本研究以磷酸铁锂(LFP)废正极片分离出来的废粉为主要原料,利用预处理活化技术对磷酸铁锂废粉进行晶格同质化活化,经活化的废粉进行配料,再采用固相法制备得到磷酸铁锂正极材料(全过程称为再生修复)。其间采用X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对同质活化后的物料及固相法合成得到的正极材料的结构、形貌进行表征,同时利用DSC-TGA对固相合成过程进行分析,并对LiFePO4正极材料制备成的电池进行电化学性能研究。结果表明,从磷酸铁锂废正极片分离出的废粉,通过预处理活化、配料,再经固相法优化技术制备得到结晶度较高的橄榄石结构的LFP,经检测,其晶型完整,外形为球形,中粒径为2~3μm,压实密度为2.5 g/cm3;1 C的首次放电比容量为150.5 mAh/g,1 C放电循环600次后,放电容量为初始容量的99.8%,其具有良好的高倍率充放电循环性能。...
研究
由于锂金属负极的理论比容量和固态电解质的安全性高,全固态锂硫电池越来越受到研究者的青睐。与液态锂硫电池相比,全固态锂硫电池最大的不同在于使用固态电解质替换了液态电解质,且固态电解质材料不可燃,因此有着更高的安全性。此外,经过优化处理后的固态电解质有着足够的机械强度,可以有效抑制锂枝晶的产生。同时在产品的制备和运输方面,全固态电池也有着更大的优势。然而,全固态电池中存在着大量的固固界面,这些固固界面会导致在循环过程中产生界面电阻、体积畸变等一系列问题,会制约全固态锂硫电池的商业应用。因此,近年来学者们对固固界面进行了广泛的研究,不断改进制备工艺,表征界面变化过程,并对离子迁移路径进行了模拟和验证。目前,全固态锂硫电池已经有部分投入了商业应用。全固态锂硫电池主要包括含硫正极、锂金属负极和固态电解质,而固态电解质主要分为无机固态电解质和有机固态电解质两大类。因此,对固态电解质界面的研究也可以分为两大类:一类是固态电解质内部界面,包括无机电解质与无机电解质之间的界面或者无机电解质与有机电解质之间的界面,该界面主要对离子电导率有着重要影响;另一类主要包括固态电解质与正负极之间的界面,对电池的化学稳定性、体积稳定性和离子电导率等均存在较大的影响。近年来,研究者发现通过改变混合方法、粒径、多孔基体和体积压力等能够有效改善界面。同时,随着表征技术的发展,越来越多的原位界面表征技术能够更加直观地展现界面的变化状态。本文系统性地阐述了全固态锂硫电池的内、外界面存在的问题和研究现状,并探讨了全固态锂硫电池未来的发展趋势和研究重点,以期为制备稳定、高性能的全固态锂硫电池提供参考。...
现有的以石墨为负极的锂离子电池能量密度逐渐接近其理论极限.基于合金化反应机制的高容量含锂负极材料LixMy(M为能够和锂发生合金化反应的元素)是一类新兴的负极材料,具有数倍于石墨的储锂比容量,且可以为电池提供活性锂源.这些特性使其能够与高容量无锂正极材料(如S,O2,FeF3和V2O5等)相匹配,构建下一代高比能锂离子电池新体系.本文综述了近年来高容量合金基含锂负极材料(如LixSi,LixSn,Li3P和LixAl基系列材料)的研究进展,分析了所面临的挑战,概述了材料的合成与电极的制备方法,并介绍了它们在常规锂离子电池、锂离子-硫电池及锂离子-空气电池等多个全电池体系中的应用实例,提出并举证了其电化学性能优化与调控的策略,最后展望了未来的研究方向....
对高比能量锂离子电池需求的不断增加激发了锂金属负极的应用研究。锂金属具有高放电比容量(3860 mAh·g−1),低电极电位(−3.04 V),是锂离子电池的理想负极材料。然而,锂金属在循环过程中会形成不稳定的固态电解质(SEI)膜,而且会生成枝晶,枝晶的生长会引发电池短路等安全问题,极大地阻碍了其应用。理想的SEI膜应具有良好的锂离子传导性、表面电子绝缘性和机械强度,可调控锂离子在表面均匀沉积,促进离子传输,抑制枝晶生长,因此构筑功能化SEI膜是解决锂金属负极所面临挑战的一项有效策略。本综述以锂金属枝晶形成和生长的机理为出发点,分析总结SEI膜的构建策略、不同组成SEI膜的结构和功能特性及其对锂金属负极性能的影响,并对锂金属实用化面临的挑战及未来发展方向进行了展望。...
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