破壞（Chemistry-A European Journal,2017,23:2165-2170；專利授權號 201610580560.8和201610580586.2）。為進一步調控硅基雙包覆結構的性能，采用硬模板法引入空腔來緩和硅的體積變化，實現提高容量以及循環穩定性雙層目標（Electrochimica Acta,2019,295:75-81），如圖2。
鑒于石墨材料高穩定性以及硅高比容量的特性，制備了膨脹石墨與硅的復合電極，硅納米顆粒與石墨片層之間形成典型的三明治結構，改善了材料的電子傳導特性，其表現出較為良好的性能（Carbon,2014,72:38-46）。在此基礎上，對膨脹石墨酸化并加入硅烷偶聯劑，實現硅納米顆粒在石墨片層之間的均勻分散，制備的復合電極片在0.4 A/g電流密度下循環450次后依然有接近800 mAh/g的比容量（Journal of Power Sources, 2018, 385:84-90；專利授權號201610993853.9）。
以上工作得到國家自然科學-山西省低碳聯合重點基金以及山西省自然科學基金的支持。
圖1 碳基負極材料的結構設計形貌圖
圖2 硅基負極材料的結構設計示意圖及電化學性能圖
圖3 硅碳復合結構設計形貌圖及其電化學性能圖
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.astra-soft.com
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.astra-soft.com
猜你喜歡
-
上海硅酸鹽所在鋰金屬電池負極的MOF衍生涂層及其電鍍傳質模式研究中取得系列進展
2021-05-17 08:39 -
寧波材料所在高比能鋰金屬負極保護方面取得系列進展
2020-05-26 09:18 -
上海硅酸鹽所在鋰氧氣電池碳基復合正極載體材料研究中取得進展
2020-05-11 09:34 -
中科院理論物理所在鋰離子電池固體-電解液界面層特性研究中取得進展
2020-02-12 13:32 -
青島能源所在新型長壽命高電壓鋅二次電池研究方面取得進展
2019-12-14 15:59 -
山西煤化所燃料電池催化劑設計研究取得進展
2019-08-25 17:57 -
上海硅酸鹽所在鋰金屬電池負極界面改性研究中取得系列進展
2019-06-13 10:55 -
中科院化學所在高性能鋰離子電池電極材料研究中取得進展
2019-06-05 10:09 -
青島能源所在下一代高能鋰電池電解液和黏結劑領域取得進展
2018-12-10 11:45 -
上海硅酸鹽所在高比能有機鎂電池研究中取得進展
2018-04-27 13:31
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
上海硅酸鹽所在鋰金屬電池負極的MOF衍生涂層及其電鍍傳質模式研究中取得系列進展
2021-05-17 08:39 -
寧波材料所在高比能鋰金屬負極保護方面取得系列進展
2020-05-26 09:18 -
上海硅酸鹽所在鋰氧氣電池碳基復合正極載體材料研究中取得進展
2020-05-11 09:34 -
中科院理論物理所在鋰離子電池固體-電解液界面層特性研究中取得進展
2020-02-12 13:32 -
青島能源所在新型長壽命高電壓鋅二次電池研究方面取得進展
2019-12-14 15:59 -
山西煤化所燃料電池催化劑設計研究取得進展
2019-08-25 17:57 -
上海硅酸鹽所在鋰金屬電池負極界面改性研究中取得系列進展
2019-06-13 10:55 -
中科院化學所在高性能鋰離子電池電極材料研究中取得進展
2019-06-05 10:09
本月熱點
-
2020年鋰電池行業研究報告
2021-05-11 11:24 -
突發｜深圳一鋰電企業停止經營、解散員工！
2021-05-11 10:02 -
4月我國動力電池裝車量同比上升134.0%
2021-05-13 08:26 -
如何看待Pack內鐵鋰和三元混用
2021-06-01 09:25 -
可充電中性鋅空氣電池：進展，挑戰和未來
2021-05-19 10:59 -
揭開贛鋒鋰業的家底
2021-06-03 09:46 -
“電池荒”來襲，生產純電動汽車的車企要被卡脖子了？
2021-06-01 21:22 -
關于征集《鋰離子電池用連續式真空干燥系統技術規范》等兩項行業標準的函）征求意見程序
2021-05-31 22:53
企業微信號
微信公眾號