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钒电池负极
钒电池负极
30页PPT看懂锂电池石墨负极材料
2019-01-04 15:16:49
“画”说粉体之硅碳负极电池
2019-01-03 09:37:11
“画”说粉体之硅碳负极电池
一张图看懂锂电池负极材料
2019-01-04 09:45:26
一张图看懂锂电池负极材料
纳米研究在锂电池负极材料中的应用现状
2019-01-04 15:16:49
新能源汽车在政策诱导下的一直呈现出迅猛的发展趋势，而作为新能源汽车技术关键的动力电池行业，也开始了大踏步发展的道路，而纳米技术的作为新时代的领军技术，将其应用于锂电池负极材料必然会给该行业带来新一轮的技术突进。
一、硅基材料硅基材料由于具有高化容量、相对较低的充放电平台及储量丰富等优点，是目前负极材料的研究热点之一。在该研究方向上，斯坦福大学崔毅团队表现突出，设计制备了核壳、空心硅纳米球、中空硅纳米管、硅纳米线阵列等不同结构，进一步优化了其电化学性能。
二、锗锗拥有比硅更高的电子电导率和锂离子扩散率，因此锗是高功率锂离子电池负极材料强有力的候选者。目前，研究人员尝试制备各种锗纳米结构材料以改进其电极性能。韩国学者Park等获得了零维的空心锗纳米颗粒以及三维的多孔锗纳米颗粒，显示出较好的循环性能。
三、金属锡金属锡作为锂离子电池负极材料时的理论容量高达994mAh/g，但其容量易迅速衰减、循环性能差。近年来研究人员开发出一系列纳米颗粒、纳米管、纳米片、纳米纤维、多孔结构等多种形貌的锡氧化物的合成与制备方法，显著改善了其循环性能和倍率性能。
四、二氧化钛二氧化钛是有望替代石墨电极的锂离子电池理想负极材料。近年来，研究人员围绕不同形貌纳米结构的TiO2负极材料进行了大量的研究工作。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队在该方向表现突出，通过将TiO2和高导电性的石墨烯复合，获得了具有较高的可逆比容量、优异的循环和倍率性能的复合材料。
五、氧化铁氧化铁由于其理论容量高、资源丰富、价格便宜等优势吸引了研究人员的极大关注。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队对α-Fe2O3应用于锂电池负极材料进行了大量研究，团队制备的α-Fe2O3纳米管、α-Fe2O3纳米盘，其中空和多孔的结构一方面增加了储锂空间，提高了嵌锂容量，另一方面对充放电过程中电极材料的体积变化均有缓解作用，从而显示出较优异的电化学性能。
六、石墨烯石墨烯具有很高的杨氏模量和断裂强度，同时还具有很高的电导率和热导率、优异的电化学性能以及易功能化的表面，这些特点都使石墨烯成为锂离子电池负极材料的首先研究材料。中国在该领域表现突出，主要研究机构有南开大学、复旦大学、中科院化学所、国家纳米科学中心、中科院上海硅酸盐所、上海大学、浙江大学等。
七、二维MoS2
二维MoS2纳米片作为锂离子电池负极材料时显示了较高的电化学储锂容量和较好的循环性能。中国研究人员在该领域较为活跃，浙江大学陈卫祥教授研究团队通过多种手段制备了MoS2/石墨烯复合材料并用作锂离子电池负极材料，不仅具有较高的可逆容量，而且其循环稳定性和倍率性能也十分优异。
基于核壳结构铝碳负极的双离子电池应用技术解析
2019-01-08 17:01:40
近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝 碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。图1核壳结构铝 碳纳米复合材料的设计、制备示意图图2所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线
【研究内容】
随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）,且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。
基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。
硅藻土用作锂电池硅基负极材料的试验研究
2019-03-07 10:03:00
锂电池负极材料功能的好坏限制着锂电池的功能，而硅的理论容量和安全性都高于石墨，被认为是最有远景的锂电池负极材料。硅藻土的主要成分为SiO2，具有杰出的孔径结构，以硅藻土作为硅基负极材料，具有天然的优势。图1 锂电池的组成
1、硅藻土的多孔结构
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗骸组成，其化学成分主要是SiO2。硅藻土具有共同多级开孔结构，孔径以大孔为主，含有少数介孔，孔径散布规模较广，孔结构优秀，故硅藻土是锂电池优秀的负极材料。图2 硅藻土的多孔结构
2、硅藻土制备多孔单质硅
以吉林某地硅藻土为质料，经破坏、高温煅烧(550℃)和油浴(98℃)等除杂后，得到纯白色硅藻土(二氧化硅)。
将硅藻土(二氧化硅)与金属镁粉混合均匀，经高温煅烧(650℃)、酸洗和枯燥后得到多孔结构的单质硅，呈灰黑色。
3、硅藻土单质硅XRD分析图3 不同阶段硅藻土的XRD图谱
硅藻土提纯各过程的XRD见上图3所示，其间图3 a为550℃高温锻烧后的硅藻土，与原土比较将有机杂质烧掉;图3b为98℃油浴酸洗后的硅藻土，可发现硅藻土中的无定形SiO2已显着显现出来，此刻将Al、Fe等矿藏杂质构成可溶性盐类去除，得到了高纯度二氧化硅;图3c为提纯后的硅藻土与金属镁按必定质量比混合，混合后金属镁的衍射峰极为显着;图3d为镁热复原反响处理后下方所得单质硅的衍射峰，显着可以看出此刻SiO2和金属镁的反响极端充沛，得到了氧化镁和硅的混合物，然后再经酸洗、离心等处理后得到高纯度硅。
4、硅藻土多孔硅与商业硅的循环功能比照
硅藻土含有圆盘藻和棒状藻，具有特殊的介孔通道结构。由硅藻土提纯制备的单质硅比商业硅具有着天然的优势，自身所具有的多孔结构使得最终得到的单质硅坚持这种结构，为锂离子的嵌入和脱出供给更为晓畅的途径，并且单质硅的颗粒尺度也显着小于商业硅，这些都可以缓解在反响过程中带来的体积胀大，有利于进步锂离子电池的电化学功能。图4 硅藻土多孔硅与商业硅的容量和循环次数
图4中给出了硅藻土多孔硅与商业硅的循环功能比照，尽管多孔硅的初次充放电容量比商业硅低，但其优势在于容量衰减没有商业硅严峻，在屡次循环后的容量反而高于商业硅，即硅藻土多孔硅的循环稳定性比商业硅好。可以得出这样的定论：由硅藻土制得的具有多孔结构的单质硅可以在必定程度上缓解硅的体积胀大，从而使锂离子电池的电化学功能得到必定程度的进步。
经提纯、改性的硅藻土多孔硅比石墨负极材料在比表面积、电容量、充放电循环功能上具有必定的优势，将硅藻土特殊的介孔通道结构使用于锂离子电池的负极材料，使其电化学功能具有必定的改进，满意了锂离子混合超级电容器的规划要求，为后续在混合超级电容器方面的使用供给了新的思路。
什么是负极材料的石墨化？
2019-03-08 12:00:43
❂ 1.咱们为什么用不好高镍三元材料？高镍系统中，镍基材料吸水后会在表面生成强碱性的氢氧化锂和碳酸锂，易使浆料变成果冻状。一起,镍基材料吸水后，部分活性物质转化为没有活性的NiO，电化学功能削弱；残留的碳酸锂等在高压下分化会导致电池充放电进程中的产气现象；主张在高镍三元材料的出产中，要严格操控环境湿度，当镍含量超70%时，最好选用氢氧化锂为锂源，运用氧气气氛。
——*清羽*❂ 2.砂磨机在挑选研磨介质时需考虑哪些因素？砂磨机的研磨介质首要有玻璃珠、钢珠、硅酸锆珠，氧化锆珠、纯氧化锆等。在选用时，一要考虑化学组成，防止珠子天然磨损对浆料形成污染；二要考虑密度，比重越大的研磨珠研磨功率越高，但对触摸件磨损也越大，关于易涣散及附聚体较小的浆料，选用密度较小的珠粒，相反则应该运用高密珠粒；三是硬度，理论上硬度越大的研磨珠，磨损率越低；四是粒径，不阻塞筛孔的前提下，尽量选用较小的珠子。——干粉砂浆❂ 3.为何袋式除尘器运用时间越久效果越差？因为除尘器外壳常常会有空气漏入，使袋室里的温度低于露点而呈现结露现象；布袋受潮致使尘埃不是松散地，而是粘糊的附着在布袋上，把布袋的透气孔眼堵死，透气性下降，然后形成收尘功率下降，通风不畅，能耗添加，除尘器压降过大，无法持续作业，有的乃至发作糊袋，无法收尘。
——千岛炉业❂ 4.怎么处理硅碳负极在充放电进程的胀大粉末化问题？
经过操控碳材料中硅的含量、减小硅的体积到纳米级，或许经过改动石墨质地、形状等，完成碳和硅的最佳匹配，还能够经过选用其他物质对硅材料进行包覆，促进胀大后的恢复，或选用更适宜的电极材料等一系列办法，都能够削减硅胀大带来的电极材料粉末化问题。
——big battery
❂ 5.在石墨选矿工艺上，维护大鳞片石墨一般选用什么工艺？
滑石粉和碳酸钙在塑猜中都是做填充的，其意图首要有添加尺度稳定性；添加材料刚度；添加材料耐热功能；下降材料本钱四个方面。其间滑石粉形状是片状，具有更高的刚度，尺度稳定性和耐热温度，增强效果好，而碳酸钙一般都是粒状，所以其刚度等各个方面不如滑石粉，可是其报价更低价，而且白度高，一起对塑料冲击韧性影响小；别的，滑石粉对聚有成核效果，而碳酸钙在这方面效果不明显。
——末夕晴ヽ21r
❂ 6.什么是负极材料的石墨化？
负极材料石墨化是指高温下将碳原子由凌乱不规矩摆放转变为规矩摆放的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其意图是取得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐冲突等的功能。石墨化温度可高达3100℃，温度越高，石墨化微晶结构发育越完善。
——Day Day UP
❂ 7.氧化铝、刚玉、蓝宝石有啥差异？
氧化铝、刚玉、红宝石和蓝宝石尽管称号各异，其形状、硬度、性质、用处也不相同，可是它们的首要化学化学皆是氧化铝。刚玉的首要晶型为α型氧化铝，混有少数不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石；刚玉是多晶α-氧化铝材料，优质刚玉（宝石级刚玉）是一种氧化铝的单晶产品。
——宝石猎人❂ 8.粒度测验对介质有什么具体要求？最常用的液体介质是水，其次是无水乙醇及其他有机溶剂等。干法常用气体介质是紧缩空气或紧缩氮气。粒度测验对液体介质一般有下列要求: 1、纯洁；2、不与颗粒发作物理、化学反应；3、与颗粒具有杰出的亲和性（杰出的潮湿效果）；4、使颗粒处于恰当悬浮状况；5、介质与室温温差尽量小，以防样品池结雾。干法粒度测验对气体介质的要求是纯洁、枯燥、压力可调、无毒无臭、报价便宜等。
——微观讲堂 欢迎报名参与
2017动力颗粒材料制备及测验技能研讨会
10.16-17上海世博展览馆4号馆2#会议室
本次会议旨在为国内外相关学者、工业界人士在动力颗粒材料使用方面的研讨供给沟通渠道，强化职业信息沟通，为锂电池、电容器、燃料电池、电动汽车电池技能打破做出奉献。
主办单位：我国颗粒学会动力颗粒材料专委会、我国粉体网
协办单位：纽伦堡会议（上海）有限公司
资助单位：细川密克朗(上海）粉体机械有限公司、丹东百特仪器有限公司、江苏密友粉体新配备制作有限公司
支撑单位：我国科学院宁波材料技能与工程研讨所、我国科学院进程工程研讨所、清华大学、我国科学院物理研讨所、我国科学院大连化学物理研讨所、我国电池工业协会、我国超级电容工业联盟、上海颗粒学会、北京粉体技能协会、东莞市亿富机械科技有限公司、石家庄日加粉体设备科技有限公司、江苏高准智能配备有限公司、临朐县追日机电设备有限公司、广州中卓智能配备有限公司、深圳市博亿化工机械有限公司、马尔文仪器有限公司、新乡市豪放机械设备有限公司、江苏前锦炉业设备有限公司、东莞市欧华机械有限公司、姑苏松远环保科技有限公司、安徽江川环保设备有限公司、广州番中电气设备有限公司 、贝克曼库尔特商贸（我国）有限公司、江苏新蓝智能配备有限公司、江苏欧卓运送设备科技有限公司
会议亮点
亮点一：动力颗粒材料政策性解读；亮点二：站在颗粒制备的视点，审视锂电池、钠电池、超级电容器、燃料电池等中心动力材料的好坏；亮点三：讨论新式动力颗粒（如石墨烯、碳纳米管、三元锂电正极、钠离子电池电极、金属锂）技能及其在动力存储与转化职业中的使用；亮点四：动力颗粒材料范畴及工业领军人物的最新技能成果沟通；亮点五：展览和会议结合，锂电材料、超级电容器制作配备、检测技能及使用一站式展现。 亮点六：项目对接。1、最新出产工艺寻求协作；2、国内多家锂电池，锂电材料出产厂商，新建项目负责人现场进行原材料，设备，仪器的收购咨询。
会议日程
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深圳先进院研发出基于核壳结构铝碳负极的双离子电池
2019-01-08 17:01:40
近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum@Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。
随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）, 且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。
基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。(a) 核壳结构铝@碳纳米复合材料的设计、制备示意图；(b)所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线。
从含钒钢渣中提钒
2019-01-03 15:20:48
含钒钢渣是含钒铁水直接在转炉里按一般碱性单渣法炼钢而得到的钢渣。该种渣成分复杂，又经常波动。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高，钒含量较低。研究结果表明，硅酸三钙(Ca3SiO5)，其形状受空间限制，自行性差，一般呈不规则粒状填充于其他矿物格架之间，并包裹其他矿物。硅酸三钙相中V2O5的含量较低，约1.47%，但由于该相在渣中占得比例大，仍有17.88%的V2O5夹杂其中。镁--方铁石系方镁石、方锰石构成的固溶体系列，其分子为(Mg0.58，Fe0.36，Mn0.06)1.00O，该矿物中含钒很少。
钙钛氧化物是一种新矿物，分子式为(Ca3.02，Mn0.013.03(Ti1.36，V0.37，Fe0.23，Mg0.01，Si0.09)2.12O7，可简写成Ca3(Ti，V)2O7。该矿物是一种黑色厚薄不等的长板状矿物，并与其他矿物连生，钒置换钛进入晶格中。该矿物中V2O5含量为9.78%，其钒量占渣中总钒量的78%，是提钒的主要对象。含钒钢渣返回高炉处理是我国首创的一种提钒工艺。它是把含钒钢渣再烧结后返回小高炉，练出含钒2~3%的铁水，再兑入氧气底吹转炉内吹炼，得到V2O5含量高于35~40%的高钒渣。此渣在电炉内直接还原，制取含钒大于35%的钒铁合金。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高。用传统的钠盐焙烧--水浸提钒工艺，钒浸出率很低。目前研究出的钠盐焙烧--碳酸化浸出工艺较好的解决了氧化钙的危害。
在含钒钢渣中，钒主要赋存在钒钙钛氧化物中，焙烧时钒钙钛氧化物与碳酸钠反应：2Ca3V2O7+Na2CO3+O2=3CaO+2NaVO3+Ca3(VO4)2+CO2硅钒酸钙与碳酸钠也发生类似反应：2[Ca2SiO4·Ca(VO4)2]+Na2CO3+O2 =2Ca2SiO4+2NaVO3+Ca3(VO4)2+5CaO+CO3烧结后水溶性钒约20%，碳酸化浸出的钒约60%。
焙烧主要技术条件：渣碱比100:18，钢渣的磨细度-200目大于60%，制粒后的粒度直径5~10mm，焙烧温度1100℃，物料停留时间3.7小时。技术指标是：生产能力1.58T·m-2·d-1，烟尘率0.5%，熟料转浸率85%。
钒知识
2019-03-08 09:05:26
钒是高熔点稀有金属，密度5.96，熔点1890℃，沸点3380℃，有耐性，在中加热变脆，含氧和氮的钒也有脆性。钒是电的不良导体，其电导率仅为铜的十分之一。室温下，钒不与氧效果，在加热条件下被氧化成VO、V2O3、VO2、V2O5，高温下与大都非金属元素(如氮、碳、硫)发作反响。钒还能与铝、钴、铜、铁、锰、钼、镍、钯、锡、硅构成合金。钒的氧化态为-1、+1、+2、+3、+4、+5，一般+2和+3价钒的氢氧化物呈碱性，+4和+5价钒的氢氧化物呈，+5价钒在不同酸度的水溶液中构成不同组成的钒酸盐。在常温下，钒有较好的抗蚀性，本领、稀硫酸、碱溶液和海水腐蚀，但能被硝酸、或浓硫酸腐蚀。
钒在地壳中常与其他元素伴生，富集成工业矿床的很少。首要涣散于钒钛磁铁矿、铀矿、磷矿、铝钒土及煤炭中。钒的矿藏首要有绿硫钒矿(V2S+nS)、钒云母〔K2(Mg，Fe)(Al，V)4Si12O32•4H2O〕、钒铅矿〔PbCl2•3Pb3VO4〕2〕、钒钾铀矿(K2O•2V2O3•V2O5•3H2O)等。
钒矿的分化办法有：①酸法，用硫酸或处理后得到(VO2)2SO4或VO2Cl。②碱法，用或碳酸钠与矿石熔融后得到NaVO3或Na3VO4。③氯化物焙烧法，用食盐和矿石一同焙烧得到NaVO3。
金属钒的制取：含钒的矿藏经处理后得到五氧化二钒，再将五氧化二钒用碳、硅、铝复原得到金属钒;或用、镁复原的办法制取金属钒。
钒是冶金工业的重要质料。在钢铁中，钒首要是以钒铁的方式参加，首要起脱氧和脱氮的效果，一起可进步钢的强度、耐性、淬透性和回火稳定性。现在，90%的钒用作钢铁增加成分出产高强度低合金钢、高速钢、工具钢、轴承钢、耐热钢、不锈钢和铸铁等。钒还用于钛合金、钴和镍基高温合金的增加剂。
V2O5广泛用作有机和无机氧化反响的催化剂，用于出产硫酸、精粹石油。钒在电子工业中可用作电子管的阴极、栅极、X射线靶、真空管加热灯丝。硅化钒和镓化钒是杰出的金属间化合物超导材料。在玻璃工业，钒可用于制作吸收紫外线的玻璃，以及用于制作护目玻璃和防护屏等。
石墨烯负极材料
