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降低“死锂”残留,提高硅负极首圈库仑效率

物理化学学报 2020年第7期36卷 11-12页

作者：郭玉国中国科学院化学研究所北京100190

锂离子电池硅负极的理论容量(4200m Ah·g^-1)超过商用石墨负极的十倍(372 m Ah·g^-1),但循环中巨大的体积变化制约了其发展1,2。过去十多年,随着各种纳米硅负极结构的提出,极大地缓解了体积膨胀带来的问题。但纳米硅负极的高比表面积... 详细信息

锂离子电池硅负极的理论容量(4200m Ah·g^-1)超过商用石墨负极的十倍(372 m Ah·g^-1),但循环中巨大的体积变化制约了其发展1,2。过去十多年,随着各种纳米硅负极结构的提出,极大地缓解了体积膨胀带来的问题。但纳米硅负极的高比表面积同时也带来了较低的首圈库仑效率(50%-85%)的问题3,4,制约了其商业化应用进程。

关键词：锂离子电池硅负极理论容量石墨负极商业化应用体积膨胀体积变化库仑效率

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提升SiO基材料首次库仑效率的研究进展

电池 2022年第4期52卷 462-466页

作者：黄青索艳格石先兴崔王君湖北第二师范学院化学与生命科学学院植物抗癌活性物质提纯与应用湖北省重点实验室湖北武汉430205 浙江科技学院能源与环境系统工程系浙江杭州310023 江苏思源电池技术有限公司上海201100

针对氧化硅(SiO)负极首次库仑效率低的问题,梳理近年来对SiO材料补锂技术的研究,包括超薄锂带压延法、固相预锂法、化学液相预锂法、稳定锂金属粉末(SLMP)预锂法、锂合金热还原法和镁热还原法等。分析不同补锂技术的原理,对比各自的优... 详细信息

针对氧化硅(SiO)负极首次库仑效率低的问题,梳理近年来对SiO材料补锂技术的研究,包括超薄锂带压延法、固相预锂法、化学液相预锂法、稳定锂金属粉末(SLMP)预锂法、锂合金热还原法和镁热还原法等。分析不同补锂技术的原理,对比各自的优势及不足,认为锂合金热还原法和镁热还原法可提升SiO的首次库仑效率,具有可精准控制和稳定性高的优点。这两种方法对环境要求相对较低,适合大规模生产,有望成为未来主要的补锂技术,可推动SiO在高比能量锂离子电池中的应用。

关键词：提升氧化硅(SiO) 锂离子电池库仑效率

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锂-氧电池取得技术突破实现四电子转化及库仑效率近100％

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电力建设 2018年第10期39卷 I0002-I0002页

加拿大滑铁卢大学Linda Nazar教授宣布，其研究团队首次实现四电子转换，该技术将实现锂一氧电池的电子存储容量翻番。Nazar团队将有机电解质转化为硝酸锂／硝酸钾的无机熔盐，旨在提升其化学稳定性和导电率。此外，该团队利用双功能金... 详细信息

加拿大滑铁卢大学Linda Nazar教授宣布，其研究团队首次实现四电子转换，该技术将实现锂一氧电池的电子存储容量翻番。Nazar团队将有机电解质转化为硝酸锂／硝酸钾的无机熔盐，旨在提升其化学稳定性和导电率。此外，该团队利用双功能金属氧化物催化剂替代了多孔碳阴极，提升了电池容量的同时降低了过电势。

关键词：电子转换硝酸锂氧电池库仑效率转化技术金属氧化物催化剂 Linda

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锂离子电池荷电状态预测方法研究

北京理工大学学报 2012年第2期32卷 125-129,145页

作者：李司光张承宁北京理工大学机械与车辆学院北京100081 陕西汽车集团有限责任公司陕西西安710200

针对电动汽车锂离子动力电池组能量管理中的荷电状态(SOC)预测问题,提出一种根据SOC及电流(SOC-I)计算库仑效率的方法,并建立电池SOC、充放电电流及充放电库仑效率的关系.以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法为基础,采用自适应无迹卡尔曼滤波(AU... 详细信息

针对电动汽车锂离子动力电池组能量管理中的荷电状态(SOC)预测问题,提出一种根据SOC及电流(SOC-I)计算库仑效率的方法,并建立电池SOC、充放电电流及充放电库仑效率的关系.以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法为基础,采用自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法预测电池SOC,并将提出的库仑效率计算方法与UKF算法相结合构造了SOC-I-AUKF算法,该算法在预测过程中不断调整库仑效率、系统噪声协方差以及量测噪声协方差,以实现系统状态最优化预测.实验结果表明,SOC-I-AUKF算法有较好的SOC预测效果,与UKF算法相比,其SOC预测绝对误差、相对误差和平均误差水平都有显著提高.

关键词：锂离子电池荷电状态(SOC) 库仑效率自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)

层状-尖晶石复合正极材料LiNi_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.25)的制备与性能

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第8期46卷 2831-2836页

作者：高彦涌刘云建郭长庆窦爱春江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

以共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75（OH）2,并以Ni0.25Mn0.75O2.25（OH）2为前驱体,在不同温度下与Li2CO3烧结制备LiNi0.25Mn0.75O2.25。利用X线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对不同温度下制备材料的结构和形貌进行表征。研... 详细信息

以共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75（OH）2,并以Ni0.25Mn0.75O2.25（OH）2为前驱体,在不同温度下与Li2CO3烧结制备LiNi0.25Mn0.75O2.25。利用X线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对不同温度下制备材料的结构和形貌进行表征。研究结果表明：制备的材料LiNi0.25Mn0.75O2.25均具备层状和尖晶石型结构。800℃下制备的样品具有最好的电化学性能。在2.0-4.8 V电压范围内,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量达到250 mA·h/g,首次库仑效率为90.9%,循环50次后的容量保持率达到95.9%,10C放电比容量达到69 mA·h/g。800℃下制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。

关键词：锂离子电池层状-尖晶石复合正极材料库仑效率电化学性能

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2@V_2O_5核壳复合材料的制备及其电化学性能

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无机材料学报 2014年第3期29卷 257-263页

作者：聂文波肖其昌王京亮雷钢铁肖启振李朝晖湘潭大学化学学院环境友好化学与应用教育部重点实验室湘潭411105

采用溶胶-凝胶技术在富锂锰基固溶体Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2表面包覆V2O5,制备了Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2@V2O5核壳复合材料。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察其形貌,X射线衍射(XRD)分析确定其结构。结果显示,结晶态的V2O5... 详细信息

采用溶胶-凝胶技术在富锂锰基固溶体Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2表面包覆V2O5,制备了Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2@V2O5核壳复合材料。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察其形貌,X射线衍射(XRD)分析确定其结构。结果显示,结晶态的V2O5均匀包覆在类球形Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2颗粒表面,Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2材料的晶体结构在包覆前后保持不变。X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,该核壳复合材料首次充电时,锂离子嵌入V2O5包覆层。电化学测试结果表明,表面包覆15%V2O5的核壳复合材料具有最佳的电化学性能:0.1C倍率下放电比容量为276 mAh/g,首次充放电库仑效率达到94%,50次循环后容量保持率达89%。

关键词：富锂锰基固溶体表面包覆核壳结构库仑效率锂离子电池

纳米Si掺杂SiOx-Si@C@碳纳米管复合负极材料的制备及性能

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复合材料学报 2020年第8期37卷 1989-1996页

作者：李文超唐仁衡肖方明黄玲王英广东省稀土开发及应用重点实验室广州510650 广东省稀有金属研究所广州510650

在对氧化亚硅(SiO)材料进行表面碳包覆和添加导电材料的基础上,掺杂少量纳米Si进一步提高其首次充放电容量和首次库仑效率。采用XRD、SEM、TEM、Raman、FTIR分析材料的物相结构和微观形貌,通过恒流充放电测试仪分析复合材料的电化学性... 详细信息

在对氧化亚硅(SiO)材料进行表面碳包覆和添加导电材料的基础上,掺杂少量纳米Si进一步提高其首次充放电容量和首次库仑效率。采用XRD、SEM、TEM、Raman、FTIR分析材料的物相结构和微观形貌,通过恒流充放电测试仪分析复合材料的电化学性能。结果显示,纳米Si质量为SiOx质量10%的复合材料(SiOx-Si@C@碳纳米管(CNTs)-10)的首次充放电容量分别为1348.1 mA·h/g和1874.4 mA·h/g,首次库仑效率为71.9%,循环100周后材料的可逆容量为1116.2 mA·h/g,容量保持率为82.8%;以不同电流密度充放电,其放电容量远远高于没有纳米Si掺杂的材料。SiOx-Si@C@CNTs复合材料具有较高的首次库伦效率、较好的循环性能和倍率性能。

关键词：锂离子电池 SiOx-Si@C@CNTs复合材料纳米Si 库仑效率循环性能

单室无膜空气阴极微生物燃料电池处理沼液的研究

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高校化学工程学报 2013年第5期27卷 889-895页

作者：冯雅丽毕耜超李浩然杨志超王维大王鹏北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

构建了空气阴极无膜微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs),以石墨毡作为阴阳极材料,以玉米秸秆厌氧发酵沼液为底物,考察了MFCs的产电性能。结果表明:以沼液为底物的MFCs可连续产电。在一定范围内,输出功率与底物浓度的关系符合莫... 详细信息

构建了空气阴极无膜微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs),以石墨毡作为阴阳极材料,以玉米秸秆厌氧发酵沼液为底物,考察了MFCs的产电性能。结果表明:以沼液为底物的MFCs可连续产电。在一定范围内,输出功率与底物浓度的关系符合莫诺方程,最大功率密度为(271±23)mW·m-2,约为处理醋酸钠废水时的61%((444±27)阶级mW·m-2),内阻大小为53～150,与发酵时物料浓度成反比,与发酵时间成正比;MFCs处理沼液的平均库伦效率为(10±1)%,约为处理醋酸钠时的一半((20±2)%);底物的COD去除率为88%～92%,其中挥发性有机酸(VFA)的去除率大于96%。实验表明利用MFCs处理沼液是可行的,沼液中难降解颗粒和复杂有机物的水解作用导致MFCs功率密度及库伦效率相对较低,但未影响COD去除。

关键词：微生物燃料电池沼液内阻功率密度莫诺方程库仑效率

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锂金属负极的可逆性与沉积形貌的关联

物理化学学报 2021年第1期37卷 153-160页

作者：黄凡洋揭育林李新鹏陈亚威曹瑞国章根强焦淑红中国科学技术大学中国科学院能量转换材料重点实验室材料科学与工程系合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

高能量密度二次电池的商业化将会推动便携式电子设备和电动车的飞速发展。锂金属电池因具有较高的理论能量密度而受到研究者的广泛关注。然而,锂金属负极较低的库仑效率(CE)和枝晶生长等问题,严重制约了锂金属电池的发展。库仑效率是衡... 详细信息

高能量密度二次电池的商业化将会推动便携式电子设备和电动车的飞速发展。锂金属电池因具有较高的理论能量密度而受到研究者的广泛关注。然而,锂金属负极较低的库仑效率(CE)和枝晶生长等问题,严重制约了锂金属电池的发展。库仑效率是衡量电池体系可逆性的关键参数之一,锂金属负极的库仑效率在不同电解液中存在较大的差异,本文以四种常见的电解液为例,包括1 mol·L^(-1)六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯电解液,1 mol·L^(-1)六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯+5%(w)氟代碳酸乙烯酯电解液,1 mol·L^(-1)双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂-乙二醇二甲醚/1,3二氧戊环+2%(w)硝酸锂电解液,以及4 mol·L^(-1)双氟磺酰亚胺锂-乙二醇二甲醚电解液,利用原子力显微镜研究了不同电解液体系中锂金属的生长行为,探讨了锂金属沉积形貌与其库仑效率之间的联系,为发展高效的锂金属负极提供了参考依据。

关键词：锂金属负极库仑效率沉积形貌电解液原子力显微镜