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高镍/硅碳锂离子电池高温条件下的产气研究

电池工业 2024年

作者：胡晓艳宁德时代新能源科技股份有限公司

目前对高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/硅碳(Si-C)体系的电池研究主要集中在循环容量方面，对影响电池可靠性的产气研究较少，尤其不同SOC (state of charge)状态下存储和循环过程中产气行为和机理的系统研究尚未见报道。本文采用排... 详细信息

目前对高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)/硅碳(Si-C)体系的电池研究主要集中在循环容量方面，对影响电池可靠性的产气研究较少，尤其不同SOC (state of charge)状态下存储和循环过程中产气行为和机理的系统研究尚未见报道。本文采用排水法测产气量，气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术测气体成分，单极片存储法分析产气来源，系统研究了商用软包装锂离子电池在高温不同SOC存储下，重点分析100% SOC和0% SOC的存储，以及循环中的产气行为。研究表明：高温0～100% SOC区间，产气量曲线呈现浴盆形状的变化规律。100% SOC下产气明显，随时间持续增加，气体成分主要是CO2和CO；FEC和注液系数对产气影响显著；产气主要来源于电解液中的EC和NCM811的反应，其次为FEC和NCM811、Si-C的反应。0% SOC下产气平缓，稳定后随时间无变化，主要是CO2， CO和H2；产气主要来源于电解液和Si-C的反应。高温循环过程中主要气体是CO2， CO和H2。此外，循环后电芯在高温存储时产气会加剧；高温存储产生的气体在循环中部分会被吸收。

关键词：锂离子电池 NCM811 硅碳高温产气存储

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基于聚丙烯酰胺制备的硅碳负极材料及性能

电源技术 2020年第8期44卷 1096-1098页

作者：冯丽娟甄玉刚刘金秀王瑗钟潍坊科技学院山东半岛卤水资源高值化绿色化综合利用工程技术研发中心山东潍坊262700 潍坊科技学院潍坊市材料电化学工程与技术重点实验室山东潍坊262700 山东威能环保电源科技股份有限公司山东潍坊262700

为获得工艺和电化学性能俱佳的硅负极材料,以丙烯酰胺和硅粉为原料通过简单的合成工艺制备了一种复合物。借助X射线衍射技术、粒径分析和扫描电镜对该材料进行表征,结果表明制备的材料成分为硅、碳复合物,平均粒径为5.07μm,位于商用锂... 详细信息

为获得工艺和电化学性能俱佳的硅负极材料,以丙烯酰胺和硅粉为原料通过简单的合成工艺制备了一种复合物。借助X射线衍射技术、粒径分析和扫描电镜对该材料进行表征,结果表明制备的材料成分为硅、碳复合物,平均粒径为5.07μm,位于商用锂离子电池要求的负极材料粒径范围,具有出色的工艺性能。将该材料匹配高镍三元材料组装成纽扣电池进行电化学测试,它又表现出优异的电化学性能。其初始库仑效率为81.5%,放电比容量高达1 200 mAh/g以上。在1 C(1 200 mA/g)充放电速率下经过50个循环,容量保持率高于99%。鉴于其优良的工艺和电化学性能,该材料可望在高比能动力锂离子电池中广泛应用,推动我国新能源产业的发展。

关键词：锂离子电池负极硅碳复合材料

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硅碳-石墨复合负极材料的制备及性能研究

硅碳-石墨复合负极材料的制备及性能研究

作者：纪善宝南昌大学

学位级别：硕士

随着电子终端产品的推广和新能源汽车行业的蓬勃发展,市场对锂离子电池的能量密度和循环性能都提出了更高的要求,但是传统的商业化石墨负极材料的理论比容量较低,因此硅负极由于具有高容量优势在储能行业中被寄予厚望。在作为锂离子电... 详细信息

随着电子终端产品的推广和新能源汽车行业的蓬勃发展,市场对锂离子电池的能量密度和循环性能都提出了更高的要求,但是传统的商业化石墨负极材料的理论比容量较低,因此硅负极由于具有高容量优势在储能行业中被寄予厚望。在作为锂离子电池负极材料时能够大幅度提高锂离子电池的体积能量密度,但是硅作为一种半导体材料其导电能力较差,同时在充放电过程中巨大的体积膨胀使电极粉化破碎被破坏并造成电极失效,因此导致硅材料很难应用到实际生产中。为改善锂离子电池硅基负极材料存在的短板,制备出高比容量、循环寿命长、价格合理的锂离子电池负极材料,本文以纳米硅和人造石墨为原料,并用沥青对纳米硅和人造石墨材料进行二次包覆制备出克容量高、循环性能优异的硅碳-石墨复合材料。（1）对商业化的石墨材料和纳米硅碳材料进行筛选和评估,经电化学测试发现纳米硅首次放电比容量达到3605mAh/g,但充电比容量仅有619mAh/g,商业化石墨的充电比容量为354.9mAh/g。在此基础上,将纳米硅、石墨复合后在同样的条件进行电性能测试,发现将3%的纳米硅与人造石墨混合后复合体系的充电比容量为431.6mAh/g,是石墨的1.2倍左右。根据纳米硅和石墨的添加比例进行计算发现纳米硅的实际充电比容量应为2800mAh/g左右。（2）以沥青作为碳源对硅石墨进行包覆改性以提高复合负极材料的首次库伦效率和循环性能,通过实验发现复合材料的循环稳定性随着沥青量的增加而得到改善。进一步探究发现,硅碳-石墨复合材料在添加10%沥青后经1000℃碳化时所制备材料的电性能最优。在恒流充放电测试中循环50次后其充电比容量为420.4mAh/g,循环保持率更是高达97.82%。添加10%的沥青经1000℃的碳化的材料在进行倍率测试时,在高倍率条件下的表现同样出色。（3）通过机械混合法批量制备了硅碳-石墨复合材料,并制作全电池进行电化学性能测试,全电池的设计容量为1500mAh,循环200圈后仍为1130.1mAh,循环保持率为87.47%。

关键词：硅碳石墨包覆改性锂离子电池负极材料

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硅碳负极材料研究进展

新材料产业 2016年第6期 61-65页

作者：熊伟珠海市赛纬电子材料有限公司

进入21世纪以来,日益增长的经济发展和能源环境之间的矛盾越来越尖锐,传统使用化石能源的汽车技术已经逐渐不能满足新世纪人们环境保护的要求,汽车技术慢慢由燃料多元化向清洁能源多样化转变。在众多的清洁能源中,插电式混合动力汽车和... 详细信息

进入21世纪以来,日益增长的经济发展和能源环境之间的矛盾越来越尖锐,传统使用化石能源的汽车技术已经逐渐不能满足新世纪人们环境保护的要求,汽车技术慢慢由燃料多元化向清洁能源多样化转变。在众多的清洁能源中,插电式混合动力汽车和纯电动大巴汽车能够显著降低二氧化碳和其他有害气体的排放,同时具有高效节能、低排放甚至零排放的优势。插电式混合动力汽车和纯电动汽车已经是国际汽车节能环保发展的主流方向。

关键词：汽车技术硅碳纯电动汽车能源多样化纳米化汽车节能材料研究进展零排放可逆容量碳纳米

基于中空核壳结构的锂离子电池硅碳负极材料研究进展

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通信电源技术 2021年第11期38卷 1-7,17页

作者：陈鑫洪张雪茹张勇吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 先进功能材料与器件安徽省重点实验室安徽合肥230009

硅由于超高的理论比容量(4200 mAh/g)被认为是极具发展前景的锂离子电池负极材料,然而充放电过程中巨大的体积变化(300%~400%)所带来的负效应严重制约了其商业化发展。硅碳中空核壳结构由碳壳和壳内可移动的硅核组成,碳壳与硅核间存在... 详细信息

硅由于超高的理论比容量(4200 mAh/g)被认为是极具发展前景的锂离子电池负极材料,然而充放电过程中巨大的体积变化(300%~400%)所带来的负效应严重制约了其商业化发展。硅碳中空核壳结构由碳壳和壳内可移动的硅核组成,碳壳与硅核间存在的空隙能显著降低这种负效应,但这种结构存在首次库伦效率过低及成本过高等问题。因此通过文献调研,着重从硅碳中空核壳结构的设计原则和制备策略两个方面综述提高其性价比的方法,并对未来发展做了展望。

关键词：锂离子电池硅碳负极中空核壳结构模板法

包覆结构硅碳复合锂离子电池负极材料研究进展

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化学与粘合 2022年第3期44卷 233-237页

作者：任玉杰安玉良隋孟珈史锦程沈阳理工大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110159

锂离子电池中新型的硅基负极因其具有高理论容量、无污染、储量丰富等特点,被认为是取代石墨的新一代负极材料。但是硅在循环过程中存在体积变化大、电导率低及固体电解质膜不稳定等问题。为提高材料循环稳定性及导电性,先通过对硅基材... 详细信息

锂离子电池中新型的硅基负极因其具有高理论容量、无污染、储量丰富等特点,被认为是取代石墨的新一代负极材料。但是硅在循环过程中存在体积变化大、电导率低及固体电解质膜不稳定等问题。为提高材料循环稳定性及导电性,先通过对硅基材料的储锂机制了解,再详细地介绍了不同的结构设计,如核壳结构、夹层结构及嵌入结构,这些结构设计可有效地改善材料在充放电过程体积膨胀效应,显著提高硅基材料电化学稳定性,并对硅碳负极材料和结构的发展趋势进行了简单展望。

关键词：包覆结构硅碳石墨锂电池

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硅碳保护管热电偶

热加工工艺 1993年第4期 51-51页

作者：孔凡乐合肥液压件厂 230031

铝水测温一直是我厂有色铸造的技术难题。我们采用煤气加热金属坩埚熔化铝水,熔化需1.5h,浇注需0.5h。热电偶在铝水熔化后放入坩埚,浇注结束时取出,一个班需放入取出3～4次。以前采用普通不锈钢保护管热电偶,因铁和铝易形成低熔点合金,... 详细信息

铝水测温一直是我厂有色铸造的技术难题。我们采用煤气加热金属坩埚熔化铝水,熔化需1.5h,浇注需0.5h。热电偶在铝水熔化后放入坩埚,浇注结束时取出,一个班需放入取出3～4次。以前采用普通不锈钢保护管热电偶,因铁和铝易形成低熔点合金,腐蚀快,不但费用高,且铁还污染铝水,影响铸件质量;采用石英管、瓷管、氧化铝管等作保护管,却因

关键词：保护管硅碳热电偶热敏元件

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稀土硅碳铀矿

世界核地质科学 1985年第3期 94-94页

作者：陈璋如

稀土硅碳铀矿（Lepersonnite）CaO·（RE）;O;·24 UO;-8 CO;·4 SiO;·60 H;O呈黄色。晶体沿c轴延长呈纤维状。二轴晶负光性,2V计算值为73°。折光率Np==1.638（淡黄色）,Nm=1.666（鲜黄色）,Ng=1.682（鲜黄色）。平行消光。紫外光照... 详细信息

稀土硅碳铀矿（Lepersonnite）CaO·（RE）;O;·24 UO;-8 CO;·4 SiO;·60 H;O呈黄色。晶体沿c轴延长呈纤维状。二轴晶负光性,2V计算值为73°。折光率Np==1.638（淡黄色）,Nm=1.666（鲜黄色）,Ng=1.682（鲜黄色）。平行消光。紫外光照射下不发荧光。斜方晶系。空间群Pnnm或Pnn 2。晶胞参数为a;=16.23,b;=38.74,c;=11.73,Z=2。计算比重4.01,测量比重3.97。X射线粉晶分析强线为8.15（100）

关键词：铀矿稀土硅碳

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有关侵入岩中硅碳石问题

江苏地质 1987年第4期 26-26页

作者：彭亚鸣南京大学地质系

近来在公开刊物上发表的有关我省侵入岩某些研究论文中,提到副矿物中存在硅碳石(SiC),並把该矿物视为判断岩石的幔源或同熔型成因的标志矿物(叶水泉,1986;张兴隆,1987),对此引起岩矿工作者的关注。但据此矿物产出的地质条件,本人对我省... 详细信息

近来在公开刊物上发表的有关我省侵入岩某些研究论文中,提到副矿物中存在硅碳石(SiC),並把该矿物视为判断岩石的幔源或同熔型成因的标志矿物(叶水泉,1986;张兴隆,1987),对此引起岩矿工作者的关注。但据此矿物产出的地质条件,本人对我省某些侵入岩(如苏州花岗岩,安基山石英闪长玢岩)是否确有来自地幔的天然硅碳石矿物,提出不同的看法。硅碳石(moissanite),晶体为薄板状,有时具(1014)双晶,底面解理不完善,硬度大(9.5),比重大(3.218),金属光泽,晶面常有晕彩色,折射率极高,双折射率大,绿到黑色,有时为蓝色,弱多色性Ne—蓝绿,No—橄榄绿或Ne—深蓝,No—浅蓝,色散强,一轴晶正光性。该矿物具三种同像变体,即α

关键词：侵入岩花岗岩岩石火成岩酸性岩硅碳矿物