金属锂二次电池锂电极的研究进展

随着电动汽车和消费电子行业的出现,人们对高储能电池的需求越来越大。金属锂二次电池作为高能量电池,具有很广阔的发展前景。对金属锂负极通过固体电解质膜(SEI)进行改性的研究进展作了综述,介绍了SEI膜的形成机理、成膜条件以及SEI膜改性的几种方法,对未来金属锂负极表面SEI膜改性的发展趋势进行了展望。     

LiBOB/PC电解液形成SEI膜的过程

利用电化学交流阻抗谱(EIS),结合充放电测试,研究了双草酸硼酸锂(LiBOB)/PC电解液在NG7石墨电极表面形成SEI膜的过程和对应的电位区间.LiBOB/PC在NG7石墨电极表面形成SEI膜是一个连续的过程,在电池的首次放电过程中,1.75 V(vs.Li/Li )放电平台对SEI膜的形成有重要的影响;首次放电至0.55 V左右,SEI膜基本形成;在0.20 V以下放电区间,SEI膜得到了较大程度的完善.     

锂离子电池中SEI膜组成与改性的研究进展

在锂离子电池中固体电解质界面(SEI)膜具有至关重要的作用。简述了锂离子电池SEI膜的生长与退化,总结了SEI膜的组成,从电极材料和电解液方面入手,介绍了目前对SEI膜改性的方法。指出对正极材料的改性和对成膜添加剂的进一步研究将成为今后研究的热点。     

锂离子电池热安全性的研究进展

综合分析了锂离子电池主要材料的产热特性、相互反应产热特性的研究与发展.SEI膜、电解液、正极的分解,负极与电解液、负极与粘合剂的反应等,是主要的产热过程,这些反应的放热量决定了锂离子电池的安全性.     

不同基体对金属锂负极性能的影响

对不同基体及其上预制SEI膜后制备的扣式电池进行循环伏安、交流阻抗等电化学性能测试,以及对不同基体材料进行扫描电镜、亲锂性能等测试。结果显示,以不同材料为基体时,基体表面的粒子形貌对其上预制SEI膜和沉积金属锂的一次晶粒的形貌具有一定的诱导作用,从而影响其上预制SEI膜和沉积的金属锂的形貌,使不同基体上预制SEI膜的扣式电池的沉积/脱出锂的循环性能差异显著。当以涂炭铜箔为基体时,预制SEI膜的扣式电池的库伦效率高于99.0%,稳定循环次数高达820次,性能最优。     

量子化学在锂离子电池负极SEI膜研究中的应用

锂离子电池负极固体电解质界面膜(solid electrolyte interface,SEI)是决定负极/电解液相容性的关键,因此对电池的性能起着非常关键的作用.研究者多借助于电化学及谱学方法来研究SEI的组成、结构和性质,但这些方法难于阐明SEI的形成机理.综述了量子化学计算方法在锂离子电池SEI膜形成机理研究中的应用,并对其在设计新型成膜功能分子的应用前景进行了展望.     

表面镀膜对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响

为了提高锂离子电池石墨负极的电化学性能,采用镀膜法对极片进行表面处理。结果表明:镀层TiN的存在减少了电极在首次充放电过程中形成的SEI膜的量,从而减少了活性物质和电解液的损失,提高了电池的充放电容量10%左右;TiN与SEI膜在电极表面共同形成的钝化膜要优于单纯的SEI膜,前者更有利于电池可逆容量和充放电效率的提高。     

粘结剂对石墨负极性能的影响

研究了水溶性粘结剂F-103和油性粘结剂P(VDF-HFP)对锂离子电池石墨负极电化学性能和表面SEI膜成膜机理的影响.循环伏安的结果表明:在1 mol/L LiPF6/EC+DEC+DMC电解液中,油性粘结剂石墨负极的电化学性能较好.电化学阻抗谱的结果表明:水溶性粘结剂石墨负极和油性粘结剂石墨负极表面SEI膜的成膜电位分别为1.00～0.60 V和0.80～0.55 V.油性粘结剂石墨负极表面SEI膜的稳定性较好.     

硫酸乙烯酯对LiFePO_4/石墨电池高低温性能的影响

研究了硫酸乙烯酯(DTD)作为电解液添加剂对LiFePO_4/石墨电池高低温性能的影响。研究结果表明:一方面,DTD作为电解液添加剂参与了负极表面固体电解液相界面(SEI)膜的形成,降低了电池阻抗,改善电池的低温性能;另一方面,DTD形成的SEI膜具有良好的热稳定性,能显著提升LiFePO_4/石墨电池的高温循环性能和高温储存性能。     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

化成电压对锂离子电池性能的影响

研究化成电压对钴酸锂(Li Co O2)正极、石墨负极的锂离子电池性能的影响。从电池容量、倍率、阻抗、存储和循环性能等方面,并从负极固体电解质相界面(SEI)膜形成机理的角度,分析电池性能的差异。化成充电截止电压设定为3.70 V,与3.80 V相比,电池的容量、倍率、阻抗和存储等性能都有所改善。不同化成截止电压生成的SEI膜厚度不同,3.80 V时生成的SEI膜外层疏松,有机锂盐层增厚,因有机层稳定性差导致电芯的存储性能变差。     

锂离子电池热失控过程负极放热反应研究

采用热重分析-傅里叶变换红外光谱法(TGA-FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射光谱法(XRD)对锂离子电池中石墨负极材料在热失控和热爆炸中的反应机理进行了系统的研究和探讨.研究表明,石墨表面在最初循环中形成的原始固体电解质(SEE)膜具有热不稳定性,在t＞70 ℃时开始分解.而失去了原始SEI膜保护,会导致石墨中嵌入锂和其表面电解液的接触,在高温时形成二次电解质膜.详细讨论了石墨中嵌入锂的数量和石墨颗粒的结构、形状及其层状结构边缘的比表面对二次电解质膜形成的影响.     

红外光谱学用于锂离子电池研究

综述了傅立叶变换红外光谱在锂离子电池基础研究中应用的进展,主要包括负极表面SEI膜的组成和结构、电解液稳定性、电极材料的结构表征以及聚合物电解质的表征等.     

添加剂LiBOB在LiCoO2体系中的性能研究

采用恒流充放电法研究了LiBOB对LiCoO2作正极体系高温循环性能的影响。使用DSC法分析了LiBOB对负极SEI膜热稳定性的影响。初步探讨了LiBOB对PC基电解质与MAG相容性的影响机理。交流阻抗法测试结果表明,LiBOB的添加使MAG电极表面形成一层稳定的固体电解液相界面膜(SEI),抑制了PC共嵌,并使循环性能得到改善。DSC结果分析表明,LiBOB使负极SEI膜的热稳定性得到了改善。     

碳酸亚乙烯酯添加剂对锂离子电池性能的影响

用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GC)、扫描电镜(SEM)以及傅里叶红外光谱(FT-IR)方法研究了添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)对锂离子电池负极界面膜性质及电池循环性能的影响。研究表明,在首次充电过程中VC参与了SEI膜的形成,形成的膜主要成分为Li2CO3以及VC的还原聚合物。充放电实验结果表明电解液中加入少量VC能显著提高电池的初始放电容量,电池的循环稳定性也有所提高。     

Si/C负极在实际应用中的失效原因分析

将一种Si/C复合负极材料应用于14500圆柱形电池体系中,对它与碳负极电池的基本性能进行了对比,并对该种Si/C负极材料在实际应用中存在的问题以及失效原因进行了分析.以Si/C为负极的电池,其200次循环后容量维持率仅为69.5%.经分析表明,造成其容量衰减的主要原因为:电极体积膨胀导致电极活性材料脱落,电接触性能变差;由材料体积膨胀导致固体电解质相界面(SEI)膜被破坏而造成的电解液不断的分解,使正、负极界面膜增厚,电阻增加;材料本身结构造成插入的Li无法全部脱出.     

金属锂蓄电池负极-电解液相容性研究进展

综述了目前金属锂蓄电池负极-电解液相容性的研究现状。系统地阐述了钝化膜即固体电解质相界面膜(SEI膜)对锂电极性能的影响、SEI膜的结构与组成、SEI膜的形成机制以及锂盐、溶剂种类对锂溶解-沉积过程的影响。最后详尽论述了在目前最佳电解液体系中,锂电极SEI膜的组成、充放电电流密度对其性能的影响以及容量衰减机制。     

温度和添加剂对锂硫电池自放电的影响

采用充放电测试、交流阻抗测试等方法研究了温度和添加剂对锂硫电池自放电的影响?。比较了锂硫电池在不同温度搁置后的自放电行为,实验结果表明,温度越低,锂硫电池的自放电程度越低;同时研究了添加剂对锂硫电池自放电的影响,实验结果表明,以硝酸锂为添加剂,可以在锂负极表面形成较为稳定的SEI膜,抑制聚硫与锂负极的反应。使用添加剂的锂硫电池5℃搁置10天放电比容量为1016mAg/g,自放电率为0.7%/天。