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
1 上海比亚迪有限公司，上海 201611
2 湖南省计量检测研究院，长沙 410014
3 浙江三花汽车零部件有限公司，杭州 310018
硅氧负极材料(SiOx)比容量是石墨的近4 倍，被视为最有前景全面商用的下一代锂离子电池负极材料，但首次Goulombic 效率(ICE)偏低这一问题长期困扰着SiOx 的应用。预锂化能使SiOx 的ICE 上升，提高锂离子电池系统能量密度，为SiOx 全面应用铺平道路。本综述概述了近年来SiOx 负极预锂化的应用及研究进展，按照技术特点分类介绍了预锂化技术的最新研究进展，并列举了其中的典型方案与效果，重点讨论其反应机理、面临的挑战及潜在解决方案等，还对未来预锂化技术的发展进行了展望，供后续的研究与工业化参考借鉴。
锂离子电池 硅负极 氧化亚硅 预锂化 补锂 首次Coulombic 效率 lithium-ion battery silicon anode silicon monoxide pre-lithiation Li doping initial Coulombic efficiency
1 美国斯坦福大学材料科学与工程系, 斯坦福 CA94305, 美国
2 美国SLAC国家加速器实验室材料与能源科学研究所, 加利福尼亚 CA94025, 美国
纳米技术的发展为在纳米尺度上对材料的光、电、离子传输、化学、机械性能的合理设计提供了机遇。从基本科学原理出发,给出一些具体的实例,讲述了如何设计合适的纳米材料以满足其在高性能的能量存储器件和环境净化中的应用。主要包括: 纳米材料在太阳能电池和透明电极中的设计和应用;便携式储能器件和电动汽车用纳米电极材料的设计; 纳米材料在生物、水净化和空气净化领域的设计和应用。
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