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电池材料单颗粒分析方法

硅酸盐学报 2022年第1期50卷 185-193页

作者：徐为邹国强侯红帅纪效波中南大学化学化工学院长沙410083

相比于构建多孔电极的传统测试方法,从单个颗粒尺度直接对电池材料进行研究可以获取材料的本征特性,有助于更加深入的理解材料的电化学反应机制。讨论了几种单颗粒分析方法在电池材料研究中的应用,包括微电流固定接触法、单颗粒碰撞法... 详细信息

相比于构建多孔电极的传统测试方法,从单个颗粒尺度直接对电池材料进行研究可以获取材料的本征特性,有助于更加深入的理解材料的电化学反应机制。讨论了几种单颗粒分析方法在电池材料研究中的应用,包括微电流固定接触法、单颗粒碰撞法、微流控分析法以及光谱学单颗粒分析法,并对单颗粒分析方法的前景进行了展望。

关键词：二次离子电池电极材料电化学光谱学

电流置换法制备锡中空纳米结构锂离子电池负极材料

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电流置换法制备锡中空纳米结构锂离子电池负极材料

作者：侯红帅天津大学

学位级别：硕士

目前，便携式电子设备和电动车的快速发展需要高容量、长寿命的锂离子电池，而商品化锂离子电池石墨负极材料的理论比容量只有372mAhg-1，已不能满足当前发展高容量、长寿命锂离子电池的要求。金属锡能与锂形成Li4.4Sn合金，具有高的质... 详细信息

目前，便携式电子设备和电动车的快速发展需要高容量、长寿命的锂离子电池，而商品化锂离子电池石墨负极材料的理论比容量只有372mAhg-1，已不能满足当前发展高容量、长寿命锂离子电池的要求。金属锡能与锂形成Li4.4Sn合金，具有高的质量比容量（约990mAhg-1），是石墨的2.6倍，因而锡负极材料引起了广泛的关注。然而，锡在与锂合金化过程中会发生严重的体积膨胀，产生机械应力，导致活性材料粉化剥落，电极性能迅速下降。中空结构材料因具有内部空腔、密度低、表面积和表面渗透性大等优势而被广泛应用于锂离子电池领域。中空结构缩短了锂离子传输路径、增大了储锂空间，有利于提高电池容量。而且，中空结构内部空腔可以缓解体积膨胀，避免电极材料的粉化和团聚，增强电池的循环性能。本论文设计并制备零维中空纳米颗粒和三维中空纳米管阵列两种中空纳米结构，研究零维中空结构和三维中空结构对锂离子电池循环性能的影响。利用化学还原法制备Ni纳米颗粒（NiNPs），以NiNPs为模板，利用电流置换反应制备零维Sn中空纳米颗粒（SnHNPs），并将其用于锂离子电池负极。扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）表征了样品的形貌、结构和组成，证实了Sn中空结构的形成。电化学测试表明，SnHNPs具有良好的循环性能，循环50次后，其比容量仍保持在406.6mAhg-1，而实心Sn纳米颗粒（SnNPs）比容量仅为63.1mAhg-1，中空结构缓解了体积膨胀，显著提高了Sn负极的循环性能。利用电沉积法制备Ni纳米线阵列（NiNWs），以NiNWs为模板，利用电流置换反应制备三维Sn纳米管阵列（SnNTs），并将其用于锂离子电池负极。SEM、TEM、XRD表征了样品的形貌、结构和组成，证实了SnNTs中空结构的形成。电化学测试表明，SnNTs具有更好的循环性能，循环100次后，其比容量仍保持在402.5mAhg-1，远高于Sn纳米线（SnNWs）的比容量（98.7mAhg-1）。中空结构和三维阵列结构显著提高了Sn负极的循环性能。

关键词：锂离子电池负极电流置换 Sn中空纳米颗粒 Sn纳米管

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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高熵电化学储能材料的研究进展与新机遇

硅酸盐学报 2022年第1期50卷 174-184页

作者：梅雨陈军邓文韬邹国强侯红帅纪效波中南大学化学化工学院长沙410083

能源革命中的新范式对电化学储能技术提出了更高的要求,而储能材料是电化学储能技术发展的关键。近年来,高熵作为一种新兴的材料设计策略,极大地扩展了电化学储能材料设计空间,有望用于突破当前电化学储能材料综合性能瓶颈,为电化学储... 详细信息

能源革命中的新范式对电化学储能技术提出了更高的要求,而储能材料是电化学储能技术发展的关键。近年来,高熵作为一种新兴的材料设计策略,极大地扩展了电化学储能材料设计空间,有望用于突破当前电化学储能材料综合性能瓶颈,为电化学储能技术发展提供新动力。重点介绍了高熵电化学储能材料在锂离子电池、钠离子电池以及超级电容器电极材料方面的研究进展;简述了高熵材料的基本概念,主要包括高熵的定义与相关效应。从高熵的视角,总结了相关效应对电化学储能材料结构特性及性能的影响规律。最后,总结了对未来高熵电化学储能材料发展所带来的新机遇与新挑战提出了个人理解。

关键词：高熵电化学储能材料锂离子电池钠离子电池超级电容器

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无机钠离子电池固体电解质研究进展

物理化学学报 2020年第5期36卷 75-82页

作者：徐来强李佳阳刘城邹国强侯红帅纪效波中南大学化学化工学院长沙410083

地球上钠资源储量丰富、成本低廉,使得钠电池吸引了越来越多研究者的关注。传统的基于有机溶剂电解液体系的钠电池在安全方面存在不足。固态钠离子电池能够有效解决安全的问题,增加电池的安全性能。固态钠离子电池是一种很有前景的储能... 详细信息

地球上钠资源储量丰富、成本低廉,使得钠电池吸引了越来越多研究者的关注。传统的基于有机溶剂电解液体系的钠电池在安全方面存在不足。固态钠离子电池能够有效解决安全的问题,增加电池的安全性能。固态钠离子电池是一种很有前景的储能方式。钠离子固体电解质主要有Na-β-Al2O3、钠超离子导体(NASICON)、硫化物、聚合物以及硼氢化物这几类。无机固体电解质相对于聚合物固体电解质,离子电导率有优势。本文总结了三种常见的无机钠离子固体电解质:Na-β-Al2O3、NASICON、硫化物的研究进展,从离子电导率和界面稳定性等方面阐述了近年来的发展。

关键词：固态钠离子电池安全无机钠离子固体电解质离子电导率界面

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碳材料的结构设计及储钠性能研究

碳材料的结构设计及储钠性能研究

第三届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会

作者：侯红帅湖南省长沙市岳麓区中南大学新校区化学化工学院

碳材料来源丰富、成本低廉、无毒且稳定性好,已被成功应用于锂离子电池等能量存储与转换系统中。由于钠离子半径较大,钠离子难以插入到石墨层间形成石墨层间化合物,因此,用于锂离子电池负极的传统商业化石墨不能直接用于钠离子电池。针...

碳材料来源丰富、成本低廉、无毒且稳定性好,已被成功应用于锂离子电池等能量存储与转换系统中。由于钠离子半径较大,钠离子难以插入到石墨层间形成石墨层间化合物,因此,用于锂离子电池负极的传统商业化石墨不能直接用于钠离子电池。针对这一问题,本研究旨在设计合成具有更多储钠活性位点的无定形碳材料,以开发电化学性能优良的钠离子电池碳负极材料。以小分子醛/酮为碳源合成碳点(1.5-5 nm),经熔盐辅助热处理碳点构建一维、二维、三维碳材料,并辅以杂原子掺杂,通过结构设计、表面修饰,实现储钠性能的提升。

关键词：

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碳点在钠离子电池中的应用

发光学报 2021年第8期42卷 1182-1195页

作者：郭瑞婷李林项赢尔李硕邹国强侯红帅纪效波中南大学化学化工学院湖南长沙410083

碳点是一类新兴的碳材料,由于其超小的尺寸、丰富的可控表面官能团、良好的生物相容性、无毒性和光致发光等特点,自发现以来得到了广泛研究,逐渐被应用于各种领域。近年来,碳点在新一代电池中的应用受到了广泛关注,针对碳点在钠离子电... 详细信息

碳点是一类新兴的碳材料,由于其超小的尺寸、丰富的可控表面官能团、良好的生物相容性、无毒性和光致发光等特点,自发现以来得到了广泛研究,逐渐被应用于各种领域。近年来,碳点在新一代电池中的应用受到了广泛关注,针对碳点在钠离子电池电极材料方面的应用优势和存在的挑战,本文以碳点衍生碳材料、碳点对电极材料的表面修饰和形貌调控为脉络,系统总结了碳点在钠离子电池电极材料方面的应用,探讨了碳点在电极材料构筑方面起到的关键作用,分析了碳点在钠离子电池应用中存在的挑战与未来的发展方向。本综述旨在为碳点在新一代储能电池方面的应用研究提供一定的参考和依据。

关键词：碳点钠离子电池衍生碳材料表面修饰形貌调控

碳量子点调控设计中空结构碳及其储钾性能研究

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碳量子点调控设计中空结构碳及其储钾性能研究

电化学法构建功能材料及其在储能器件中的应用

2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会

作者：侯红帅湖南省长沙市岳麓区中南大学新校区化学化工学院

由于钾元素无毒、储量丰富、具有较低的电极电势(-2.93 V ***)等优点,钾离子电池可在保证低成本的同时具有较高的工作电压及能量密度,所以在新兴的二次电池技术中,钾离子电池具有较高的实际应用前景。传统的石墨负极在形成钾插层化合物...

由于钾元素无毒、储量丰富、具有较低的电极电势(-2.93 V ***)等优点,钾离子电池可在保证低成本的同时具有较高的工作电压及能量密度,所以在新兴的二次电池技术中,钾离子电池具有较高的实际应用前景。传统的石墨负极在形成钾插层化合物时可以表现出279 mAh g-1的理论容量,但因为石墨长程有序的紧密结构,在储钾过程中表现出较

关键词：

来源： cnki会议评论

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电化学法构建功能材料及其在储能器件中的应用

Influences of transition metal on structural and electrochemical properties of Li[Ni_xCo_yMn_z]O_2(0.6≤x≤0.8) cathode materials for lithium-ion batteries

中国化学会第三届中国能源材料化学研讨会

作者：侯红帅邹国强纪效波中南大学化学化工学院

电化学法可广泛应用于纳米材料的合成,与其它化学法或物理方法相比,电化学法具有工艺灵活、成本低及效率高等优势,在科学研究工作及工业应用中都具有重要意义。采用电化学阴极剥离法在季铵盐有机溶液及室温离子液体中制备了缺陷较少的...

电化学法可广泛应用于纳米材料的合成,与其它化学法或物理方法相比,电化学法具有工艺灵活、成本低及效率高等优势,在科学研究工作及工业应用中都具有重要意义。采用电化学阴极剥离法在季铵盐有机溶液及室温离子液体中制备了缺陷较少的磷烯及石墨烯,揭示了相关电化学过程。以钴、镍、

关键词：

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2016年第5期26卷 1396-1402页

作者：潘成迟朱裔荣杨应昌侯红帅景明俊宋维鑫杨旭明纪效波中南大学化学化工学院有色金属资源化学教育部重点实验室长沙410083

Li[NixCoyMn2]O2（0.6≤x≤0.8） cathode materials with a typical hexagonal α-NaFeO2 structure were prepared utilizing a co-precipitation *** is found that the ratio of peak intensities of（003） to（104） observed from X-ray diffraction（XRD）increases with decreasing the Ni content or increasing the Co *** scanning electron microscopy（SEM） images reveal that the small primary particles are agglomerated to form the secondary *** the Mn content increases,the primary and secondary particles become larger and the resulted particle size for the Li[Ni（0.6）Co（0.2）Mn（0.2）]O2 is uniformly distributed in the range of100-300 *** the initial discharge capacity of the Li/Li[NixCoyMn2]O2 cells reduces with decreasing the Ni content,the cyclic performance and rate capability are improved with higher Mn or Co *** Li[Ni（0.6）Co（0.2）Mn（0.2）]O2 can deliver excellent cyclability with a capacity retention of 97.1%after 50 cycles.

关键词： Li[NixCoyMnz]O2 electrochemical performance cathode material lithium-ion battery