1 1.大连理工大学 化工学院, 精细化工国家重点实验室,大连 116024
2 2.中节能万润股份有限公司新材料开发分公司, 烟台 265503
3 3.北京化工大学 化工学院, 北京 100029
具有超高储锂比容量的硅材料是备受瞩目的高性能锂离子电池负极材料, 但硅嵌锂时巨大的体积膨胀效应使之快速失效, 从而限制了其应用性能。本研究提出一种简易低毒的气相氟化方法制备氟掺杂碳包覆纳米硅材料。通过在纳米硅表面包覆高缺陷度的氟掺杂碳层, 抑制硅材料嵌锂体积膨胀, 提供丰富的锂离子输运通道, 同时形成富含LiF的稳定SEI膜。获得的氟掺杂碳包覆纳米硅负极在0.2~5.0 A·g-1电流密度下, 比容量达1540~ 580 mAh·g-1, 循环200次后容量保持率>75%。本方法解决了传统氟化技术氟源(如XeF2、F2等)高成本、高毒性的问题。
锂离子电池 硅负极 氟掺杂碳 气相氟化法 Li-ion battery Si anode F-doped carbon gaseous fluorination method
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electrical and Computer Engineering, Auburn University, Auburn, AL 36849, United States of America
2 Department of Mechanical and Material Engineering, Auburn University, Auburn, AL 36849, United States of America
Recently, there has been substantial interest in the large-scale synthesis of hierarchically architectured transition metal dichalcogenides and designing electrodes for energy conversion and storage applications such as electrocatalysis, rechargeable batteries, and supercapacitors. Here we report a novel hybrid laser-assisted micro/nanopatterning and sulfurization method for rapid manufacturing of hierarchically architectured molybdenum disulfide (MoS2) layers directly on molybdenum sheets. This laser surface structuring not only provides the ability to design specific micro/nanostructured patterns but also significantly enhances the crystal growth kinetics. Micro and nanoscale characterization methods are employed to study the morphological, structural, and atomistic characteristics of the formed crystals at various laser processing and crystal growth conditions. To compare the performance characteristics of the laser-structured and unstructured samples, Li-ion battery cells are fabricated and their energy storage capacity is measured. The hierarchically architectured MoS2 crystals show higher performance with specific capacities of about 10 mAh cm-2, at a current rate of 0.1 mA cm-2. This rapid laser patterning and growth of 2D materials directly on conductive sheets may enable the future large-scale and roll-to-roll manufacturing of energy and sensing devices.
2D materials laser manufacturing laser patterning energy applications Li-ion battery International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 045102
1 1.西安石油大学 材料科学与工程学院, 西安 710065
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
Mxenes以其优异的比表面积、高导电率和组分可调性而受到广泛研究, 并用作高效锂离子电池的电极材料。然而, 其有限的存储容量以及锂离子扩散引起的剧烈晶格膨胀限制了MXenes作为电极材料的应用。本研究设计了具有代表性的MXene材料卤化(氟化、氯化或溴化)-Ti3C2。采用基于密度泛函理论的范德瓦耳斯修正的第一性原理计算方法研究了表面端基(T=F-、Cl-和Br-)修饰对锂离子电池中Ti3C2负极的原子结构、电学性质、力学性质以及电化学性能的影响。研究表明, Ti3C2T2单层具有良好的结构稳定性、力学性质和导电性质。相比Ti3C2F2和Ti3C2Br2, Ti3C2Cl2单层具有较大的弹性模量(沿二维薄膜两个方向的弹性模量分别为321.70和329.43 N/m)、较低的锂离子扩散势垒(0.275 eV)、开路电压(0.54 V)和较大的理论存储容量(化学计量比为Ti3C2Cl2Li6时达674.21 mA·h/g), 这表明Ti3C2Cl2单层作为锂电池电极具有良好的安全稳定性和充放电速率。此外, 端基氯化扩大了层间距, 进而提高了Ti3C2Cl2中锂离子的可穿透性和快速充放电速率。本研究表明, 表面氯化的Ti3C2纳米薄膜是一种很有前途的锂电池负极材料, 为其它的MXenes基电极材料设计与开发提供了重要的设计思路。
MXenes Ti3C2 表面端基修饰 第一性原理计算 锂离子电池负极 层间距 MXenes Ti3C2 surface end group modification first-principles calculation Li-ion battery anode interlayer spacing
青海民族大学化学化工学院，青藏高原资源化学与生态环境保护国家民委重点实验室，西宁 810007
锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有放电比容量大、热稳定性好、成本低、安全性能好等优点，但其倍率性能有待进一步提升。本文采用水热法制备了K+掺杂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料LNCM-xK。通过X射线衍射谱、场发射扫描电镜和X射线光电子能谱表征LNCM-xK的形貌和结构，通过电化学工作站和蓝电测试系统测试其电化学性能。结果表明:K+掺杂能有效降低阳离子混排程度，改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能,其中当x=0.125时K+掺杂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品(LNCM-0.125K)阳离子混排程度最低；LNCM-0.125K样品电化学性能最佳，0.2 C下50次循环后容量保持率为96.15%；在不同电流密度(0.2 C，0.5 C，1 C，2 C，5 C)下进行倍率性能测试，连续充放电30次后LNCM-0.125K样品容量保持率为97.00%。
倍率性能 K+掺杂 循环性能 锂离子电池 正极材料 rate performance K+ doping LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cycle performance Li-ion battery cathode material
锂离子电池以其优越的性能得到越来越多的重视和应用，但其对充电供电保护电路有着极高的要求.详细介绍锂离子电池的特性，根据其对保护电路要求高的特点，采用8031单片机做保护控制，对锂离子电池进行充电供电管理和保护.对锂离子电池充电供电保护方法和注意事项进行了分析，给出了应用电路.为基于单片机系统的锂离子电池充电供电保护电路的应用提供了一种参考.
锂离子电池 充电供电保护 8031单片机 Li-Ion Battery charge and discharge safeguard 8031 single-chip microcomputer
