Kathodenmaterialien für Lithiumionenbatterien werden haupts?chlich in lithiumreiche Materialien auf Manganbasis, tern?re Verbundmaterialien, LiMn 2 O 4 vom Spinelltyp, Lithiumeisenphosphat und Lithiumnickelmanganoxid unterteilt. Li-reiches Festl?sungskathodenmaterial auf Manganbasis Li 1 + x M 1 – x O 2 (M ist ein übergangsmetall wie Ni, Co und Mn) mit hoher spezifischer Kapazit?t (> 200 mAh/g), hoher Energiedichte, Niedrige Kosten und Umweltschutz Freundlich usw., aber es gibt M?ngel wie eine niedrige Anfangsentladungseffizienz, eine niedrige Coulomb-Effizienz, eine schlechte Zykluslebensdauer, eine unbefriedigende Leistung bei hohen Temperaturen und eine Leistung bei niedriger Rate. Der Forscher Wang Zhaoxiang vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften kombiniert experimentelle Forschung mit theoretischen Berechnungen. Ausgehend von der Erforschung der treibenden Kraft der Mn-Migration untersucht diese Ver?ffentlichung eine Reihe von Problemen, die durch die Mn-Migration verursacht werden, und schl?gt ein Verfahren zur Hemmung der Mn-Migration vor. Professor Wang Xianyou von der Xiangtan University ging von der Beziehung zwischen Materialstruktur und Leistung aus und verbesserte und verbesserte sie durch Optimierung der Materialstruktur, Design der Materialzusammensetzung (O-überschuss), Kontrolle der Materialphasenzusammensetzung (Co-dotiert) und Oberfl?chenmodifikation (mit Polyanilin beschichtet). . Der Weg der Lithium-Materialleistung. Bei der Beschichtungsmodifikation führte Professor Chen Zhaoyong von der Changsha University of Science and Technology eine eingehende Studie durch: Auf der Oberfl?che des lithiumreichen Kathodenmaterials auf Manganbasis wurde eine mikropor?se Al 2 O 3 /PAS-Doppelschicht-Mantelstruktur aufgebaut , und das Kathodenmaterial hatte eine Rate von 0,1 C. Die spezifische Kapazit?t betr?gt bis zu 280 mAh/g, und nach 100 Zyklen bei 0,2 C gibt es immer noch 98%-Kapazit?tserhaltung und keine strukturelle Umwandlung des Materials. Die Erforschung des tern?ren Ni-Co-Mn-Kathodenmaterials konzentriert sich haupts?chlich auf die Optimierung der Zusammensetzung und der Herstellungsbedingungen, der Beschichtungs- oder Dotierungsmodifikation usw., um die Kapazit?t, die Zykluseigenschaften und die Ratenleistung weiter zu verbessern. Die spezifische Erstentladungskapazit?t der spezifischen Erstentladungskapazit?t betr?gt 209,4 mAh/g, 1,0 C. Die spezifische Erstentladungskapazit?t des Materials betr?gt 0,1 C mAh/g, 1,0 C. 7%。 Kapazit?tsretention Rate von 95,51 TP2T, die Kapazit?tsretentionsrate bei hohen Temperaturen betr?gt immer noch 87,71 TP2T. Das Beschichtungsmaterial kann auch LiTiO 2 , Li 2 ZrO 3 oder dergleichen sein, was die Stabilit?t des tern?ren positiven Elektrodenmaterials verbessern kann. Die Herstellung von Spinell LiMn 2 O 4 durch Festphasen-Verbrennungssynthese kann die Reaktionstemperatur verringern, die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigen und die Kristallstruktur des Produkts verbessern. Die Hauptmethoden zur Modifizierung des Spinells LiMn 2 O 4 sind Beschichtung und Dotierung, wie Beschichtung mit ZnO, Al 2 O 3 , Dotierung von Cu, Mg und Al. Die Modifizierung von Lithiumeisenphosphat wird erw?hnt. Die verwendeten Verfahren sind Co-Dotieren von Elementen (wie Vanadiumionen und Titanionen), Zugabe von Ferrocen und anderen katalytischen Graphitisierungsadditiven und Compoundieren mit Graphen, Kohlenstoffnanor?hren und dergleichen. Bei Lithium-Nickel-Manganat-Kathodenmaterialien kann die Hochtemperaturstabilit?t auch durch Dotierungsmodifikation und -beschichtung sowie durch Verbesserung von Syntheseverfahren und -prozessen verbessert werden. Andere Forscher haben einige andere Arten von Kathodenmaterialien vorgeschlagen, wie z. B. carbonylkonjugierte Phthalocyaninverbindungen mit einer anf?nglichen spezifischen Entladungskapazit?t von 850 mAh/g; Graphen-mesopor?ser Kohlenstoff/Selen (G-MCN/Se) tern?r Für die positive Elektrode aus Verbundfilm, wenn der Selengehalt 62% war, war die erste Entladungskapazit?t von 1 C 432 mAh/g und blieb danach bei 385 mAh/g 1 300 Zyklen, was eine gute Zyklenstabilit?t zeigt.

Graphitmaterialien sind derzeit die wichtigsten Anodenmaterialien, aber Forscher haben andere Anodenmaterialien untersucht. Im Vergleich zum Kathodenmaterial weist das Anodenmaterial keinen offensichtlichen Forschungs-Hotspot auf. Der Elektrolyt zersetzt sich auf der Oberfl?che der Graphitanode w?hrend des ersten Zyklus der Batterie reduktiv und bildet eine Festelektrolyt-Phasengrenzfl?chenmembran (SEI), was zu einem ersten irreversiblen Kapazit?tsverlust führt, aber die SEI-Membran kann verhindern, dass der Elektrolyt dies fortsetzt zersetzen sich auf der Graphitoberfl?che und schützen so die Elektrode. Die Rolle. Zhang Ting von der South China Normal University fügte Dimethylsulfit als filmbildendes SEI-Additiv hinzu, um die Kompatibilit?t zwischen der Graphitanode und dem Elektrolyten zu verbessern und die elektrochemische Leistung der Batterie zu verbessern. Einige Forscher haben Nano-Titanat-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe als Anodenmaterialien verwendet und durch Magnetron-Sputtern mit ZnO, Al 2 O 3 und anderen Materialien beschichtet, um die Ratenleistung und Zyklusstabilit?t zu verbessern; Sprühtrocknungspyrolyse Das durch das Verfahren hergestellte Silizium-Kohlenstoff-Verbundanodenmaterial hat eine erste spezifische Entladungskapazit?t von 1033,2 mAh/g bei einem Strom von 100 mA/g und eine erste Ladungs- und Entladungseffizienz von 77,31 TP2T; selbsttragendes flexibles Silizium/Graphen Das Anodenmaterial aus Verbundfolie wurde 50 Mal bei einem Strom von 100 mA/g zykliert, die spezifische Kapazit?t betrug immer noch 1.500 mAh/g und die Coulomb-Effizienz wurde bei 99% oder mehr stabilisiert. Der Grund dafür ist, dass die Graphenschichten eine hohe elektrische Leitf?higkeit und Flexibilit?t aufweisen.

Elektrolyt Das traditionelle Karbonatelektrolytsystem hat Probleme wie Entflammbarkeit und schlechte thermische Stabilit?t. Es entwickelt ein Elektrolytsystem mit hohem Flammpunkt, Nichtentflammbarkeit, breitem elektrochemischem Stabilit?tsfenster und breiter Temperaturanpassungsf?higkeit. Es ist ein Schlüsselmaterial für Lithium-Ionen-Batterien.

Ein Forschungsschwerpunkt bei Nickel-Metallhydrid-Batterien sind Materialien aus Wasserstoffspeicherlegierungen. Professor Guo Jin von der Guangxi-Universit?t glaubt, dass das schnelle Abkühlen auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff und die Nichtgleichgewichtsbehandlung des mechanischen Kugelmahlens die Wasserstoffspeicherleistung der Mg 17 Al 12 -Legierung regulieren. Au?erordentlicher Professor Lan Zhiqiang von der Guangxi-Universit?t verwendete den W?rmebehandlungsprozess in Kombination mit mechanischem Legieren, um Mg 90 Li 1 – x Si x (x = 0, 2, 4 und 6) Verbundwerkstoffe für die Wasserstoffspeicherung herzustellen, und untersuchte die Zugabe von Si zum Festl?sungslagerung des Mg-Li-Systems. Die Wirkung der Wasserstoffleistung. Die Einführung von Seltenerdelementen kann das Amorphisierungsph?nomen und den Disproportionierungsprozess der Legierungszusammensetzung w?hrend des Wasserstoffabsorptions- und -desorptionszyklus hemmen und die reversible Wasserstoffabsorption und -desorption der Legierung erh?hen. Die auf dem Markt üblichen Wasserstoffspeicherlegierungsmaterialien sind meist mit Seltenerdelementen (La) dotiert. , Ce, Pr, Nd usw.), aber der Preis von Pr und Nd ist h?her. Zhu Xilin berichtete über die Anwendung einer nicht mit Pr und Nd dotierten Wasserstoffspeicherlegierung AB 5 in einer Nickel-Wasserstoff-Batterie. Die für den Elektrobus verwendete quadratische Batterie wurde 100 000 km sicher betrieben. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt für Wasserstoffspeichermaterialien sind metallische Stickstoffhydride wie Mg(BH 2 ) 2 -2LiH, 4MgH 2 – Li 3 AlH 6 , Al-Li 3 AiH 6 und NaBH 4 -CO(NH 2 ) 2 . Das Verringern der Teilchengr??e und das Hinzufügen eines Alkalimetalladditivs kann die Wasserstoffspeicherleistung des Metallkoordinations-Wasserstoffspeichermaterials verbessern, wobei die Teilchengr??e verringert wird, was haupts?chlich durch mechanisches Hochenergie-Kugelmahlen erreicht wird. Das von Professor Sun Lixian von der Guilin University of Electronic Technology beschriebene amindekorierte 12-verbundene MOF-CAU-1-Material weist hervorragende H 2 -, CO 2 - und Methanol-Adsorptionseigenschaften auf, die von gro?er Bedeutung und Anwendungswert für die Reduzierung von CO 2 -Emissionen und die Wasserstoffspeicherung sind . Sie entwickelten auch eine Vielzahl von wasserstofferzeugenden Materialien auf Aluminiumbasis, wie etwa 4MgH 2 -Li 3 AlH 6 , Al-Li 3 AiH 6 und NaBH 4 -CO(NH 2 ) 2 , die in Kombination mit Brennstoffzellen verwendet werden.

Die Suche nach Elektrodenmaterialien mit hoher Leistungsf?higkeit und langer Zyklenlebensdauer steht im Mittelpunkt der Forschung zu Superkondensatoren, unter denen Kohlenstoffmaterialien die gebr?uchlichsten Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren sind, wie beispielsweise por?se Kohlenstoffmaterialien, Biomasse-Kohlenstoffmaterialien und Kohlenstoffverbundmaterialien. Einige Forscher haben nanopor?se Kohlenstoff-Aerogel-Materialien hergestellt und bewiesen, dass gute elektrochemische Kapazit?tseigenschaften von der dreidimensionalen Netzwerkskelettstruktur und der ultrahohen spezifischen Oberfl?che herrühren. Nie Pengru, Huazhong University of Science and Technology, erhielt ein dreidimensionales por?ses Kohlenstoffmaterial und verwendete es als Elektrodenmaterial für Superkondensatoren im Prozess der Rückgewinnung von Blei-S?ure-Altbatterien durch Zitronens?ure-Nasslaugung. Dieses Verfahren kann die enge Integration der Energiespeicherindustrie und der Umweltschutzindustrie f?rdern und gute ?kologische und ?kologische Vorteile erzeugen. Die Forscher untersuchten auch die Verwendung verschiedener Kohlenstoffmaterialien aus Biomasse (Saccharose, Pollen, Algen usw.) als Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren. Im Hinblick auf Verbundmaterialien haben Forscher ein sandwichf?rmiges MoO 3 /C-Verbundmaterial entwickelt, bei dem die α-MoO 3 -Schicht und die Graphenschicht horizontal verschachtelt und gestapelt sind, das hervorragende elektrochemische Eigenschaften aufweist; Graphen/Kohlenstoff-Quantenpunkt-Komposit Das Material kann auch als Elektrodenmaterial mit einer spezifischen Kapazit?t von 256 F/g bei einem Strom von 0,5 A/g verwendet werden. Professor Liu Zonghuai von der Shaanxi Normal University stellte ein aus Manganoxid-Nanopartikeln zusammengesetztes mesopor?ses Manganoxid-Nanoelektrodenmaterial mit einer spezifischen Oberfl?che von 456 m 2 /g und einer spezifischen Kapazit?t von 281 F/g bei einem Strom von 0,25 A/g her. Liu Peipei von der South China University of Technology stellte ein dreidimensionales NiO-Co 3 O 4 -Verbundmaterial mit Nanoblumen mit einer spezifischen Kapazit?t von 1 988,6 F/g bei einem Strom von 11 A/g und einer Kapazit?tserhaltungsrate her von 1.500 Zyklen. 94. 0%; Wang Yijing von der Nankai University untersuchte den Wachstumsmechanismus, die Mikrostruktur und die Leistung von NiCo 2 O 4 -Materialien mit unterschiedlichen Morphologien. Tang Ke von der Chongqing University of Arts and Sciences analysierte die Beziehung zwischen ?quivalentem Widerstand und Ladestrom. Das Ersatzschaltbildmodell wurde verwendet, um die Variation von Kapazit?t, Speicherkapazit?t und Ladeeffizienz von Superkondensatoren mit Strom zu untersuchen. Die Temperaturspeicherleistung von Superkondensatoren wurde diskutiert. Einfluss.

Die Kommerzialisierung von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) wird haupts?chlich durch Kosten und Langlebigkeit eingeschr?nkt. Da der in PEMFC verwendete Katalysator haupts?chlich ein Edelmetall wie Pt ist, ist er kostspielig und wird in der Arbeitsumgebung leicht abgebaut, was zu einer Abnahme der katalytischen Aktivit?t führt. Der Forscher Shao Zhigang vom Dalian Institute of Chemical Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften berichtete über einen Pd-Pt-Kern-Hülle-Katalysator, der Pd einführt, um die verwendete Pt-Menge zu reduzieren und die Aktivit?t des Katalysators zu erh?hen. Darüber hinaus haben Forscher die Wechselwirkung zwischen Metall und Tr?ger verbessert, indem sie Polymerstabilisierung, Oberfl?chengruppierung und Metalloberfl?chen-Kohlenstoffcluster-Modifikation verwendet haben, um einen PEMFC-Metallsauerstoffreduktionskatalysator mit hoher Aktivit?t und hoher Stabilit?t zu erhalten. Cao Tai vom Beijing Institute of Technology stellte ein leichtes, kostengünstiges und gro?technisches Syntheseverfahren für die Synthese einheitlicher, stickstoffdotierter, bambusf?rmiger Kohlenstoff-Nanor?hren mit Kobalt-Nanopartikeln an der Spitze vor. Die Produkte haben hervorragende Eigenschaften. Redoxkatalytische Aktivit?t. Auf Kohlenstoff basierende Katalysatoren und andere Nicht-Platin-Katalysatoren für Brennstoffzellen, die herk?mmliche auf Platin basierende Katalysatoren ersetzen k?nnen, werden durch hydrothermale Carbonisierung, thermisches Cracken bei hoher Temperatur usw. erhalten und haben eine vergleichbare Leistung wie kommerzielle Platin-Kohlenstoff-Katalysatoren.

Der Lade- und Entladeprozess von Na 0,44 MnO 2 -Material wurde in Dai Kehua von der Northeastern University untersucht. Es wurde gefunden, dass Mn 2+ auf der Oberfl?che des Materials bei niedrigem Potential gebildet wurde. Das leitf?hige Harz Phenolharz PFM k?nnte die reversible spezifische Kapazit?t von reinem Sn-Pulver verbessern. Um ein stabiles Laden und Entladen zu erreichen. Die Zhongnan-Universit?t Xiao Zhongxing et al. gesintert durch das hydrothermale Verfahren und das Hochtemperatur-Festphasenverfahren, um das Na 0,44 MnO 2 h?herer Reinheit zu synthetisieren, und das Metall Natrium wurde als negative Elektrode verwendet, um eine Knopfbatterie mit einer Kapazit?t von 0,000 zu montieren. 5 C-Zyklus 20 Mal. Die Retentionsrate betrug 98,91 TP2T; Zhang Junxi vom Shanghai Electric Power College synthetisierte NaFePO 4 -Kristalle mit Olivinstruktur, die als Kathodenmaterial für Natriumionenbatterien verwendet wurden und eine gute elektrochemische Leistung aufwiesen. Associate Professor Deng Jianqiu von der Guilin University of Electronic Technology stellte ein nanolineares Strontiumsulfid durch ein hydrothermales Verfahren her und verwendete es als negatives Elektrodenmaterial für Natriumionenbatterien. Das Material hat eine spezifische Kapazit?t der ersten Entladung von 552 mAh/g bei 100 mA/g. Nach 55 Zyklen betr?gt die Kapazit?tsretention 85,51 TP2T. Es wird 40 Mal bei 2 A/g zykliert und kehrt zu 100 mA zurück. Der Strom von g und die spezifische Kapazit?t der Entladung werden auf 580 mAh/g wiederhergestellt, was anzeigt, dass die Zyklusleistung des negativen Elektrodenmaterials gut ist, und die Struktur kann nach einem gro?en Stromzyklus stabil gehalten werden.

Die Forschung zu Lithium-Schwefel-Batterien konzentriert sich derzeit auf Elektrodenmaterialien wie por?se Kohlenstoffmaterialien, Verbundmaterialien usw., um die Batteriesicherheit, die Lebensdauer und die Energiedichte zu verbessern. Das von Zhang Hongzhang vom Dalian Institute of Chemical Physics der Chinese Academy of Sciences entwickelte Kohlenstoffmaterial hat ein gro?es Porenvolumen (> 4,0 cm 3 /g), eine gro?e spezifische Oberfl?che (> 1 500 m 2 g), und einen hohen Schwefelgehalt (>70%). Unter der Bedingung eines hohen Schwefelgehalts (3 mg/cm 2 ) betr?gt die spezifische spezifische Kapazit?t einer 0,1 C-Entladung 1200 mAh/g; Professor Chen Yong von der Universit?t Hainan verwendet Ti 3 C 2 mit einer zweidimensionalen Akkordeonstruktur als positives Elektrodenmaterial. Kombiniert mit Schwefel, um ein S/Ti 2 C 3 -Komposit zu erhalten, erreichte die anf?ngliche spezifische Entladungskapazit?t 1.291 mAh/g bei einem Strom von 200 mAh/g, und die reversible spezifische Kapazit?t des Zyklus betrug immer noch 970 mAh/g.

Der Forscher Zhang Huamin vom Dalian Institute of Chemistry and Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften berichtete über den Forschungsfortschritt und die Anwendung der Energiespeichertechnologie für Flüssigbatterien und stellte den Entwicklungsfortschritt von Flüssigbatterieelektrolyten, ionenleitf?higen Membranen ohne Fluorid und High vor spezifische Leistungsdrossel. Und Forschungsergebnisse im Flow-Batteriesystem. Sie entwickelten einen Flow-Batteriestapel der 32-kW-Klasse mit hoher Leistungsdichte, der bei einer Stromdichte von 120 mA/cm 2 mit einer Energieeffizienz von 81,21 TP2T geladen und entladen wurde, was eine gro?technische Produktion erm?glicht, von der 5 MW/10 MWh flie?en Batterie Das Energiespeichersystem wurde am Netz implementiert.

Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen stehen nach wie vor im Fokus der Batterieforschung; andere Batterien wie Natrium-Ionen-Batterien, Flow-Batterien und Lithium-Schwefel-Batterien werden ebenfalls entwickelt. Der aktuelle Forschungsschwerpunkt verschiedener Batterietypen liegt nach wie vor in der Entwicklung von Elektrodenmaterialien, um eine h?here Kapazit?t, Effizienz, Zyklenleistung und Sicherheitsleistung zu erreichen.

Einführung in alle Festelektrolytmaterialien