金属氢化物在锂离子电池负极材料中的研究进展
锂离子电池正极材料LiCoO2和LiNiO2的研究进展
及 环境保 护等 方 面 在 ２ １世纪 的重 大 技术 领 域 中具
有 举足轻重 的地 位 和 作用 。结 合 中 国 国情 来 看 ， 加 速 发展 新型绿 色环保 电池是刻 不容缓 的 。 锂 离子 电池是继 金 属氢 化物—— 镍 电池后 最新
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１ 前 言
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第 ３卷第 １ ０ 期 ２００２ 年 ３ 月
稀 有金属与硬质合金
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关键 词 ： 锂离子 电池 ； 正极材料 ；ｉ ； Ｌ Ｑ ｌ 中图分类号 ：Ｉ－４ ＂ １６ ４ Ｕ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０４ ５６ ２０ ）１ ０ ８ ４ １０ —０３ （０２０ —０３ —０
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纳米材料新进展及应用
纳米材料应用的新进展来源：全球电源网世界上已经研制成功四种贮氢合金材料：即稀土镧镍系、铁一钛系、镁系以及钒、铌、锆等多元素系合金材料。
但它们全都是非纳米材料。
最近几年世界各国在大力开发纳米贮氢电极材料，一系列纳米贮氢材料不断问世。
它们的进展为更好利用氢能带来了福音。
目前开发的主要材料系列有镁镍合金、碳纳米管和纳米铁钛合金。
三种纳米材料的开发已经形成热潮。
美洲和欧洲国家开发工作最集中的是镍金属氢化物电池用的镁镍合金和碳纳米管，其次是燃料电池用的铁钛合金及碳纳米管。
包括中国在内的亚洲国家开发纳米镁镍合金主要是针对镍金属氢化物电池的应用，开发纳米铁钛合金及碳纳米管主要是针对燃料电池的应用。
在开发金属氢化物储氢方面，过去的主要问题是贮氢量低，成本高及释氢温度高。
现在在开发纳米储氢材料过程中这些问题仍是值得注意的问题。
本文介绍目前科研人员针对上述问题开发纳米储氢材料方面的进展。
1 镁镍合金开发继续升温镁系贮氢合金是最具开发前途的贮氢材料之一，所以目前开发最热的是镁镍合金。
镁镍合金成本低，其贮氢质量高，若以CD ( H )代表合金贮氢的质量分数，理论上纯镁的质量分数为7.6% ，而稀土LaNi5 的只有1.4% ，钛系TiFe 只为1.9%。
这就是形成镁系合金开发热潮的原因。
以前主要使用熔铸法和快速凝固法生产镁合金。
能够体现出高技术的发展水平是现在的机械研磨技术。
也就是先在600 C以上使镁与镍形成合金，经过检测确定是Mg2Ni合金以后，然后进行机械研磨。
目前普遍用机械研磨法生产多元纳米贮氢合金、纳米复合贮氢合金。
新型纳米镁镍合金同稀土系、钛系和锆系贮氢材料相比具有许多优点。
镁系合金中最典型的是Mg2Ni 合金。
其氢化物Mg2NiH4 合金贮氢量为3.6%。
1.1 代换镁的金属呈增加趋势国内外制备传统镁系合金采取的措施是添加铝、铁、钴、铬、钒、锰、铜、钛及镧等元素来替换镁，使其形成多元镁镍合金。
第二种是将纯镁粉与低稳定性的贮氢合金复合。
金属氢化物镍电池的研究进展
１ 负极 材料 的研 究
随着 科 技 的进 步 ，人 们 对 便 携式 电子 产 品 的需 求 越 来 越大 ，而 这 种 需求 对 电池 产业 提 出 了更 高 的 要 求 。环 保 意 识 的 提高 和 天然 资 源 的减少 ，对 开发 电动 车 的需 求 也变 得 非 常 迫切 。 因此 ，开 发 并使 用
ｎｉｋ ｌｅｅ ｔｏ ｓｏ ｉ ｋ ｌｍｅ ａ ｙ ｒｄｅｂ ｔｅ ｉ ｓａ ｄ ｅ ｐｌｒ ｔ ｎ ｏ ｗ ｔｒａ ． ｅ ｏ ｌ ｔ ｅ ｅ ａ ｙ ｃ ｅ ｌ ｃｒ ｄｅ ｆｎ ｃ ｅ — ｔ ｌｈ ｄ ｉ ａ ｔｒｅ ｎ ｘ ｏ ａｉ ｆ ｏ ｎｅ ｍａ ｅ ｉ １ Ｓ ｃ ｎｄｙ，ｈｅｓ ｖ ｒ ｌ ｗａ ｓ ｏ ｏ ｔ ａ ｓ ｈｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｅ ｏ ｍａ ｅ ｏ ｈｅ ｂ ｔ ｒｅ ｓｓ ｅ ｉ ｌ ｎｔｏ ｕ ｅ ，ｓ ｈ ａ ｈ ｙ ｏ ｆｈ ｗ ｏ ｒ ｉｅ ｔ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅ ｐ ｒ ｒ ｎｃ ｆｔ ａ ｔ ｉｓ ｗａ ｐ ｃ ａ ｌ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｕｃ ｓｔ ｅ ｗａ ｆ ｆ ｅ ｙ
中图分 类号 ： Ｍ９ ２ ２ Ｔ １． 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ８ ９ ３ ２ ０ ）２０ ７ —４ １ ０ —７ ２ （０ ２ ０ —０ ４０
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｉｋ ｌ ｔ ｌ ｙ ｒｄ ｔｒｅ ｖ ｌｐ ｎ ｆｎ ｃ ｅ－ ｍｅ ａ ｄ ｉ ｅｂ ｔｅ ｉｓ ｈ ａ
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电 池 工 业
第 ７卷 第 ２期 ２０ ０ ２年 ４月
金 属 氢 化 物 镍 电池 的研 究 进 展
何 国荣 ， 吴 锋
（ 京理工大学化工与 材料学院 ， 京 ｌ０８ ） 北 北 ０ ０ １
镍氢电池和锂离子电池的工作原理
镍氢电池和锂离子电池的工作原理
镍氢电池的工作原理是基于镍氢化物（NiMH）电化学反应的。
镍氢电池由一个正极和一个负极构成，正极通常由氢化镍键合物（如LaNi5）组成，负极是由一种金属氢化物材料（如钛或锆钍合金）制成。
正极和负极之间通过一个电解质（一般是氢氧化钾溶液）分隔。
当镍氢电池充电时，通过外部电源流入的电流将负极上的氢气转化为氢离子，同时将正极上的镍氢化物转化为镍氢化物离子。
这个过程促使电池储存电能。
当镍氢电池放电时，反应过程正好相反。
氢离子从电解质中流到负极上，被还原为氢气，同时正极上的镍氢化物离子被还原为镍氢化物。
这个过程释放出储存的电能。
而锂离子电池的工作原理是通过锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌来储存和释放电能。
锂离子电池由一个锂离子嵌入型的负极（通常是由石墨材料制成）和一个正极（由锂离子插层化合物制成，如锂钴酸锂、锂镍酸锂）构成。
这两个极之间通过一个电解质（通常是有机溶液）隔离。
当锂离子电池充电时，通过外部电源流入的电流会促使正极上的锂离子嵌入到负极的石墨层中，同时导致正极中的反离子（通常是氟离子）从负极中释放出来。
这个过程促使电池储存电能。
当锂离子电池放电时，反应过程正相反。
负极上的锂离子脱嵌并返回到正极，与正极中的反离子发生化学反应。
这个过程释放出被储存的电能。
磷酸铁锂电池电解质的研究进展
锂离子电池电解质的研究进展摘要电解质作为电池的3个重要组成部分之一，是完成电化学反应不可缺少的部分，它的性能好坏直接影响了锂离子电池的性能的优化和提高。
本文综述了锂离子电池电解质的分类和性能指标，简单介绍各类电解质的研究进展，讨论了电解质应具备的性质及发展方向。
关键词：锂离子电池 液体电解质 固体电解质 熔融盐电解质导论锂离子电池概论锂离子电池简介锂离子电池（Lithium Ion Battery ，缩写为LIB ）又称锂电池，根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。
其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。
电池正极采用锂化合物2LiCoO 或24LiMn O ,负极采用锂-碳层间化合物。
锂离子电池的优点：（1）输出电压高，采用低嵌锂电位材料作负极，高嵌锂电位材料作正极，单体电池的工作电压高达3.7-3.8V （磷酸铁锂的是3.2V ），是Ni-Cd 、Ni-H 电池的3倍。
（2）比能量大，目前能达到的实际比能量为555Wh/kg 左右，即材料能达到150mAh/g 以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd ，2--3倍于Ni-MH ），已接近于其理论值的约88%。
（3）安全性能好，无公害，无记忆效应。
作为Li-ion 前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域：Li-ion 中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion 根本不存在这方面的问题。
（4）循环寿命长，一般均可达到500次以上，甚至1000次以上，磷酸铁锂的可以达到2000次以上。
对于小电流放电的电器,电池的使用期限，将倍增电器的竞争力。
铅酸蓄电池基本常识一百题
铅酸蓄电池基本常识一百题1、什么是一次电池和二次电池？一次电池是普通的干电池，只能使用一次, 二次电池又叫可充电池。
二次电池中的动力型电池（或称牵引电池）是电动车目前主要电源。
2、一次电池和二次电池有什么区别？？电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充，根据它们的电化学成分和电极的结构可知，真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。
理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化，既然，一次电池仅做一次放电，它内部结构简单得多且不需要支持这种变化，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济，如果需要反复使用，应选择真正的循环次数在350次左右的充电电池，这种电池也可称为二次电池或蓄电池。
另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的负载能力相对要小。
3、充电电池是怎样实现它的能量转换？每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能，就二次电池（也叫蓄电池）而言（另一术语也称可充电使携式电池），在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。
这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上。
4、电动自行车用蓄电池的特点是什么？电动自行车用蓄电池是动力型电池，它的特点是能够在一定时间内大电流放电，供车用电机运行，并能维持一定时间运行一定里程。
车用动力电池与固定电池，如仪表电池，电力，通讯系统电池，起动电池等从结构到性能都不相同，其充电和放电方式也不相同，因此不能通用。
5、电动自行车用电池是如何分类的？从大的方面讲，电池分一次电池(电动车用它做电源已经成为历史) 、二次电池和燃料电池。
车用电池按电解液性质分为酸性和碱性，按外形分为方形和圆柱形，按使用性质分为移动式和固定式，按用途分为动力型、起动型和普通型，按结构分为开敞式和密封式。
2.材料科学进展新能源材料2
工作原理
2.锂离子电池结构及工作原理
各类锂电池产品
LIB工作原理
锂离子电池是由两 个能可逆的嵌入与脱 嵌的锂离子的化合物 作为正负极构成的二 次电池。充电时,锂离 子从正极中脱嵌, 在负 极中嵌入, 放电时反之。
LIB电池涉及的材料
正极材料； 负极材料； 电解质材料； 聚合物隔膜； 正负极导电添加剂； 正负极活性物质； 电池壳； 密封件； 防爆片
LIB电池负极材料
1、金属锂 解决金属锂负极不稳定的方法： 1）寻找新的负极材料； 2）采用聚合物电解质避免Li与有机溶剂反应； 3）改进有机电解液配方。
LIB电池负极材料
2、锂合金 • 各种常见锂合金材料：LiAl, LiPd, LiSn, LiBi, LiIn, LiAlFe, LiAlB, LiSi等。
2、有机太阳电池 3、光化学太阳电池
太阳能电池材料
电池种类
单晶硅 多晶硅 硅多晶薄膜 非晶硅 GaAs CdS/CdTe 硒镓铟铜
转换效率（%）
24 19 12 10 30 15 14
太阳能电池材料
空间电源系统的面积 随太阳能电池转换效 率的提高而不断减小
DJ:GaInP/GaAs/Ge
太阳能电池材料
LIB电池正极材料
LIB电池正极 材料不仅作为电 极材料参加电化 学反应，而且可 作为离子源。大 多为含锂的过渡 族金属化合物。
LIB电池正极材料及其放电电位
LIB电池正极材料
三种主要的LIB电池正极材料LiCoO2, LiNiO2和 LiMn2O4的性能对比
理论比 密度 实际比容 量 容量 （mAh/g) （mAh/g) (g/cm3)
锂离子电池
笔记本电脑及其锂离子电池
2023年新高考化学模拟试题及答案 (2)
1．第24届冬奥会正在北京举办，雪上项目所使用的滑雪板各部分对应的材料中，属于天然有机高分子的是A．板面——尼龙B．板芯——木材C．板底——聚乙烯塑料D．复合层——玻璃纤维2．下列说法正确的是A．硫酸铵和醋酸铅溶液均可使鸡蛋清溶液中的蛋白质变性B．麦芽糖与蔗糖的水解产物均含葡萄糖，故二者均为还原型二糖C．天然植物油常温下一般呈液态，难溶于水，有恒定的熔点、沸点D．蛋白质的盐析可用于分离和提纯蛋白质3．下列离子检验利用了氧化还原反应的是4．电导率可用于衡量电解质溶液导电能力的大小。
室温下，用0.100 mol·L-1 NH3·H2O滴定10 mL浓度均为0.100 mol·L-1HCl和CH3COOH的混合液,电导率曲线如图所示。
下列说法正确的是A．①溶液中c(H+)为0.200 mol·L-1B．溶液温度高低为①>③>②C．③点溶液中有c(Cl-)>c(CH3COO-)D．③点后因离子数目减少使电导率略降低5．在卤水精制中，纳滤膜对Ca2+、Mg2+有很高的脱除率。
一种网状结构的纳滤膜J的合成路线如图(图中表示链延长)。
已知：+—NH2一定条件−−−−−−→+HCl下列说法不正确的是A．合成J的反应为缩聚反应B．MPD的核磁共振氢谱有3组峰C．J具有网状结构与单体TMC的结构有关D．J有亲水性可能与其存在正负离子对有关6．常温下，下列溶液的pH或微粒的物质的量浓度关系正确的是A．某物质的溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-a mol/L，若a>7时，则该溶液的pH定为14-a B．常温下，0.1mol/L NaB溶液的pH=8，将该溶液与0.06mol/L盐酸等体积混合(忽略体积变化)后c(B-)+c(HB)=0.05mol/LC．pH=5的稀盐酸加水稀释1000倍后所得溶液中：c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)D．在饱和氯水中加入NaOH使pH=7，所得溶液中存在下列关系：c(Na+)>c(ClO-)>c(Cl-)>c(HClO)7．下列叙述中，不能用平衡移动原理解释的是A．工业上制备硫酸时，选择常压下进行二氧化疏和氧气的反应B．红棕色的NO2气体，加压后颜色先变深后变浅C．氯气在水中溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度D．乙酸与乙醇反应制乙酸乙酯时，加入过量的乙醇8．以金属氢化物(MH x)为负极材料的Ni/MH x电池，其充放电原理利用了储氢合金的吸放氢性能，氢通过碱性电解液在金属氢化物电极和Ni(OH)2电极之间运动，充放电过程中的氢像摇椅一样在电池的正负极之间摇动，因此又称为“摇椅”机理，其反应机理如图所示。
电动汽车电池材料
电动汽车电池材料
1.锂离子电池：目前电动汽车普遍采用的主要电池技术。
其正
极材料常用的是锂钴酸锂（LiCoO2）或锂铁磷酸锂
（LiFePO4），负极材料一般为石墨。
2.镍氢电池：相比锂离子电池，具有更高的能量密度和较长的
寿命，但成本较高。
正极材料常用的是镍氢化合物（NiMH），负极材料为金属氢化物。
3.钠离子电池：由于钠资源相对丰富且成本较低，钠离子电池
被认为是一种具有潜力的替代技术。
正负极材料通常为钠金属和炭材料。
4.超级电容器：虽然能量密度相对较低，但具有高充放电速度
和较长的循环寿命。
常用的电极材料包括活性炭和二氧化锰等。
5.固态电池：目前处于研发阶段的一种新型电池技术，使用固
态电解质而非液态电解质。
材料选择范围广泛，包括锂金属、硫化物、硅等。
需要注意的是，不同型号和品牌的电动汽车可能采用不同的电池技术和材料组合。
此外，随着科学技术的不断进步，可能会出现新的电池材料和技术。
锂离子电池ge基负极材料的制备及其储锂性能研究
全文摘要全文摘要作为储能设备的锂离子电池（LIBs）具有能量密度高、功率大、寿命长和环境友好等特点。
但市售LIBs石墨负极的理论容量仅有372 mAh g-1，这难以满足能量储存系统的建立、大型电动汽车等发展的要求。
负极材料是LIBs的重要组成部分，因而，高容量负极材料的开发成为提高LIBs性能的决定因素。
作为锂离子电池负极材料，Ge具有比容量高，操作电压低、电子传输速率快等优势，有望替代石墨负极。
但在循环过程中，Ge体积膨胀严重，造成它的循环性能差，阻碍了实际应用。
为了提高Ge负极材料的循环稳定性，研究者提出了纳米结构化和碳材料复合两种方法。
具有不同相貌的纳米结构具有表面积大，离子/电子传输快的特点。
而碳质材料具有高的导电性、好的机械柔韧性以及热和化学稳定性。
在前人工作的基础上，本文开展了以下两方面的内容：（一）以市售的GeO2、GO和纯水为原料，基于溶解-重结晶的机理制得了GeO2/graphene复合物。
复合物制备过程中所用的化学试剂和仪器无毒且便宜。
用作LIBs负极材料进行性能测试时，结果表明：该电极具有好的循环性能和高的可逆容量：首次充电容量高达1637 mAh g-1，循环80圈后可逆容量保持在640 mAh g-1。
（二）针对传统1 D纳米结构合成过程复杂、使用贵金属催化剂的缺点，本文通过静电纺丝的方法合成了Ge/CNFs。
该材料表现出良好的储锂性能：在100 mA g-1的电流密度下，循环30圈后仍具有643.2 mAh g-1的可逆容量，约为石墨负极的2倍。
这主要归因于：（1）多孔结构能够增加电极与电解质的接触面积；（2）Li+较短的扩散距离；（3）电子沿1 D方向快速传输，提高了电极的导电性。
关键词：锂离子电池Ge负极静电纺丝石墨烯IAbstractAbstractLithium-ion batteries (LIBs), as energy storage devices, have the characteristics of high energy density, high power density, long service life and environmental friendliness. Nevertheless, the graphite anode (372 mAh g-1) has a very low specific capacity, which is unable to fulfil the establishment of energy storage systems as well as the demands of large electric vehicles development. To further improve the performance of LIBs, the attention is then focused on the electrode materials with hig her specific capacity. As the anode of LIBs, Ge is of great interest since it has higher specific capacity than traditional carbon anodes. However, the poor cyclability due to the large volume change of Ge upon insertion/extraction of lithium has been an impediment to its practical application.In order to improve the cycle stability of the Ge anode materials, strategies for nanostructure and hybridization with carbonaceous material have been proposed. Nanostructure with versatile morphology can provide high surface area, fast lithium and electron transportation. While, carbonaceous material exhibit superior electrical conductivity, good flexibility as well as excellent thermal and chemical stability.Based on the summary of literature research, the main content of this paper is as follows:(1) Based on the mechanism of dissolution-recrystallization, a facile green solution route using only GeO2 powder, graphene oxide and purified water has been developed to prepare a GeO2/graphene composite. It is worth noting that the solvent, reagents, as well as instruments we used in the preparation process of the composites are innocuous and inexpensive. The results of battery performance test show that the synthesis of compound electrode has good cycle performance and reversible capacity. The composite electrode exhibits a high initial reversible charge capacity of 1637 mAh g-1, exhibiting a high charge capacity of 640 mAh g-1 after 80 cycles.(2) the conventional synthesis of 1 D nanostructures involved the complicated process and the use of expensive catalyst. Here, we report a facile preparation of aIIAbstractGe/CNFs by electrospinning. In half cell test, Ge/CNFs composite electrode shows a high initial reversible charge capacity of 643.2 mAh g-1 after 30 cycles under the current density of 100 mAh g-1. The excellent electrochemical performance of Ge/CNFs may be ascribed to the following reasons: (1) the porous structure can increase the contact area of the electrode and the electrolyte; (2) the short diffusion distance of Li+; (3) the fast transfer of electron along the direction of one-dimensional, which improved the electrical conductivity of electrode.Keywords: Lithium-ion battery, Ge anode, electrospinning, grapheneIII目录目录全文摘要 (I)Abstract (II)目录 .......................................................................................................... I V 第1章绪论 . (6)1.1 锂离子电池简介 (6)1.1.1 锂离子电池的发展历史 (6)1.1.2 锂离子电池的组成及工作原理 (7)1.2 锂离子电池负极材料 (8)1.2.1碳负极材料 (8)1.2.2 Ge基负极材料 (9)1.3 实验的选题背景和研究内容 (22)参考文献 (23)第2章GeO2/graphene复合物的绿色合成及储锂性能研究 (31)2.1 引言 (31)2.2 实验部分 (32)2.2.1 材料制备所用化学试剂和仪器 (32)2.2.2 氧化石墨的制备 (33)2.2.3 GeO2/graphene复合物的制备 (33)2.2.4 材料表征 (34)2.2.5 电化学测试 (34)2.3 结果与讨论 (34)IV目录2.4 本章小结 (41)参考文献 (42)第3章多通道Ge/CNFs的静电纺丝法合成及其储锂性能的研究 (46)3.1 引言 (46)3.2 实验部分 (47)3.2.1 材料制备所用化学药品和仪器 (47)3.2.2 材料的制备 (48)3.2.3 材料表征 (48)3.3.4 电化学测试 (49)3.3 结果与讨论 (49)3.4 本章小结 (57)参考文献 (57)个人简历、在学期间发表的学术论文与科研成果 (61)致谢 (62)V第1章绪论第1章绪论温室效应，能源生产和能量储存已成为当今社会讨论的热门话题。
金属材料在能源储存方面的应用
金属材料在能源储存方面的应用随着能源需求的不断增加，我们急需探索出能源储存的新方法。
而金属材料的应用，正是未来能源储存的主要研究方向之一。
金属材料以其高比能量、高功率密度、长寿命、高可靠性等优点，被广泛应用于电池、超级电容器、储氢材料等领域。
一、金属材料在电池中的应用电池是人类生活必不可少的能源储存设备，而金属材料的应用则是电池储能技术发展的重要方向之一。
锂离子电池是目前民用领域中应用最广的电池之一，它以高能量密度、高比能量、低自放电率、长寿命等优点备受赞誉。
而金属材料作为锂离子电池的核心材料，可以发挥重要作用。
例如，用金属氧化物制备的正极材料，在锂离子电池中显得尤为重要。
由于其具有较大的比表面积和特殊的储能机理，金属氧化物可以使锂离子电池具有更高的能量密度，进而提高储能性能。
此外，一些金属材料，如锡等，也可以作为负极材料，在锂离子电池中起到极为重要的作用。
二、金属材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种高能量、高功率密度、快速充放电的电池，具有优良的循环寿命和高温抗性特点。
而金属材料则是超级电容器的主要构成材料。
金属氧化物是超级电容器中的重要材料之一，其具有高比表面积、高电导率、良好的电化学稳定性等优点。
例如铁氧体，因其具有磁性、孔隙率以及良好的电化学活性等特点，被广泛应用于超级电容器材料中。
此外，其他一些金属材料，如铜、钼等，也被用于超级电容器电极的制备中。
三、金属材料在储氢材料中的应用氢是一种可以有效储存能量的绿色能源，而金属材料的应用则是实现氢能源储存的主要手段之一。
金属氢化物是最常用的储氢材料之一，其可以以相对较小的压力、较高的储氢密度储存氢气。
而金属材料则是储氢材料的主要构成材料。
例如，采用镁合金作为储氢材料，其具有高的储氢密度和较长的储氢循环寿命。
而其他一些金属材料，例如镍、铁等，在储氢材料中也发挥着重要的作用。
结论金属材料在能源储存方面的应用，对未来能源的储存和利用具有重要的意义。
金属氢化物镍电池工艺流程.
金属氢化物镍电池工艺流程.下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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固态电池的负极
固态电池的负极固态电池是未来电池技术的发展方向，相较于传统电池而言，固态电池具有更高的能量密度、更长的使用寿命、更高的安全性和环保性。
其中，固态电池的负极材料对电池性能起着至关重要的作用。
本文将从材料特性、研究进展和应用前景三个方面对固态电池负极材料进行探究。
一、材料特性1.高电导率2.高离子迁移率高离子迁移率是固态电池中的关键特性之一，它决定了电池的性能和稳定性。
在固态电池的负极材料中，低价金属（如锂、镉等）通常被用作离子载体，因为它们具有较高的离子迁移率。
此外，固态电池中的离子导体必须具有透明性，以确保离子能够自由移动。
3.循环稳定性循环稳定性是电池材料的另一个重要特性，它可以衡量电池材料在充放电过程中的变化。
固态电池的离子导体往往会与负极材料发生化学反应，导致负极材料的失效。
因此，开发具有良好循环稳定性的负极材料对于固态电池的发展至关重要。
二、研究进展目前，固态电池负极材料的研究方向主要包括三个方面：金属氢化物、硫化物和氢氧化物。
1.金属氢化物金属氢化物是固态电池的重要负极材料之一。
它们通常由过渡金属和氢原子组成，具有较高的离子迁移率和电导率。
研究表明，通过改变氢化金属的硬度、晶体结构和氢化程度，可以获得不同性能的金属氢化物材料。
2.硫化物硫化物电池材料是目前最具有潜力的固态电池负极材料之一。
其具有高的电导率和较长的使用寿命，因此可以作为高性能电池的理想候选材料。
研究表明，在硫化物材料中引入多种元素可以提高其性能，例如通过掺杂碳、锰、钒等可以增强材料的电导率和电化学性能。
氢氧化物材料作为固态电池的负极材料之一，具有良好的电化学性能和循环稳定性。
其中，氢氧化镁是一种常见的氢氧化物材料，其具有良好的离子导电性和可逆性能，可以作为固态电池的重要负极材料。
三、应用前景固态电池负极材料的研究和开发已经取得了诸多进展，目前已经可以在实验室中制备出高性能的固态电池材料。
未来，随着科学技术的不断进步和固态电池市场需求的增加，固态电池负极材料将逐渐替代传统电池材料，成为未来电池技术的发展方向之一。
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金属氢化物在锂离子电池负极材料中的研究进展作者：邬登辉来源：《科技创新导报》2017年第21期摘要：以金属氢化物作为锂离子电池的负极材料，相比其他负极材料具有很小的电化学极化效应，同时在较低的对锂工作电位（0.1～0.5V）下可以达到很高的电化学容量，因此，在近年来受到研究者的广泛关注。
不同于传统锂离子电池负极碳材料的Li+插层机制，金属氢化物电极与Li+的反应是一种转换反应。
近年来研究表明，金属氢化物因其对Li+的快速传导而逐渐成为一种全新的用于锂离子电池的潜在固态电解质候选材料。
本文综述了金属氢化物在锂离子电池材料中的研究进展。
关键词：金属氢化物锂离子电池负极固态电解质快速离子传导中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（c）-0051-02随着电子产品的飞跃式升级以及混合动力型新能源汽车所占市场份额的不断提升，具有高容量与能量转换功能的电化学储能器件应运而生。
作为如今广泛使用的化学二次电源——锂离子电池因拥有能量密度高（100Wh·kg-1）、工作电压平台高（3.6V）、循环寿命长（充放电循环次数1000次以上）、工作温度范围宽（-20℃～60℃）、环境友好等优点而成为研究者们关注的热点[1]。
储锂电极材料被认为是锂离子电池的核心，电极材料的性能直接决定了锂离子电池的整体性能，其中负极储锂材料的研发经历了几十年的漫长过程。
目前，广泛商业化应用于该类电池的负极材料为石墨类碳材料，虽然其脱嵌锂过程简单，但在电化学过程中局限于所形成插层化合物LiC6的本征结构，经过优化后的最高储锂容量仅为372mAh·g-1，其固有缺陷的影响已经使之不能满足于新型锂离子电池的发展要求。
2000年Poizot等[2]首先提出了用过渡金属氧化物来作为锂离子电池负极材料。
研究表明，所合成的纳米过渡金属氧化物的理论比容量约为石墨类碳材料的2～3倍，而且具有良好的循环寿命。
Laruelle等[3]发现，这些过渡金属（Fe、Co、Cu、Ni、Mn）氧化物的储锂机理与石墨类材料的插层机理不同，在电化学储锂过程中发生了多电子参与的氧化还原反应，属于一种转换反应。
虽然这种材料有着较高的理论比容量与倍率放电性能，但存在的电压滞后问题会使电池的能量效率降低，同时因工作电位高而造成充放电循环时容量衰减明显。
近年来，研究者们开始探索具有同样转换反应机理的高容量氢化物锂离子电池，即以储氢材料作为锂离子电池的负极材料以及电解质材料来研究其锂转换机制。
2008年，Oumellal等[4]首次将MgH2、LaNi5H6、TiH2等典型的金属氢化物用于锂离子电池负极材料，其中MgH2在对锂电位平台为0.5V时，表现出了1480mAh·g-1的高可逆比容量，且电压滞后效应很小。
这一发现搭建了储氢材料与锂离子电池负极材料间的桥梁，具有重大意义。
基于此，本文系统阐述了金属氢化物应用于锂离子电池负极材料和电解质材料的研究现状以及存在问题。
1 一元金属氢化物及其电化学性能众所周知，金属氢化物因具有良好的气态放吸氢特性，自20世纪70年代以来作为储氢材料而得到广泛研究。
同时以LaNi5为代表的AB5型金属氢化物作为Ni/MH电池负极材料也成功实现了商业化应用。
近年来，在储锂负极材料的探索过程中，受到电化学转换反应型过渡金属氧化物材料的启发，研究者们逐渐开始尝试将金属氢化物应用于锂离子电池负极材料的研究领域。
具有四方TiO2型结构的MgH2最早由Oumellal等[4]发现可以与Li发生Li驱动的电化学转换反应而作为锂离子电池的氢化物电极，选择轻质的MgH2作为研究对象主要由于其较高的理论储锂容量（2038Ah·kg-1，2878Ah·L-1）和理论储氢容量（7.6wt%，108gH2/L）。
研究表明，MgH2电极在实际电化学锂化过程中表现出1480 mAh·g-1的可逆高比容量，具有适合负极材料工作的平均对锂电位平台（0.5Vvs.Li+/Li0）和相对转换反应材料来说最小的充放电电压滞后现象（电化学锂化时，MgH2先脱去氢转化为金属Mg团簇结构，生成了一种嵌入LiH基体中的含Mg组分，生成物可以在充电过程中重新转变成MgH2，在此反应过程中，MgH2发生了可逆的氧化还原反应。
其电极反应如式（1）所示：MH2+2Li+e¯ →2LiH+Mg （1）由此可推断出氢化物的电极反应通式如式（2）所示：MHχ+χLi+χe¯ →χLiH+M （2）为了进一步探究MgH2发生氧化还原反应的行为以及其转换反应机理，Brutti等[5]重点探究了三种不同球磨方式预处理后的MgH2在电化学锂化时的转换反应过程。
试验结果证明，锂的反应方式很可能按如下连续步骤进行：（1）氢化物MgH2通过上述转换反应直接生成Mg 和LiH；（2）Li在hcp型Mg中的合金化；（3）bcc型Li-Mg固溶体的形成；（4）Li在Li-Mg固溶体中的富集。
值得注意的是，充放电循环过程中原位生成的Mg和MgH2均为纳米颗粒，直接导致了电极的极化现象与容量衰减，但从另一层面来讲，MgH2电极在充放电中表现出很小的电压滞后以及在高倍率放电时具有良好的动力学性能，这种纳米化也同时改善了MgH2在储氢方面的吸放氢热力学性能，使得其在200℃时放氢，10bar，100℃即可吸氢[6]。
现有的研究目标重点在于解决脱锂反应时电极体积变化而造成的影响以及LiH较差的导电性问题。
2 多元合金氢化物及其电化学性能研究者们通过后续试验发现不仅仅是MgH2，还有许多其他的金属氢化物和金属间化合物的氢化物也具有类似的对Li性质。
所以，这项研究搭建了连接储氢与锂离子电池的桥梁，具有重要意义。
自从“氢化物锂离子电池”的概念提出后，研究人员对储氢材料能否用于锂离子电池做了大量工作，从配位氢化物LiBH4到Mg基储氢合金的氢化物MgH2、Mg2NiH4、Mg2CoH5、Mg2FeH6以及二元R-Ni系AB5型合金。
其中AB5型储氢合金LaNi4Mn的氢化物在电位0.5V时具有非常平稳的电压平台，且具有较高的质量比容量（340Ah·kg-1）和体积比容量（2298Ah·L-1）。
对于Mg2NiH4、Mg2CoH5、Mg2FeH6这3种多元氢化物，从其Mg2FeH6/Lix、Mg2CoH5/Lix与Mg2NiH4/Lix 电池在0.005～3V电位窗口以转移单位锂离子的电流密度放电10h的电压组分曲线中可以看出，多元氢化物Mg2FeH6、Mg2CoH5、Mg2NiH4的最高放电容量分别在含Li摩尔分数为6.6、5.5、3.6时达到。
它们的电化学容量与每种氢化物中可与锂离子反应的H原子数目密切相关。
因此，能够清晰地说明，脱氢反应是一个由电化学驱使的过程。
同时，电化学反应生成的Fe、Co等基体能够有效抑制Mg与LiH的反应。
进一步对其放电曲线进行分析可以发现，3种氢化物锂离子电池的放电电压逐步衰减，直至含锂摩尔分数为0.2时，在0.8V附近形成了一段很小的电压平台，这主要归因于电解液在碳层表面的分解。
这种能够得到附加电化学容量的现象可能和先前所报道的MgH2在低电位时的合金化反应有关[4]。
继续放电，可观察到Mg2FeH6、Mg2CoH5与Mg2NiH4这3种多元氢化物平均电压平台分别为0.25V、0.24V和0.27V。
值得注意的是，对于Mg2CoH5，在含锂分数为0.4～1之间，第二个电压平台之前的范围内，放电曲线有一段明显变斜，这是由于固溶所导致。
3 结论（1）石墨类碳材料虽然其脱嵌锂过程简单，但在电化学过程中局限于所形成插层化合物LiC6的本征结构，经过优化后的最高储锂容量仅为372mAh·g-1，其固有缺陷的影响已经使之不能满足于新型锂离子电池的发展要求。
（2）MgH2电极在充放电中表现出很小的电压滞后以及在高倍率放电时具有良好的动力学性能，这种纳米化也同时改善了MgH2在储氢方面的吸放氢热力学性能。
（3）多元氢化物电极与锂离子通过转换反应、固溶或部分合金化反应生成纳米晶或含较多缺陷的非晶态亚稳形变相以及低氢含量相，为含Mg、Fe、Co、Ni的金属间化合物的失稳电化学过程提供了新的研究思路。
同时这些高质量/体积比容量的多元氢化物为作为车载动力锂离子电池负极材料开辟了新的研究方向。
参考文献[1] Hadjipaschalis I，Poullikkas A，Efthimiou V.Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications[J].Renewable & Sustainable Energy Reviews，2009，13（6）：1513-1522.[2] Poizot P，Laruelle S，Grugeon S，et al.Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries[J].Nature，2000，407（6803）：496-499.[3] Laruelle S，Poizot P，Baudrin E，et al.X-ray absorption study of cobalt vanadates during cycling usable as negative electrode in lithium battery[J].Journal of Power Sources，2001，97（1）：251-253.[4] Oumellal Y，Rougier A，Nazri G A，et al.Metal hydrides for lithium-ionbatteries[J].Nature Material，2008，7（11）：916-921.[5] Brutti S，Mulas G，Piciollo E，et al.Magnesium hydride as a high capacity negative electrode for lithium ion batteries[J].Journal of Materials Chemistry，2012（22）：14531-14537.[6] Oumellal Y，Courty M，Rougier A，et al.Electrochemical reactivity of magnesium hydride toward lithium：New synthesis route of nano-particles suitable for hydrogen storage[J].International Journal of Hydrogen Energy，2014，39（11）：5852-5857.。