庄全超 徐守东 邱祥云 崔永丽 方亮 孙世刚. 锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J]. 化学进展, 2010, 22(06): 1044-1057.
Zhuang Quanchao Xu Shoudong Qiu Xiangyun Cui Yongli Fang Liang Sun Shigang. Electrochemical Impedance Spectroscopy in Lithium ion Batteries Diagnosis[J]. Progress in Chemistry, 2010, 22(06): 1044-1057.
电化学阻抗谱(EIS)是研究电极/电解质界面发生的电化学过程的最有力工具之一,广泛应用于研究锂离子在锂离子电池嵌合物电极活性材料中的嵌入脱出过程。本文从分析嵌合物电极的EIS谱特征入手,探讨了电化学阻抗谱中各时间常数的归属问题,重点讨论了锂离子在锂离子电池嵌合物电极活性材料嵌入脱出过程中相关动力学参数,如电荷传递电阻、活性材料的电子电阻、扩散以及锂离子扩散迁移通过固体电解质相界面膜(SEI膜)的电阻等对电极极化电位和温度的依赖关系。
刘昌炎,慈云祥,周恒辉. 锂离子电池电极材料研究进展[J]. 化学进展, 1998, 10(01): 85-.
Zhou Henghui,Ci Yunxiang,Liu Changyan. Progress in Studies of the Electrode Materials for Li- Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 1998, 10(01): 85-.
本文综述了锂离子电池中正、负电极材料的制备、结构与电化学性能之间的关系。正极材料包括嵌锂的层状L ixMO 2 和尖晶石型L ixM 2O 4 结构的过渡金属氧化物(M =Co、N i、M n、V ) , 负极材料包括石墨、含氢碳、硬碳和金属氧化物。侧重于阐述控制锂离子电池循环过程中可逆嵌锂容量和稳定性的嵌锂电极材料的结构性质。给出118 篇参考文献。
周冠蔚, 何雨石, 杨晓伟, 高鹏飞, 廖小珍, 马紫峰. 石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用[J]. 化学进展
Zhou Guanwei, He Yushi, Yang Xiaowei, Gao Pengfei, Liao Xiaozhen, Ma Zifeng. Graphene-Containing Composite Materials for Lithium-Ion Batteries Applications[J]. Progress in Chemistry
倪江锋,周恒辉,陈继涛,苏光耀. 锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展[J]. 化学进展, 2004, 16(03): 335-.
Ni Jiangfeng1,2,Zhou Henghui*1,Chen Jitao1,Su Guangyao2. Progress in Solid Electrolyte Interface in Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2004, 16(03): 335-.
王兆翔, 陈立泉, 黄学杰. 锂离子电池正极材料的结构设计与改性[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 284-301.
Wang Zhaoxiang, Chen Liquan, Huang Xuejie. Structural Design and Modification of Cathode Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 284-301.
正极材料是目前锂离子电池中锂离子的唯一或主要提供者,也是锂离子电池能量密度提高和价格降低的瓶颈。本文在简要介绍几类典型的正极材料结构、性能特点及存在的主要问题后,重点介绍本实验室近年来在正极材料的表面改性和结构设计方面的研究进展。
于锋 张敬杰 王昌胤 袁静 杨岩峰 宋广智. 锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能[J]. 化学进展, 2010, 22(01): 9-18.
Yu Feng Zhang Jingjie Wang Changyin Yuan Jing Yang Yanfeng Song Guangzhi. Crystal Structure and Electrochemical Performance of Lithium Ion Battery Cathode Materials[J]. Progress in Chemistry, 2010, 22(01): 9-18.
正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO4,二维层状结构正极材料LiMO2(M=Co, Ni, Mn)、Li1+xV3O8和Li2MSiO4 (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn2O4和Li3V2(PO4)3。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。
吴凯, 张耀, 曾毓群, 杨军. 锂离子电池安全性能研究[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 401-409.
Wu Kai, Zhang Yao, Zeng Yuqun, Sun Shigang. Safety Performance of Lithium-Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 401-409.
随着锂离子电池能量密度进一步提高,成本进一步降低,其应用领域越来越广泛,特别是最近几年来在电动汽车和储能领域的应用被寄予厚望。然而,锂离子电池的安全性是目前制约其应用领域扩展的主要瓶颈之一。锂离子电池的安全性归根结底取决于锂离子电池材料的热稳定性,本文综述了锂离子电池材料热稳定性的理解和提高方面的最新进展。过充、热箱、针刺、挤压和内短路是最为关键和具有代表性的安全测试项目,本文在结合本课题组研究成果的基础上讨论了影响这些安全测试项目的影响因素,并总结了改善锂离子电池安全性能的方法。
唐爱东,王海燕,黄可龙,谭斌,王晓玲. 锂离子电池正极材料层状Li-Ni-Co-Mn-O的研究*[J]. 化学进展, 2007, 19(9): 1313-1321.
Tang Aidong,Wang Haiyan,Huang Kelong**,Tan Bin,Wang Xiaoling.. Layered Li-Ni-Co-Mn-O as Cathode Materials for Lithium Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2007, 19(9): 1313-1321.
庄全超, 杨梓, 张蕾, 崔艳华. 锂离子电池的电化学阻抗谱分析研究进展[J]. 化学进展, 2020, 32(6): 761-791.
Quanchao Zhuang, Zi Yang, Lei Zhang, Yanhua Cui. Research Progress on Diagnosis of Electrochemical Impedance Spectroscopy in Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(6): 761-791.
锂离子电池的电化学阻抗谱(EIS)是研究电化学系统最有力的实验方法之一,在过去的20多年中,EIS 被广泛应用于锂离子电池研究和生产领域,包括研究电极界面反应机理和容量衰减机制,测定相关电极过程动力学参数和电池的健康状态、荷电状态以及电池的内阻。本文分析了锂离子电池中电极极化过程包含的3 个基本物理化学过程———电子输运、离子输运和电化学反应过程,探讨了每一基本物理化学过程包含的步骤及其EIS 谱特征,详细论述了与电子输运相关的基本物理化学过程———接触阻抗和感抗产生的机制;介绍了多孔电极理论及其在锂离子电池中的应用,阐述了基于多孔电极理论进行阻抗谱数值模拟的建模原理与方法。 综述了石墨、硅、二元3d 过渡金属氧化物、LiCoO2、尖晶石LiMn2O4、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12、过渡金属氟化物材料等电极的典型阻抗谱特征和各时间常数的归属问题。最后讨论了EIS现存的问题及未来的发展方向。
牛津, 张苏, 牛越, 宋怀河, 陈晓红, 周继升. 硅基锂离子电池负极材料[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1275-1290.
Niu Jin, Zhang Su, Niu Yue, Song Huaihe, Chen Xiaohong, Zhou Jisheng. Silicon-Based Anode Materials for Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2015, 27(9): 1275-1290.
李君涛, 方俊川, 苏航, 孙世刚. 锂离子二次电池界面过程的红外光谱研究[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 349-356.
Li Juntao, Fang Junchuan, Su Hang, Sun Shigang. Interfacial Processes of Lithium Ion Batteries by FTIR Spectroscopy[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 349-356.
锂离子二次电池界面反应主要包括锂离子嵌入/脱出、溶剂化/去溶剂化、电解液分解和固体电解质界面膜的形成与变化等。这些过程直接影响锂离子二次电池能源转换和储存的效率以及安全性能。运用红外光谱从分子水平上认识锂离子二次电池的各种界面反应过程并阐述其反应机理,有助于设计锂离子二次电池新体系、提升其性能并发展非水电解质理论。本文综述了锂离子二次电池界面过程的红外光谱(FTIRS)研究的最新进展,重点阐述锂离子二次电池研究中非原位红外光谱、原位红外反射光谱和原位红外透射光谱方法的建立及其对界面反应的分析。
陈玉红,唐致远,卢星河,谭才渊. 锂离子电池爆炸机理研究*[J]. 化学进展, 2006, 18(06): 823-831.
Yuhong Chen1,Zhiyuan Tang1**,Xinghe Lu1,2,Caiyuan Tan1. Research of Explosion Mechanism of Lithium-Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2006, 18(06): 823-831.
秦银平, 庄全超, 史月丽, 江利, 孙智, 孙世刚. 锂离子电池电极界面特性研究方法[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 390-400.
Qin Yinping, Zhuang Quanchao, Shi Yueli, Jiang Li, Sun Zhi. Methods on Investigating Properties of Electrode/Electrolyte Interfaces in Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 390-400.
电极界面特性是影响锂离子电池充放电循环容量与稳定性的重要因素。本文总结了目前对电极界面特性进行研究的方法,主要包括传统的电化学方法、显微方法、谱学方法、电化学石英微晶天平等,重点论述了上述研究方法的原理、优缺点和在研究电极界面特性中的应用,以及这些方法相结合所取得的一些研究进展,并指出在今后的工作中,无论是对新材料的研究还是传统材料的研究,这些方法都仍将发挥重要作用。
秦雪英, 汪靖伦, 张灵志. 锂离子电池有机硅电解液[J]. 化学进展, 2012, 24(05): 810-822.
Qin Xueying, Wang Jinglun, Zhang Lingzhi. Organosilicon Based Electrolytes for Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2012, 24(05): 810-822.
高鹏飞, 杨军. 锂离子电池硅复合负极材料研究进展[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 264-274.
Gao Pengfei, Yang Jun. Si-Based Composite Anode Materials for Li-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 264-274.
硅基负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台,是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极巨大的体积效应、较低的电导率以及与常规电解液的不相容性限制了其商业化应用。目前,提高硅负极性能的措施主要包括:通过设计硅基负极材料的组成和微观结构来抑制其体积变化并改善导电性,研发适于硅负极的粘结剂和电解液添加剂,探索新型集流体及电极结构等。其中改进活性硅基材料的主要措施有纳米化、复合化等。本文论述了近年来硅基复合材料研究领域的一些最新进展和研究热点,阐述了本课题组在此领域的一些工作;讨论了硅-非金属复合材料、硅-金属复合材料各自存在的技术瓶颈并展望其未来发展方向。
施志聪,杨勇. 聚阴离子型锂离子电池正极材料研究进展*[J]. 化学进展, 2005, 17(04): 604-613.
Shi Zhicong,Yang Yong**. Progress in Polyanion-Type Cathode Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2005, 17(04): 604-613.
许梦清 邢丽丹 李伟善. 锂离子电池界面膜形成功能分子的研究现状*[J]. 化学进展, 2009, 21(10): 2017-2027.
Xu Mengqing Xing Lidan Li Weishan. Additives of Interphase Film Formation for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2009, 21(10): 2017-2027.
本文综述了锂离子电池正、负极嵌锂材料/电解质界面膜形成功能分子的研究现状。在总结负极界面膜形成机理的基础上,根据成膜功能分子形成SEI膜的不同机理,从饰膜机制和成膜机制两个方面对现有成膜功能分子的作用效果进行了综述与评价,提出了现有SEI膜形成功能分子的不足及所面临的问题。此外,简单阐述了正极界面膜的形成机制以及正极界面膜形成功能分子的研究进展。文章最后简单综述了理论计算方法在锂离子电池界面膜研究中的应用,并对其在设计新型成膜功能分子的应用前景进行了展望。
蒋志敏, 王莉, 沈旻, 陈慧闯, 马国强, 何向明. 锂离子电池正极界面修饰用电解液添加剂[J]. 化学进展, 2019, 31(5): 699-713.
Zhimin Jiang, Li Wang, Min Shen, Huichuang Chen, Guoqiang Ma, Xiangming He. Electrolyte Additives for Interfacial Modification of Cathodes in Lithium-Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2019, 31(5): 699-713.
提高电压是提高锂离子电池比能量的重要途径之一。例如,LiNi0.5Mn1.5O4(4.7 V)、LiNiPO4(5.1 V)和富锂锰基等电极材料在较高的充电截止电压下表现出较高的能量密度和较低的成本,具有很好的应用前景。另外,提高LiCoO2和三元电池体系的充电截止电压是提升电池能量密度的简单有效措施。但是,当电池充电截止电压提高时,不仅会造成电解液在正极/电解液界面的氧化分解,还会加速正极中金属阳离子在电解液中的溶解,造成电池循环性能和安全性下降。采用不同的正极界面修饰用电解液添加剂,既可以有效钝化正极/电解液界面,抑制电解液的分解,还可以有效抑制正极结构的破坏。本文从添加剂的分子结构出发,介绍了磺酸酯、硼酸酯、磷酸酯、氟代碳酸酯、腈类、酸酐和锂盐等添加剂在正极界面的相关研究成果,并对不同添加剂的作用机理进行了详细的解释和归纳;另外,介绍了添加剂的联用技术在不同电池体系中的最新研究成果;最后,对新型正极界面修饰用电解液添加剂的开发进行了展望。
吴承仁, 赵长春, 王兆翔, 陈立泉. 锂离子电池用富锂层状正极材料[J]. 化学进展, 2011, 23(10): 2038-2044.
Wu Chengren, Zhao Changchun, Wang Zhaoxiang, Chen Liquan. Li-Rich Layer-Structured Cathode Materials for Li-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(10): 2038-2044.
正极材料与负极材料是锂离子电池重要组成部分。目前锂离子电池负极材料比容量通常在300mAh/g以上,而正极材料比容量始终徘徊在150mAh/g。正极材料正在成为锂离子电池性能进一步提升的瓶颈。富锂层状正极材料是一类新型正极材料,其可逆容量在200mAh/g以上,其高容量特性引起人们的广泛关注。这类材料可以用xLi2MO3·(1-x)LiM'O2 (M 为Mn, Ti, Zr之一或任意组合; M'为Mn, Ni, Co之一或任意组合; 0≤x≤1)形式表示。由于其组成与结构的特殊性,这类富锂层状正极材料的充放电机理也不同于其它含锂过渡金属氧化物正极材料。本文介绍富锂层状正极材料的合成、结构与充放电机理,重点介绍近年来通过改性提高其电化学性能方面的研究进展,指出目前富锂材料研究中存在的问题,探讨未来的研究重点。
王希敏 王先友 罗旭芳 廖力 . 锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2[J]. 化学进展, 2006, 18(12): 1720-1724.
Ximin Wang Xianyou Wang Xufang Luo Li Liao . Progress on LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 as Cathode Materials of Lithium-Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2006, 18(12): 1720-1724.
宋杰,吴启辉,董全峰,郑明森,吴孙桃,孙世刚. 全固态薄膜锂离子电池*[J]. 化学进展, 2007, 19(01): 66-73.
Song Jie1|Wu Qihui2**,Dong Quanfeng1**|Zheng Mingsen1|Wu Suntao3|Sun Shigang1. Solid-State Thin Film Li-ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2007, 19(01): 66-73.
陈阳, 崔晓莉. 锂离子电池二氧化钛负极材料[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1249-1269.
Yang Chen, Xiaoli Cui. Titanium Dioxide Anode Materials for Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(8): 1249-1269.
锂离子电池是一种能量密度高、安全稳定和使用寿命长的储能器件,已广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域。二氧化钛(TiO2)具有无毒害、价格低廉、储量大和化学结构稳定等优点,是一种具有应用前景的负极材料。然而,TiO2的实际应用受限于自身较低电子电导率和锂离子(Li+)扩散系数。本文总结了TiO2三种常见晶型的储锂机制(锐钛矿TiO2两相固溶储锂机制、TiO2(B)本征赝电容储锂机制和金红石TiO2电位控制相变过程);针对其电子传导和Li+扩散能力的不足,详细综述了纳米结构维度设计、本征/非本征电子结构调控(元素掺杂、Ti3+自掺杂和高导电材料修饰)和异相结优化改性三方面的研究进展。最后展望了TiO2材料在锂离子电池及其他二次电池领域的发展趋势和应用前景。
陶占良, 王洪波, 陈军. 锂离子电池负极硅基材料[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 318-327.
Tao Zhanliang, Wang Hongbo, Chen Jun. Si-Based Materials as the Anode of Lithium-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 318-327.
硅基材料由于其高电化学容量是一种非常有发展前途的锂离子电池负极材料,但其在充放电过程中体积变化大、循环寿命差、首次库仑效率低等是阻碍其商业化的主要问题。本文综述了硅在脱嵌锂时晶体结构及表/界面的变化,以及改善其电化学性能方面的研究进展,并阐述其作为锂离子电池负极材料的研究前景。
陈敬波 赵海雷 何见超 王梦微. 锂离子电池硅基复合物负极材料*[J]. 化学进展, 2009, 21(10): 2115-2122.
Chen Jingbo Zhao Hailei He Jianchao Wang Mengwei. Si-Based Composite Anode Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2009, 21(10): 2115-2122.
作为颇有前途的锂离子电池负极材料,硅基材料的研究日益受到重视。硅基负极材料在充放电循环中体积变化过大导致的循环性能差、首次库仑效率低等始终是阻碍其商业化的主要问题。纳米化、合金化和碳包覆是有效的解决措施。本文详细论述了TiB2、TiN、TiC作为基质的硅-化合物复合物,Fe-Si、Cu-Si、Ni-Si体系的硅-金属复合物和硅-碳复合物的研究进展。在硅-碳复合物的研究上,综述了分别采用热解法、球磨法、球磨-热解法、化学聚合法合成,以聚吡咯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、间苯二酚-甲醛、柠檬酸、环氧树脂等为碳源的研究进展,同时也综述了Si/碳纳米管复合电极材料的研究情况。
王福庆, 陈剑*, 张锋, 衣宝廉. 锂离子电池聚阴离子型正极材料[J]. 化学进展
Wang Fuqing, Chen Jian, Zhang Feng, Yi Baolian. Polyanion-Type Cathode Materials for Li-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry
徐宇虹,尹鸽平,左朋建. 锂离子电池正极材料的第一性原理研究进展[J]. 化学进展, 2008, 20(11): 1827-1833.
gepin yin pengjian zuo. Progress on First Principle Calculations of Cathode in Li-Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2008, 20(11): 1827-1833.
任慢慢,周震,高学平,阎杰. 核壳结构的锂离子电池材料*[J]. 化学进展, 2008, 20(05): 771-777.
Ren Manman|Zhou Zhen**|Gao Xueping| Yan Jie. Core-shell Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2008, 20(05): 771-777.
周永宁, 傅正文. 纳米薄膜锂离子电池电极材料[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 336-348.
Zhou Yongning, Fu Zhengwen. Nanostructured Thin Film Electrode Materials for Lithium Ion Battery[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 336-348.
本文总结了近年来纳米薄膜锂离子电池电极材料的研究情况,特别是本课题组在这方面的工作进展。我们从纳米颗粒和纳米结构两方面对各种纳米电极材料进行了分类和归纳,对于纳米颗粒组成的薄膜电极材料,除了对传统的锂-金属氧化物(LiMO2,LiMn2O4等)电极材料和聚阴离子型(LiFePO4等)电极材料薄膜化的研究做了介绍之外,着重介绍了一系列基于纳米效应的具有新型反应机理的正负极材料,包括二元金属化合物薄膜电极(MX)、含锂复合薄膜电极(M-LiX)以及多元复合薄膜电极(MXY,M1X-Y,M1X-M2Y)。这些新型电极材料及其反应机理的研究为锂离子电池的发展开辟了新的方向。对于纳米结构组成的薄膜电极材料,我们主要对三维结构的纳米丝电极和三维微网碳膜电极进行了介绍,指出这些三维纳米结构材料的研究将为未来三维微电池的开发奠定基础。
杨立, 陈继章, 唐宇峰, 房少华. 锂离子电池负极材料Li4Ti5O12[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 310-317.
Yang Li, Chen Jizhang, Tang Yufeng, Fang Shaohua. Li4Ti5O12 Anode Materials Applied in Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2011, 23(0203): 310-317.
Li4Ti5O12具有充放电循环性能好、电压平台平稳、安全性高、价格低、环境友好、易于制备等优点,在锂离子电池负极材料中得到广泛研究。本文基于国内外近期的研究进展,综述了制备Li4Ti5O12的方法,着重介绍了固相、溶胶-凝胶、熔盐、燃烧、喷雾、水/溶剂热等几种主要的合成方法,并针对Li4Ti5O12电导率低的缺点,详细阐述了Li4Ti5O12电化学性能的改善方法,包括元素掺杂和导电材料改性。文章最后对此类材料的发展趋势做了展望。
周德凤,赵艳玲,郝婕,马越,王荣顺. 锂离子电池纳米级负极材料的研究[J]. 化学进展, 2003, 15(06): 445-.
Zhou Defeng, Zhao Yanling, Hao Jie, Ma Yue,Wang Rongshun*. Studies on Nanometer Anode Materials for Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2003, 15(06): 445-.