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时间:2019-06-16
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1、能源材料小组问题集NCM1.为什么离子掺杂和表面包覆可以用来改性三元材料?离子掺杂:部分抑制阳离子混排,提高锂离子的扩散系数,影响M-O的强度,稳定晶体结构。表面包覆:减少电极材料与电解液接触,防止金属离子溶出,提高倒导电性。2.NCM材料中过渡金属离子的在放电过程中价态如何变化?0≤x≤1/3Ni2+→Ni3+1/3≤x≤2/3Ni3+→Ni4+2/3≤x≤1Co3+→Co4+3.NCM正极材料存在哪些缺点,并且如何改进?缺点:Ni2+与Li+半径接近,部分Ni2进入Li+层,导致阳离子混排,影响循环性能,长期与电解液接触导致金属离子溶出,电解液中少
2、量HF会腐蚀电极,增大阻抗。震实密度较低,放电电压偏低。改进:改进制备工艺,离子掺杂,表面包覆。4.NCM材料在放电过程中过渡金属离子不发生变价的是什么?有何用途?Mn离子保持在+4价,没有体现出电化学活性。不变的MnO6八面体结构可以稳定材料的结构。5.解释NCM中的阳离子混排?该材料为岩盐结构,Li+处于3a位,M为3b位,O2-处于6c位。过渡金属M被6个O2-包围,形成MO6八面体。Ni2+与Li+半径相近,充电过程中,Ni2+会占据Li+的位置。富锂正极材料1.富锂正极材料存在的缺点?2.为什么富锂正极材料首次不可逆容量损失较大?3.简述一下
3、富锂正极材料充电过程?4.过渡金属氧化物如:CrO2,ZrO2,SiO2用于包覆富锂正极材料,主要作用有哪些?5.为什么富锂正极材料呈现出较高的容量?6.xLi2MnO3·(1-x)LiMO2为什么叫做富锂正极材料?碳材料(?)1.对于石墨负极材料,在高菱方相含量增加时,为什么储锂容量得到提高?机械加工过程中菱方含量增加引入更多结构缺陷(晶界和线缺陷),阻止溶剂化锂离子共嵌入层间;除了层间储锂,六方相和菱方相晶界储锂容量更高。2.碳材料表面为什么容易形成SEI膜,SEI膜有什么优缺点?碳电极从开路电压被极化至较低电压时,有机电解液中的溶剂、锂盐阴离子和
4、痕量杂质在电极表面发生还原分解反应,不溶的还原产物沉积形成钝化层。优点:阻止电极和电解液的进一步反应。缺点:减少可逆容量;增加界面电阻影响倍率性能;高温下SEI膜分解可能造成安全问题。1.优良的SEI膜必须具备的性能?电子绝缘离子可导,致密,好的热稳定性和化学稳定性。2.为什么有些碳纳米材料的容量高于石墨的理论比容量?纳米化后锂离子传输距离缩短,加快嵌脱;更大的比表面积利于锂离子嵌入;缺陷和界面储锂能力强。3.石墨类负极材料存在哪些缺点?为什么?对电解液敏感,易发生溶剂共嵌入;片层剥离,影响循环稳定性;层间距小,锂离子扩散速率小,影响大电流充放性能;首
5、次库仑效率低,尤其是比表面积大的微晶石墨。TiO21.(缺失)2.TiO2作为锂离子电池存在哪些优点?3.为什么氮掺杂TiO2提高性能?4.除了TiO2-B外,TiO2还有哪几种主要晶相;与其他晶相相比,TiO2-B负极材料有何特点?5.TiO2按照储锂状态Li-TiO2计算,理论比容量为335mAh/g,为什么锐钛矿TiO2的容量通常<167mAh/g?6.为什么合成纳米TiO2负极材料?7.提升TiO2材料性能的方法主要有哪些?LiMn2O41.LiMn2O4容量衰减的主要原因?2.简述LiMn2O4的晶体结构?3.为什么LiMn2O4放电至3.0
6、V以下结构不稳定?4.LiMn2O4正极材料的优点和缺点?5.描述LiMn2O4中锰离子在电解液中的溶解过程。石墨1.石墨为什么要改性?石墨对电解液敏感,在充放电过程中,容易发生溶剂共嵌入,降低嵌锂能力。容易发生片层玻璃现象,影响其循环稳定性。层间距较小,锂离子扩散速率小,影响其大电流充放电特性。首次库伦效率低,不可逆容量损失大。2.对于石墨嵌锂化合物,1阶电位低还是4阶电位低?为什么?一阶电位低。因为一阶石墨嵌锂化合物中的锂离子数目最大,发生嵌锂过程,是负极的充电过程,负极充电电位降低,所以一阶电位更低。1.对于石墨负极材料,在高菱方相含量增加时,为
7、什么储锂容量得到提高?高菱方相由六方相经机械球磨获得,在机械加工过程中,会引入更多的结构缺陷,阻止溶剂化锂离子共嵌入石墨层间。菱方相的引入,增加了菱方相和六方相的晶界,锂离子可以储存在晶界中。纳米锡基负极材料1.解释CV曲线2.Sn基材料有哪些优点与缺点?3.怎么提高Sn基材料的性能?4.过渡金属氧化物主要储锂机制有哪些?5.锡基材料可以用于锂离子电池正极材料吗?为什么?6.为什么锂离子电池负极集流体不用铝箔?LiFePO41.为什么制备球形LiFePO4颗粒可以提高电池的能量密度?2.为什么LiFePO4低温性能差?3.(缺失)4.为什么对LiFeP
8、O4进行掺杂?5.怎样提高LiFePO4电子导电性?6.怎样提高锂离子在LiFePO4的扩散能
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