摘要：二次离子电池商业化负极石墨的比容量已接近理论比容量.合金型负极和金属负极因具有高比容量而受到广泛关注,但其循环性能差和安全性问题限制了实际应用,据此提出载体设计策略.碳材料具有来源广泛、易于调控等特性,常用作二次离子电池高比容量负极的载体.本文从碳载体的孔结构、比表面积、电子导电率、离子导电率、杂原子掺杂和界面修饰的角度出发,综述了其在硅基、磷基、锗基、锡基负极以及金属锂、钠等负极中的研究进展,展望了碳载体的发展前景和方向.

摘要：通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构.在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构.材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构的电导性能.这种复合负极结构在0.3C电流充放电情况下,不仅能发挥出637.3 mAh·g-1的比容量,而且在经过100周的充放电循环后,其容量保持率也达到86%.这种新型硅基负极材料的设计为其他功能材料的设计提供了一种潜在可能的方法.

摘要：硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概述了硬炭的形成过程和储锂机理,为设计高性能硬炭负极提供理论基础和科学依据;其次分别基于生物质和聚合物两类前驱体,综述了硬炭负极在制备工艺、结构调控、形貌设计和杂原子掺杂等改性策略上的最新进展,并提出共轭微孔聚合物硬炭有望作为未来硬炭储锂性能优化的方向之一;最后探讨了硬炭作为LIBs负极面临的挑战和未来的研究方向。

摘要：纤维状炭材料有各种尺度和形貌,由于成本和性能缺乏竞争力,制约其在锂离子电池负极材料中的应用。随着纳米技术的发展,一些改性后的新型炭纤维表现出良好的负极材料性能。文章综述了近年各种纤维状炭材料用作锂离子电池负极材料的国内外研究进展。依据纤维状炭材料的结构、性能及其研究思路,分别归纳了石墨纤维、炭纤维及具有各种微观结构的炭纳米纤维作为负极材料的电化学性能及应用前景。结果表明,纤维状炭材料作为锂离子电池负极材料的研究,经历了从石墨化炭纤维到非石墨化炭纤维,从微米级直径到纳米级直径,从注重研究工艺参数到注重研究和设计微观结构的过程。从提高容量和倍率性能的潜力及成本和可工业化角度考虑,纤维状炭材料极有可能是未来炭负极材料的重要选择。

摘要：钠离子电池在未来大规模固定式电网储能中的潜在应用引起了人们的广泛关注。随着钠离子电池的商业化发展,利用可持续生物质资源开发高性能炭负极材料已成为制造低成本钠离子电池的一项重要策略。本文综述了以生物质废弃物为原料制备先进炭负极材料用于钠离子电池的最新进展。首先,系统地讨论了炭负极储钠机制的历史观点,以明确其构效关系。其次,介绍了炭材料孔结构设计、杂原子掺杂、晶体结构控制和形貌调控等策略有效地提高生物质基炭负极的储钠性能。最后,从合成方法、微观结构和生产成本的角度,展望了生物质基炭负极材料用于商业化钠离子电池的可能以及未来的研究方向和挑战。

摘要：黏结剂对电极的性能有着重要的影响。本文设计并制备了一种新型水性聚(乙烯-乙烯醇)-磺酸锂(EVOH-SO3Li,简称ES-Li)电极黏结剂,并对其键接结构及组成进行分析;对其溶解性、电解液稳定性、热稳定性进行测试;对所制电极柔性、微观形貌及电化学性能进行研究。经与聚(乙烯-乙烯醇)(EVOH)及商业的聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂进行对比。结果表明:ES-Li水性黏结剂具有不溶解于电解液,热稳定性良好等优点;ES-Li黏结剂制备负极柔性及微观形貌优良,采用ES-Li作为负极黏结剂的电池在电化学稳定窗口、界面阻抗、首次循环效率、循环及倍率等方面均表现优异,ES-Li负极的首次库仑效率为89.93%,在1C下循环100次的容量保持率为96.93%,且在2C、5C倍率下的循环性能均优于EVOH及PVDF制备的负极,具有应用潜力及商业化前景。

摘要：兼具高能量密度与成本效益的锂硫电池,体现了良好的应用前景。但是,锂硫电池在正极与负极方面存在的问题,也阻碍了其进一步发展。针对锂硫电池目前存在的问题,总结了锂硫电池电极材料领域的研究进展。在正极部分,可通过多孔载体材料、多硫化物的化学吸附与催化位点的构建提升电池性能。在负极部分,通过对负极集流体改进、固体电解质界面(SEI)膜的生成以及固态电解质的使用,可起到保护锂负极、优化性能的效果。最后,本文认为,在锂硫电池未来的发展中,应统筹考虑电池系统整体的开发设计,而非仅针对电池单一领域存在的某一问题,从而使电池系统各部分的改进方法有效结合,发挥协同效应,推动锂硫电池实用价值的提升。

摘要：钠离子电池因具有成本低、安全性高等优势,被认为是一种非常适合应用于大规模储能领域的电化学储能技术.合适的负极材料是促进钠离子电池实现商业化的关键之一.硬碳材料由于具有丰富的碳源、低成本、无毒环保,且储钠电位低而被认为是最可能被实用化的钠离子电池负极材料.然而硬碳负极的实际应用中也面临着首周库伦效率低、长循环稳定性不足以及倍率性能较差等问题,近年来众多研究者致力于硬碳负极的性能优化研究,本综述从结构调控、形貌设计、界面构造、电解液优化四方面总结了近年来钠离子电池硬碳负极的性能优化策略研究进展,分析了每种优化策略的优点和不足,并进一步讨论了钠离子电池硬碳负极实用化进程中面临的瓶颈问题和挑战.

摘要：相较于传统燃油汽车,电动汽车缓慢的充电速度始终制约了其进一步推广。为电动汽车实现“加油式”快速充电能够缓解充电桩的使用压力,增加电动汽车的应用场景和市场占有率。因此,亟需开发出具有快速充放电能力的高性能锂离子电池。石墨因其低廉的价格和优异的电化学性能已经在锂离子电池负极领域得到了广泛的商业化应用,然而其较低的嵌锂电位导致在快充过程中出现析锂,损害电化学性能的同时会带来安全隐患。因此,必须对石墨进行改良处理,以适应快充技术的需要。本文系统介绍了近年来石墨负极快充化改良领域的研究进展,从成分设计,形貌调控,结构优化,电解液适配等方面进行了评述,并总结了快充石墨面临的挑战,展望了其发展前景,为推动快充技术的商业化应用提供了借鉴。

摘要：SiOC具有理论比容量高、机械柔性好、结构稳定和价格低等一系列优良性能,被认为是极具潜力的锂离子电池负极材料之一。然而,SiOC电导率低导致倍率性能和循环能力较差,从而制约了其在锂离子电池领域的发展与应用。纳米碳材料具有高比表面积、高机械稳定性以及优异的导电性等特点,与SiOC复合后作为负极材料可显著改善锂离子电池的电化学性能。本文综述了石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纳米纤维等与SiOC负极材料的复合工艺路线,探讨了基于不同碳材料的改性设计思路,以及电极微观结构与电化学性能之间的构效关系。最后,指出了SiOC/C复合负极材料存在的主要问题和发展方向,并展望了SiOC基负极材料的应用前景。