使用新型电解液的磷酸铁锂电池高低温性能

在某商用锂离子电池电解液(CE)中加入双草酸硼酸锂(Li BOB)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)制备了一种电解液(WY)。对使用WY电解液的18 Ah磷酸铁锂/石墨动力电池进行高低温电性能测试,并与使用CE电解液的同规格LiFePO_4电池高低温数据进行了对比。结果表明:与商用电解液相比,使用WY电解液的电池在25℃不同倍率下放电容量均高于商用电解液电池。WY电池在-20℃低温下0.1 C和0.2 C放电容量增加了16.0%和15.8%。WY电池-20℃与室温下的放电容量高于CE电池。在-40℃低温下,WY电池性能优于CE电池。在60℃高温下,使用WY电解液的电池性能优于使用CE电解液的电池性能。     

富锂材料Li[Li_(0.17)Ni_(0.17)Co_(0.10)Mn_(0.56)]O_2包覆LiCoPO_4电化学性能研究

通过共沉淀法与高温固相法相结合的方法合成锂离子电池用富锂层状正极材料Li[Li0.17Ni0.17Co0.10Mn0.56]O2,利用液相沉淀法对材料进行Li Co PO4包覆,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料物性进行表征,利用恒电流充放电仪对材料电化学性能进行研究,结果表明包覆后材料电化学性能有较大改善,0.05 C首次放电比容量为245m Ah/g,经过50次循环后放电比容量为232 m Ah/g,且经过Li Co PO4包覆后材料首次效率明显提高,同时循环及倍率性能也得到改善,包覆层Li Co PO4不仅允许更多锂离子嵌入材料,而且隔绝富锂材料与电解液接触,有效阻止材料与电解液发生反应。     

添加石墨烯的磷酸铁锂锂离子电池的性能

向磷酸铁锂(Li Fe PO4)正极材料中添加石墨烯,研究石墨烯添加量对Li Fe PO4正极锂离子电池性能的影响。石墨烯添加量为20%时,电池的低温性能最佳:与常规电池相比,正极活性物质的0.50 C比容量(2.50~3.65 V)从111.07 m Ah/g提高到135.83 m Ah/g;内阻从20.37 mΩ减小到8.26 mΩ;3.00 C倍率放电平台为3.09 V,提高了0.15 V;低温-20℃可放出额定容量的74.20%。添加石墨烯的电池的不可逆容量较高,会降低电池的首次充放电效率和循环性能,其中添加20%石墨烯时,0.10 C首次充放电效率为92.29%;0.20 C循环50次的容量保持率仅为65%。     

富锂锰基正极材料动力锂离子电池的倍率性能

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量为4%、负极/正极容量比为1.1并以1 mol/L Li PF6/EC+PC+EMC+DMC为电解液时,电池的倍率性能最好。25℃时以1.00 C充电、5.00 C放电循环1 000次,容量保持率为99.5%。     

中空Li_4Ti_5O_(12)纳米材料的合成及电化学性能

运用碳模板法制备单分散性的钛酸锂(Li4Ti5O12),采用XRD、透射电镜(TEM)和恒流充放电测试对样品的物相、形貌和电化学性能进行分析。样品是平均粒径为480 nm的尖晶石型Li4Ti5O12纯相,为中空微球。在1.0~2.5 V充放电,0.2 C的首次和第100次循环的放电比容量分别为174 m Ah/g、129 m Ah/g;依次以0.2 C、1.0 C和2.0 C在各倍率均循环20次,第60次循环的放电比容量仍有127 m Ah/g。     

FEC对不同混盐电解液体系的影响

少量添加剂的使用，可以改善锂离子电池的低温性能。采用不同锂盐[四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)]及添加剂[氟代碳酸乙烯酯(FEC)],与溶剂EC+PC+EMC+EA(体积比1∶1∶1∶2)构建电解液体系，对LiCoO₂/Li半电池进行测试，考察电池的首次充放电、倍率及循环性能，循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等。FEC最佳加入量为3%(质量分数)。在-20℃下，0.5 mol/L LiBF₄+0.5 mol/L LiODFB/PC+EC+EMC+EA+3%FEC体系组装的电池，以0.1 C在2.7～4.2 V循环50次后，放电比容量为113.5 mAh/g,容量保持率为96.34%,高于未添加FEC电解液组装的电池。添加一定量FEC,有利于提高该电解液体系电池的放电比容量及低温下的循环稳定性。     

粘合剂对于锂-硫电池正极性能的影响

选用LA132、海藻酸钠、β-环糊精和PVDF四种粘合剂应用于锂硫电池正极中,采用恒流充放电、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等方法考察了不同粘合剂对锂硫电池电化学性能的影响。其中以海藻酸钠为粘合剂的正极循环性能和倍率性能最为优异,在电流密度100 m A/g下,115次循环后放电比容量为757 m Ah/g,容量保持率达70%。在1 000m A/g电流密度下,放电比容量达到600 m Ah/g。     

原位还原固相法合成LiFePO_4/(C+Cu)及性能研究

以CuO为铜源,葡萄糖为碳源采用原位还原固相法合成LiFePO_4/(C+Cu)材料。采用XRD、SEM、EDS、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性。结果表明:添加10%的葡萄糖合成的LiFePO_4/(C+Cu)展示出较好的电化学性能,尤其是低温性能。25℃,0.1C下首次放电比容量高达151.1 m Ah/g,-20℃时0.1C首次放电比容量107.6 mAh/g,为25℃相应倍率放电比容量的71.2%。     

镍钴锰三元材料-磷酸铁锂复合及性能研究

镍钴锰酸锂Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2与磷酸铁锂按照一定的质量比球磨混合制得复合材料,电化学测试结果表明,电池的循环性能随着Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2的增加而不断提升,当Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2与LiFePO_4的质量比为7∶3时性能达到最佳,初始放电比容量为150.7 m Ah/g,循环60次后的放电比容量为147.6 m Ah/g,容量保持率高达97.96%;同时复合材料的平均工作电压为3.72 V(vs.Li+/Li),显著高于LiFePO_4的3.40 V(vs.Li+/Li)的放电电压平台,表现出更好的循环性能和更高的比容量。     

稀土离子掺杂合成LiFePO_4/C材料低温性能研究

以Gd2O3作为掺杂化合物,分别采用Fe2O3和Fe C2O4·2 H2O作为铁源固相法合成LiFePO_4/C材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性。结果表明:以Fe C2O4·2 H2O为铁源合成的LiFePO_4/C展示出较好的电化学性能,尤其是低温性能。25℃下,0.1 C、5 C首次放电比容量分别为146.1、108.8 m Ah/g,-20℃时相同倍率下放电比容量为99.8、73.9 m Ah/g,分别为25℃时放电比容量的68.3%和67.9%,具有较好的低温性能。     

锂离子电池正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2合成及表征

以过渡金属硫酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀法合成锂离子电池富锂正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:900℃煅烧10 h合成的样品具有较好的层状结构和优异的电化学性能;在30℃以0.1 C的电流密度充放电,2.0~4.8 V电位范围内首次放电比容量高达270.1 m Ah/g,循环100次后放电比容量为212.6 m Ah/g;该材料还表现出较好的倍率性能,以5 C充放电时还有120 m Ah/g的放电比容量。     

六氟磷酸锂浓度对锂离子电池性能的影响

配制不同浓度(0.8~2.2 mol/L)的Li PF6/EC+EMC+DMC(质量比1∶1∶1)电解液,用循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试并结合Li+迁移数、电导率和黏度等参数的测试,研究锂盐浓度和电解液物化参数对电池倍率性能、循环性能的影响。电解液浓度为1.6~1.8 mol/L时,制得的锂离子电池倍率性能和循环性能最佳。电解液浓度为1.6 mol/L和1.8 mol/L的电池在3.65~2.00 V循环,20.0 C放电相对于0.5 C时的容量保持率分别为89.10%、91.1%;以1.0 C充电、10.0 C放电循环300次,容量保持率分别为56.22%、62.6%。     

混合锂盐LiTFSI-LiODFB基电解液的高温性能

研究双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO_4)锂离子电池时的高温60℃性能,用SEM和X射线光电子能谱(XPS)研究高温60℃下LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀及LiODFB的防腐蚀机理。在高温60℃下,LiODFB的加入能减少LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀;当LiTFSI与LiODFB物质的量比为4∶6时,混盐基电解液电池以1 C在2.5~4.2 V充放电,第80次循环的放电容量保持率为99.7%,优于商业化六氟磷酸锂(LiPF_6)基电解液电池的58.6%。     

锂离子电池电解质LiBC_2O_4F_2的合成与电化学性能

以草酸锂和三氟化硼乙醚溶液合成了草酸二氟硼酸锂(LiBC2O4F2),并用碳酸二甲酯溶剂进行萃取和重结晶对其提纯。LiBC2O4F2基电解液能钝化集流体铝箔,从而抑制了电解液溶剂的氧化。电化学测试结果表明:使用1.0mol/LLiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池首次放电比容量为110.2mAh/g,而使用1.0mol/LLiPF6基电解液时放电比容量为121.1mAh/g,但LiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池在室温和高温(60℃)的循环寿命比LiPF6基电解液好,且具有优良的低温放电性能。     

硼酸三异丙酯对层状富锂正极材料的影响

采用密度泛函理论研究锂离子电池正极成膜添加剂硼酸三异丙酯(TPBi)的作用机理。通过充电微分曲线和交流阻抗谱,研究TPBi用作电解液添加剂的电化学行为;采用XRD、SEM和透射电镜测试,分析层状富锂正极材料的晶相结构和表面形貌;使用电感耦合等离子体发射光谱,对锂片表面进行分析。TPBi能优先于电解液在层状富锂正极材料表面氧化,形成保护膜,抑制电解液的分解,减少过渡金属离子的溶出,改善正极材料的循环性能和倍率性能。2%TPBi用作添加剂在2.0~4.8 V充放电,层状富锂正极材料以0.5 C循环190次,容量保持率从未添加的26%提升到90%,4.0 C放电比容量从未添加的96 m Ah/g提升到136 m Ah/g;石墨负极材料以0.5 C循环200次,容量保持率从未添加的22%提高到83%。     

二元掺杂对LiFePO_4结构及电化学性能的影响

采用流变相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO_4,并对其进行Ga3+和F-离子同时掺杂改性。用X射线衍射光谱法(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)等测试手段对改性材料进行表征,并对LiFe_(1-x)Ga_x(PO_4)1-xF_(3x)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.14)正极材料进行了电化学性能测试。结果表明:正、负离子同时掺杂后的LiFe_(1-x)Ga_x(PO_4)1-xF_(3x)仍具有橄榄石结构,但能明显地改善LiFePO_4的电化学性能,尤其是改善其倍率性能。当掺杂量x为0.06时,样品LiFe_(0.94)Ga_(0.06)(PO_4)_(0.94)F_(0.18)表现出最优的电化学性能,以0.1 C进行充放电时,初始放电比容量为155 m Ah/g,经100次循环后,仍然保持为147m Ah/g;以1 C进行充放电时,首次放电比容量达到142 m Ah/g,经100次循环后,仍保持为130 m Ah/g。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

4-氯-3-三氟甲基异氰酸苯脂改性电解液

在六氟磷酸锂(LiPF6)基电解液中,掺入不同比例的4-氯-3-三氟甲基异氰酸苯脂(S TD),制备得到改性后的锂盐电解液配方,研究了STD作为电解液添加剂对Li PF6基电解液电化学性能的影响。研究结果表明:STD可与Li PF6耦合,有效提高电解液离子电导率,当STD掺杂量为0.3%(体积比)时,有效提高电池首次充放电效率,改善充放电循环稳定性及降低内阻,其首次充放电效率为62.1%,循环100圈后容量保持率为97.6%;未掺杂STD电解液的首次充放电效率为41.5%,100圈后容量保持率为95.9%。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

Li/CF_x电池的制备及性能研究

以氟化石墨为正极活性物质、锂片为负极,制备成104860型软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。用差示扫描量热(DSC)、SEM测试对氟化石墨的热稳定性、形貌进行分析;研究正极组分配比、电解液类型及用量对Li/CFx电池性能的影响;考察Li/CF_x电池的倍率特性。氟化石墨具有良好的热稳定性,在500℃以上才开始分解,呈规整的层状结构,表面光滑、大小较均匀,有利于电子的传输。正极组分氟化石墨、导电剂和粘结剂质量比为87.0∶5.5∶7.5,电解液1 mol/L Li PF6/EC+DMC+EMC添加量为5 g/Ah的Li/CFx电池性能较好。以0.05 C、0.10 C、0.20 C和0.50 C的倍率放电至1.5 V,容量分别为2.56 Ah、2.48 Ah、2.46 Ah和2.36 Ah。