热电池新型负极材料锂硼合金的研究与应用

锂硼合金是近年国内外积极研制的一种物理混合物 ,作为热电池负极使用时 ,显示锂的电化学电位 ,电池放电过程中 ,参加反应的活性锂达到 1 0 0 %的库仑效率 ,使用温区为 40 0～ 60 0℃ ,提高了热电池比能量和输出功率 ,延长了放电时间。总结了锂硼合金的制备方法和电化学性质的研究进展 ,阐述了其作为负极材料应用于热电池的电化学反应机理 ,通过与其它锂合金负极材料进行对比 ,说明其优越的电化学特性 ,以扩展锂硼合金在热电池上的应用。     

一种Ag掺杂的石墨烯锂金属负极三维集流体

锂金属负极在循环过程中会产生锂枝晶生长问题,导致电池循环寿命和库仑效率降低,甚至引起安全问题。锂枝晶生长的主要原因是锂金属负极中锂离子的电化学行为不受控引起的。为了解决这个问题,设计了一种由银(Ag)纳米颗粒、石墨烯和聚偏氟乙烯(PVDF)构成的锂金属负极集流体(GP@Ag)。利用银良好的亲锂特性及石墨烯对电子和锂离子的良好导电性,大大提高锂金属负极的电化学动力学性能。将所设计的集流体用于锂金属电池负极并进行电池性能测试,在1.0 C下循环350次,电池容量保持率可提高到93%,证明GP@Ag能有效抑制锂枝晶的生长,从而大大提高锂电池的循环寿命。     

碳基三维集流体在锂金属电池中的应用研究

锂金属负极具有较高的理论比容量(3860 mAh/g)和较低的还原电势(-3.04 V vs.标准氢电势),被誉为最具发展潜力的负极材料,但是锂金属负极中的枝晶、死锂等问题阻碍了锂金属电池的商业化发展.针对锂金属负极中出现的问题,研究人员提出了大量的解决方案,其中,三维集流体不仅可以降低电流密度,缓解枝晶生长,还可以容...     

稳定化锂粉/石墨复合负极的合成与性能表征

采用高分散锂粉与石墨制备了具备高比容量和高稳定性能的复合负极材料。该锂粉/石墨复合负极与锰酸锂正极组装的全电池经过600次循环后,锰酸锂的比容量依旧保持93.1 mAh/g,循环效率接近100%。复合负极组装的对称电池经过500 h循环后,过电势仍低于10 mV。制备的锂粉/石墨复合负极不仅可以有效缓解金属锂电极的体积膨胀效应,还可以明显抑制锂枝晶的生长,长时间循环后的锂粉/石墨复合负极表面枝晶数量明显少于纯锂负极。     

复合技术制备锂二次电池电极材料

复合技术是进一步提高材料的物理化学性能和/或降低成本的有效方法之一,早就应用于锂二次电池中。综述了最近几年来复合技术在制备锂二次电池电极材料方面的进展。这些电极材料包括负极材料如碳基负极、锡基氧化物负极和新型的合金负极、以及无机和有机正极材料。复合的方法包括包覆、混合、沉积等。通过复合,提高了天然石墨的循环性能,降低了无定形碳在第1次循环的不可逆容量并改进了循环性能,改善了合金负极材料的循环寿命,明显提高了无机正极材料的高温性能及循环性能,并使有机正极材料的循环性能达到可实用化的水平。随着复合技术的不断发展,一些新的电极材料将不断诞生,其它类型锂二次电池的商品化将为期不远。     

锂硫电池负极研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2 600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注。但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题。同时,负极锂在电池循环过程中也不可避免存在锂枝晶等问题,对锂硫电池负极保护技术进行了详细的综述,最后对负极的发展前景进行了展望。     

锂硫软包电池容量衰减的失效分析

采用原位与非原位相结合的方法,将锂硫软包电池循环失效的容量损失进行定量化分析,主要包括可逆容量损失和不可逆容量损失。根据表征实验拆分,可逆容量损失主要由电流极化、电解液缺失和电芯极片膨胀导致的容量损失组成,不可逆容量损失主要由负极沉积硫化锂、隔膜黏附多硫化锂和电解液溶解等容量损失组成。通过计算对比,造成锂硫软包电池循环失效的主要因素为锂金属负极的粉化和硫化锂的沉积(约占47%),其次为隔膜黏附多硫化物约25%。可针对造成循环失效的主要因素进行重点改善,提升锂硫电池的循环性能,推动实用化进程。     

电沉积锡锑合金负极的制备及电化学性能

为了改善锂离子电池用Sn-Sb合金负极的循环稳定性并提高其首次库仑效率,采用电化学共沉积法在Cu集流体上制备了锂离子电池用Sn-Sb合金薄膜负极材料.通过能量散射光谱(EDS)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及恒电流充放电实验,研究了电流密度和电沉积时间对Sn-Sb合金相组分、结构、颗粒形貌和电化学性能的影响.电化学测试表明:在电流密度为5 mA/cm2,沉积时间为30 min时,得到的产物中金属间化合物(Sn-Sb相)的含量最高,所制备电极的电化学性能较好.     

高温加速贮存对锂硼合金、锂硅合金电池的影响

研究了高温加速贮存对锂硼合金、锂硅合金热电池性能的影响。结果表明,高温贮存加速了锂合金负极与水的反应和活性铁粉的氧化,造成了锂硅合金热电池工作时间衰减和热电池的峰值电压降低。     

高电压锂金属二次电池用离子型局部高浓电解液

基于有机离子盐(离子液体或离子塑性晶体)的离子型局部高浓电解液(iLHCEs)可用于高性能锂金属二次电池，但Li⁺传导能力、与锂金属负极和高电压正极的兼容性等需优化。使用有机离子塑性晶体N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(Pyr12TFSI)构筑iLHCEs,形成的[Li⁺][FSI^-][TFSI^-][Pyr12⁺]紧密离子簇可衍生稳定的固体电解质相界面(SEI),抑制副反应发生与锂枝晶生成，使锂沉积/剥离的库仑效率高达99.03%。使用基于Pyr12TFSI的iLHCEs的高电压Li|LiCoO₂(4.5 V)及Li|LiNi_0.5Mn_1.5O₄(5.0 V)电池，具有较高的首次库仑效率、长循环稳定性及理想的倍率性能。