锂离子电池用具有分级三维离子电子混合导电网(4)

时间：2026-01-27

能源材料专题

传输通道,CNT本身的循环性能也因此而大大提高的电极材料提供了新思路.该“协同储锂效应暠为开发高容量、高倍率和稳定3.2暋负极Li4Ti5O12

我们最近通过采用含有作为氮掺杂碳的碳源[

25]

,C对、N元素的离子液体L从而达到对具孔有道多壁孔修结构的的i4.T与一般碳相比i5O12进行包覆,饰的目,氮掺杂的碳可能具有更高的电子电导和在界面处有较高的离子扩散速率,且在Li4Ti5O12与包覆层接触的两相界面处,会形成导电性很好的了一层很薄的电子导电的均匀包覆层Ti灢N灢C类化合物,从而使得孔道壁形成.这种在纳米尺度上具有离子和电子混合导电网络的纳微复合结构材料,(不但倍率性能得到了很大提高(从(5C)、/,大幅度提高到160mAh//g

大改善5C)、1125mAh,9采用此纳微复合材料装成的模拟电池mAh/gg((1100CC))),而且循环性能也4得5m到Ahg

,了较倍率为C/经过2的充放电在倍率为下,循环2200周后,容10周后,量从150mAh/g仅2C条件衰减到

132.43m暋A正极h/gL,i容量保持率可达FePO4

83%.纳米多孔碳材料自身具有纳米三维导电网络结构,可实现离子和电子的高速输运,利用这一特点,也可设计出一类基于纳米多孔碳材料的三维混合导电网络结构电极材料.例如,可以将LiFePO4纳米颗粒均匀地镶嵌在纳米多孔碳中,开发出倍率性能

优异的复合正极材料[26]电化学测试结果表明,纳微复合材料不但可以实现像电容器一样在.

该,并且还具有远高于电容器30s内快速完成全充全放过程的能量密度密度.这种纳微复合材料之所以具有如此高的功率,原因在于作为主要活性物质的LiFePO4颗粒的尺寸处于纳米尺度范围,

大大减小了锂离子的传输距离,从而提高了活性物质利用率和倍率性能;此外,,L避免了纳米级iFePO4纳米粒子均匀地分散于碳导电网络之中LiFePO4颗粒的团聚,增强了电极材料的成膜性能,改善了整个体系的电子传输性能电池正极材料将极大地提高电池的功率密度.该纳微复合材料如果作为锂离子;此外,如果该材料作为电化学超级电容器正极材料使用,将比两个电极都为活性炭的电化学电容器具有更高的能量密度3.4暋碳硫复合正极

锂硫电池以其较高能量密度开始越来越受到人们关注,以单质硫为例,如果其放电产物全部为硫化

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缘体的单质硫,导电性极差,如果以单质硫作为正极材料,电池将无法工作物质与其复.通常的解决办法是将一种导电性较好的合来提高正极材料电子电

导,目前采用最多的是碳硫复合材料,如何将二者有

效地复合,已成为当前锂硫电池的研究热点[27—30]

图5暋介孔碳与单质硫复合示意图

如图序的介孔碳5所示,材料CNMKaza灢r[2

7,28]

等人通过采用高度有聚合物PEG包覆,

形成了一种三维有序的纳米结构3与单质硫复合,并且采用复合材料,该材料以介孔碳作为导电网络骨架,实现了具有离子和电子混合的导电网络的纳微复合结构.与其他研究小组所报道的结果相比,该碳硫复合材料的电池充放电极化更小,容量和循环性能明显提高,室温下0周循环容量仍可以保持在320mACh/1g0(

恒电流充放电,第一周放电容量达到1/质量按活性相硫计算),经过可以预期,如果将该结构运用于锂空气电池电1100mAh/g

.极材料设计中,可望提高电极动力学性能,使得电极反应可逆性提高,从而达到减小电池极化,提高倍率性能和循环寿命的目的.

暋结束语

综上所述,与传统结构电极相比,具有混合导电网络结构的新型纳微复合电极在提高材料电化学性能方面具有显著优势,该结构不但充分利用了纳米