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新型高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)的合成研究

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稀有金属与硬质合金 2024年第1期52卷 106-111页

作者：杨泽龙孟奇昆明理工大学冶金与能源工程学院锂离子电池及材料合成技术国家地方联合工程研究中心云南昆明650093

采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形... 详细信息

采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形成残锂。烧结温度过高则会导致层状结构变差和电极表面有害副反应增多。在最佳烧结温度750℃下合成的NMA-750材料具有良好的颗粒形貌、最少的锂镍混排和最完整的层状结构,同时具有最佳的电化学性能:首圈放电比容量(3.0~4.5 V,1 C)为199.5 mA·h/g,循环100圈后容量保持率可达79.04%;在5 C下仍具有147.6 mA·h/g的放电比容量,倍率性能优良。

关键词：高镍无钴正极材料 LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2) 烧结温度晶体结构微观形貌电化学性能层状结构

以MoS_(2)修饰的3D打印还原石墨烯气凝胶制备微型超级电容器电极

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 283-296页

作者：王梦雅李世友高灿坤樊晓琦权银李小华李春雷张宁霜兰州理工大学石油化工技术学院甘肃兰州730050 甘肃省低碳能源与化工工程重点实验室甘肃兰州730050 甘肃省锂离子电池正极材料工程研究中心甘肃白银730050

微型超级电容器(MSCs)具有高的功率密度和卓越的循环性能,广泛的潜在应用,因而受到诸多关注。然而,制备具有高表面电容和能量密度的MSCs电极仍然存在挑战。本研究使用还原石墨烯气凝胶(GA)和二硫化钼(MoS_(2))作为材料,结合3D打印和表... 详细信息

微型超级电容器(MSCs)具有高的功率密度和卓越的循环性能,广泛的潜在应用,因而受到诸多关注。然而,制备具有高表面电容和能量密度的MSCs电极仍然存在挑战。本研究使用还原石墨烯气凝胶(GA)和二硫化钼(MoS_(2))作为材料,结合3D打印和表面修饰方法成功构建了具有超高表面电容和能量密度的MSCs电极。通过3D打印技术,获得具有稳定宏观结构和GA交联微孔结构的电极。此外,采用溶液法在3D打印电极表面加载MoS_(2)纳米片,进一步提高了材料的电化学性能。具体而言,电极的表面电容达3.99 F cm^(−2),功率密度为194μW cm^(−2),能量密度为1997 mWh cm^(−2),表现出卓越的电化学性能和循环稳定性。这项研究为制备具有高表面电容和高能量密度的微型超级电容器电极提供了一种简单高效的方法,在MSCs电极领域具有重要的参考意义。

关键词： 3D打印表面修饰高面电容高能量密度超级电容器

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废旧锂离子电池正极材料回收研究进展

中国材料进展 2024年第5期43卷 380-391,407页

作者：张宝梁祯张雁南孟奇董鹏张英杰昆明理工大学冶金与能源工程学院锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心云南昆明650093 昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

随着锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)在电动汽车、3C电子产品和储能领域的大规模应用和产销量的日益剧增,其退役后带来的金属浪费和环境污染问题也日益突出。有必要大力开发绿色环保、高效低成本的废旧锂离子电池正极材料回收工... 详细信息

随着锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)在电动汽车、3C电子产品和储能领域的大规模应用和产销量的日益剧增,其退役后带来的金属浪费和环境污染问题也日益突出。有必要大力开发绿色环保、高效低成本的废旧锂离子电池正极材料回收工艺,实现金属资源的周期性利用。回顾了废旧锂离子电池正极材料回收工艺的最新进展。概述了现有的回收工艺,详细介绍了预处理、火法冶金、湿法冶金、生物浸出和直接回收等回收工艺的研究现状。并通过对比分析现有技术存在的问题,综合讨论了各工艺的回收效率、安全性和经济价值。最后,展望了废旧锂离子电池正极材料回收再利用的前景和发展趋势,旨在为直接化、高值化、规模化的废旧锂电池回收再利用研究提供借鉴与参考。

关键词：废旧锂离子电池正极材料预处理工艺回收工艺直接回收

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面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年第1期 1-16页

作者：陈玉祥赵秀辉董鹏张英杰邹雨芹王双印昆明理工大学材料科学与工程学院锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心云南省先进电池材料重点实验室国防科技大学空天科学学院湖南大学生物传感与化学计量学国家重点实验室教育部先进催化工程中心

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点，碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流，进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放... 详细信息

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点，碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流，进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况，对于大电流工况下的系列问题关注较少。研究表明，电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大，其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等。本综述，首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结，大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论，并提出可能有效的解决方法，以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发。

关键词：电解水碳基催化剂气泡大电流密度解耦

基于硫电极设计实现贫电解液锂硫电池的最新研究进展

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无机盐工业 2024年

作者：陈雪蒋光辉欧阳全胜邵姣婧贵州轻工职业技术学院先进电池与材料工程研究中心废旧动力电池梯次利用及资源化省级协同创新中心贵州省普通高等学校石墨烯材料工程研究中心贵州大学材料与冶金学院

锂硫电池因其高的理论能量密度而受到广泛关注，被认为是极具潜力的下一代储能装置。尽管锂硫电池电性能在过去十几年里得到显著提升，但其测试条件大多数均是使用过量电解液。高电解液用量不仅会增加电池的制作成本，还会降低其实际能... 详细信息

锂硫电池因其高的理论能量密度而受到广泛关注，被认为是极具潜力的下一代储能装置。尽管锂硫电池电性能在过去十几年里得到显著提升，但其测试条件大多数均是使用过量电解液。高电解液用量不仅会增加电池的制作成本，还会降低其实际能量密度，不利于商业化应用。因此，开发兼具贫电解液用量和优异电性能特性的锂硫电池尤为关键。本文概述了锂硫电池在贫电解液条件下的困境，且详细讨论了基于硫电极设计以减少电解液用量的途径：1）优化电极孔隙率和离子传导，以降低锂离子的传输路径并提升其传输能力；2）引入金属基或非金属基催化剂，增强活性物质在贫液条件下的反应动力学；3）使用无多硫化锂溶解于电解液的新型活性材料，以规避在贫液条件下因多硫化锂大量溶解于电解液致使其性能恶化的问题。最后，对进一步优化正极设计以构筑贫电解液高能量密度锂硫电池的发展提出了展望。

关键词：锂硫电池硫电极设计贫电解液

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废旧动力电池正极材料再生工艺研究进展

无机盐工业 2024年

作者：葛建华谢敏燕欧阳全胜邵姣婧贵州轻工职业技术学院先进电池与材料工程研究中心废旧动力电池梯次利用及资源化省级协同创新中心贵州省普通高等学校石墨烯材料工程研究中心贵州大学材料与冶金学院

近十年来新能源汽车快速发展，根据动力电池的使用寿命估算，将有一大批动力电池到达报废标准。对废旧电池回收再生一方面能减少环境污染，另一方面可以降低电池原料成本。常见的回收再生工艺包括湿法回收、火法回收、直接再生等。湿法... 详细信息

近十年来新能源汽车快速发展，根据动力电池的使用寿命估算，将有一大批动力电池到达报废标准。对废旧电池回收再生一方面能减少环境污染，另一方面可以降低电池原料成本。常见的回收再生工艺包括湿法回收、火法回收、直接再生等。湿法回收回收率高、操作温度低，是国内普遍采用的回收方法。火法回收可以省去预处理工序，但是存在一定的资源浪费，且能耗较高。近年来，直接再生技术迅速发展，该技术可以在不破坏正极材料原结构的情况下进行修复，是很有前景的回收再生技术。然而，要进一步提高资源回收率、降低回收成本、减少环境污染，上述回收方法都需要进一步完善。总结了动力锂离子电池正极材料回收再生的工艺和近年来的新技术进展，分析了存在的问题，展望了未来的发展趋势。

关键词：废旧电池回收再生

计算模拟辅助研究锂离子电池用氯化物固态电解质

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中国科学：化学 2024年第7期54卷 991-1011页

作者：王维宗赵宏顺赵倩丁正平严茂引任玉荣常州大学材料科学与工程学院常州213164 江苏省新能源汽车动力电池制造技术工程研究中心常州大学常州213164 江苏省高等学校优秀科技创新团队常州213164

传统有机液态锂离子电池由于存在易变形、易短路等现象,容易发生瞬时热失控,导致燃烧甚至爆炸等较大的安全事故.而固态电池具有出色的安全性,有望从根本上解决这一问题.近年来,计算模拟在固态电解质的开发研究中越来越普及,这种计算辅... 详细信息

传统有机液态锂离子电池由于存在易变形、易短路等现象,容易发生瞬时热失控,导致燃烧甚至爆炸等较大的安全事故.而固态电池具有出色的安全性,有望从根本上解决这一问题.近年来,计算模拟在固态电解质的开发研究中越来越普及,这种计算辅助实验的方式在很大程度上促进了电解质的发展.本文介绍了属于卤化物电解质范畴的氯化物固态电解质在计算模拟辅助下的最新研究进展,对氯化物固态电解质的发展历程进行了概述,并对其制备方法、阴阳离子调控改性、结构调控优化以及对温度、湿度以及电极材料等方面的稳定性问题进行了系统阐述.最后,对氯化物固态电解质依旧面临的问题进行了总结分析,并进一步对其未来的发展方向做出了展望.

关键词：固态锂离子电池氯化物固态电解质优化改性计算模拟

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锂离子电池硅负极用聚合物粘结剂研究进展

储能科学与技术 2024年

作者：方靖杨续来戴涛孙菲合肥大学安徽省锂离子动力与储能电池产业共性技术研究中心国科能源技术创新中心(合肥)有限公司安徽科达新材料有限公司安徽省高新技术发展中心(省基础研究管理中心)

硅材料因其高比容量和较低的嵌锂电位等独特优势，被视为下一代锂离子电池负极材料的有力竞争者。然而，在锂离子脱嵌过程中产生的较大体积变化导致硅活性材料的粉碎和破裂，进而降低电池的循环性能。目前主要对硅负极材料进行改性来解... 详细信息

硅材料因其高比容量和较低的嵌锂电位等独特优势，被视为下一代锂离子电池负极材料的有力竞争者。然而，在锂离子脱嵌过程中产生的较大体积变化导致硅活性材料的粉碎和破裂，进而降低电池的循环性能。目前主要对硅负极材料进行改性来解决该问题，包括纳米化、碳包裹、合金化和使用聚合物粘结剂复合等方法，并取得了一定成效。其中，纳米化与合金化是从硅材料颗粒本体降低体积膨胀，而碳包裹和聚合物粘结剂复合技术则旨在从硅材料颗粒外部来抑制其体积膨胀的同时改善硅负极材料的导电性。本文首先阐述了硅负极材料的脱嵌锂机制及过程中存在的主要问题；其次，着重从粘结剂对提升硅负极稳定性的作用机理方面，总结了聚合物粘结剂复合对硅负极电化学性能提升的相关研究进展，包括使用三维结构粘结剂抑制硅负极的体积膨胀、引入自愈粘结剂实现硅负极的弹性体积膨胀以及采用导电粘结剂提高硅负极整体导电性等；最后，对硅负极聚合物粘结剂的发展前景进行了展望。本综述对提升硅基负极的应用具有重要作用，也对未来粘结剂的研发具有一定的启示作用。

关键词：锂离子电池硅负极机理聚合物粘结剂

B位Fe^(3+)掺杂Na_(0.5)Bi_(0.49)TiO_(3)陶瓷的电导性能

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材料工程 2024年第5期52卷 195-202页

作者：杨斌李博锐程婉婉高玄玄来龙飞谢宁安康学院化学化工学院陕西安康725000 安康市纳米新材料工程技术研究中心陕西安康725000 陕西省高校先进储能材料与电池技术未来产业创新研究院陕西安康725000

采用固相合成法制备了x=0,0.02,0.04和0.06的Na_(0.5)Bi_(0.49)Ti_(1-x)Fe_(x)O_(3-δ)(NBT)粉末材料,经压制成型并在1000~1150℃烧结制备了片状陶瓷样品。通过XRD,SEM和EIS测试研究了Fe^(3+)掺杂量x对NBT陶瓷性能的影响。结果表明,NBT材料在掺杂Fe^(3+)后出现了新相NaBiTi_(6)O_(14),且含量随x的增加而变多。材料在掺杂后的烧结温度降低了100~150℃,同时材料的晶粒变得细小。在300~700℃测试温度范围内,x=0.02,0.04和0.06的样品的电导率在相同温度下都处于同一数量级,相对于x=0的样品的电导率提升了约1000倍。x=0.04的样品具有最高的电导率,在600℃和700℃的测试温度下,电导率分别达到9.8 mS/cm和17.0 mS/cm。

关键词： Na_(0.5)Bi_(0.49)TiO_(3) Fe^(3+)掺杂电导率氧离子导体