3D交联复合结构凝胶聚合物电解质制备研究

通过对类聚环氧乙烷(PEO)交联聚合物进行纳米复合改性,制备了3D交联复合结构凝胶聚合物电解质(C-GCPE).详细表征了该电解质膜的微观形貌、物相组成和分子结构等性质,同时深入考察了其离子电导率、锂离子迁移数等基础电化学性能,并完成磷酸亚铁锂准固态锂离子电池组装测试.结果表明,C-GCPE电解质膜具有显著提高的吸液率...     

单离子固态聚合物锂离子电解质膜的研究

将锂化后的Nafion树脂与聚乙二醇二甲醚按不同比例共混涂膜,制备得到新的固态单一离子聚合物锂离子电解质膜,并对该电解质膜的热化学稳定性,机械强度,微观形貌以及电化学性能等进行了测试和分析。TGA测试表明该电解质膜在250℃以下具有较好的热稳定性;拉伸强度最大可达到4.25 MPa;当EO/Li+为20时,电解质膜的锂离子电导率可分别达到2.16×10-5 S/cm(40℃)和4.26×10-4S/cm(100℃);此外,该电解质膜的锂离子迁移数大于0.9,接近于单一锂离子导体。所制备的电解质膜有望在中高温锂电池中得到应用。     

新型石榴石结构锂快离子导体Li_5La_3M_2O_(12)的研究进展

锂离子无机固态电解质是先进锂电池材料研究的重点之一,对未来锂电池的发展具有重要意义。与传统锂离子无机固态电解质相比较,这种新型锂无机固态电解质Li5La3M2O12具有高的离子电导率、电子电导率可以忽略、与电极材料的稳定性好、安全无泄漏、高的电化学分解电压和环境友好等优越性能。石榴石结构锂快离子导体是一种新型的锂无机固态电解质材料,有关这方面的研究不多。分别从结构、导电机理、合成方法、电导率测量、改性处理等方面进行阐述。最后指出了Li5La3M2O12无机固态电解质存在的问题和今后的研究重点。     

硫化物固态电解质的研究进展及产业应用

全固态电池具有较高的能量密度和安全性能,是解决电动汽车、便携电子产品的安全和续航的重要手段。作为全固态电池中的关键组分,固态电解质的电化学性能和稳定性影响整个固态锂离子电池的发展。本文以硫化物固态电解质的室温电导率为切入点,系统分析目前研究较为广泛的LGPS、LPS体系硫化物固态电解质的结构、制备方法及材料的稳定性,并对硫化物固态电解质在全固态电池设计和应用做了一点思考,指出未来的发展方向。     

固态薄膜电解质LiSiPON和其性能研究

用0.5Li3PO4-0.5Li2SiO3为靶材,用射频磁控溅射的方法在N2气氛中制备了非晶结构的固态电解质LiSiPON薄膜。N和Si的引入提高了Li2O-P2O5体系的离子电导率,在室温时电解质薄膜的离子电导率为4.83×10-6S/cm。LiSiPON电解质薄膜与Pt的分解压为5.7V左右,是一种很有潜力的应用于全固态薄膜锂离子蓄电池的电解质材料。     

Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态电解质的制备及表征

固态电池是未来电池技术发展方向之一,而固态电解质是研究固态电池的重点。采用溶胶凝胶法和固相法制备Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP)作为固态电解质。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、交流阻抗法对不同烧结工艺条件下的LATP玻璃-陶瓷粉的结构、形貌和电导率进行分析表征。结果表明,通过溶胶凝胶法和固相法合成的样品都具有钠离子快导体(NASICON)结构(空间结构群R-3C),结晶程度良好,粒径均匀,晶粒之间相连形成纳米多孔结构。固相法制备的样品呈现立方颗粒形态。溶胶凝胶法制备的样品电导率总体都高于固相法制备的样品。     

PEO基纳米复合聚合物电解质

以PEO为基质复配少量纳米无机填料,制备了固态纳米复合聚合物电解质膜.通过建立等效电路对交流阻抗数据进行拟合,拟合效果良好,此电解质膜最大离子电导率为3.87×10-5/cm(40℃),离子电导率-温度依赖性关系符合VTF方程,电解质膜的锂离子迁移数为0.2～0.3,电化学稳定窗口均在4.8 v以上,并且均随着无机填料的增加而略有增加.结果表明:纳米填料能够有效改进聚合物电解质膜的电化学性能.     

半互穿聚合物电解质的制备及电化学性能研究

采用原位聚合工艺制备半互穿聚合物电解质,并通过交流阻抗、线性扫描伏安法、计时电流等方法对半互穿聚合物电解质的离子电导率、电化学窗口及锂离子迁移数等电性能进行分析表征.研究结果表明,半互穿聚合物电解质能够自发成膜,其电化学稳定电压大于4.3 V,采用原位涂覆固化方法制备的半互穿聚合物固态电池循环80次,容量保持率为82％.     

Li-Al LDH固态电解质及其Cs+掺杂研究

固态电池因其所具有的高能量密度和高安全性而极具发展前景,而开发离子电导率高的固态电解质是固态电池发展的一大关键问题。通过水热法制备了一种锂铝水滑石材料(Li-Al LDH),并对其结构与形貌、热稳定性、电化学性能进行了表征。从XRD和SEM分析可以看出,Li-Al LDH在180℃条件下仍然保持稳定,EIS测试结果表明Li-Al LDH的离子电导率为8.25×10^-5S/cm。进一步对Li-Al LDH进行了Cs⁺掺杂研究,结果表明,对Li-Al LDH成功实现了Cs⁺掺杂,且所制得的Li-Al LDH(Cs0.1)样品,其离子电导率约为5.2×10^-4S/cm,达到了现有氧化物固态电解质离子电导率水平。研究表明Cs⁺掺杂的Li-Al LDH作为锂电池固态电解质具有潜在的应用前景。     

PVDF-HFP/PC基室温高压固态电解质

含有强力氢键的聚偏二氟乙烯-co-六氟丙烯(PVDF-HFP)具有优良的抗氧化能力,将其作为电解质基体能够匹配更高电压的阴极材料,有望获得更高的电池能量密度.但基体较高的结晶度严重限制了电解质性能的发挥.通过碳酸丙烯酯(PC)的增塑,降低了体系结晶度,获得了适用于室温高压锂电体系的PVDF-HFP/PC基固态电解质膜,其室温离子电导率达到2.3×10-3 S/cm,电化学稳定窗口达到4.8 V(vs.Li/Li+),相对于目前研究最为广泛的聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质,其拥有显著优势.将其与高压阴极LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)匹配,实现了固态锂电池在高截止电压下的稳定充放电循环.     

三价离子取代NASICON型固体电解质的制备及其性能

采用磷酸溶液法制备了Li_(1.3)Y_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LYTP)、Li_(1.3)La_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LLaTP)、Li_(1.3)In_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LInTP)三种NAS ICON型固体电解质。讨论了粉末烧结温度、电解质片烧结温度对电解质电导率的影响,结果表明:当电解质粉末的烧结温度为800℃、电解质片的烧结温度为900℃时,所制备电解质的电导率最大,电导率分别为1.85×10~(-4)、1.82×10~(-4)、1.27×10~(-4)S/cm。以制得的LYTP电解质片为电解质,LiFePO_4为正极,组装了固态电池,电池在60℃充放电时,1 C下循环100圈的容量保持率为85%。     

全固态锂电池用聚合物电解质的研究

用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯作为增塑剂制备了PEO-LiCl_4 聚合物电解质,实验结表明增塑剂不仅阻止了聚氧化乙烯结晶的生长,减小了聚合物的结晶度,降低了玻璃化温度,增加了聚合物分子链段的运动能力,而且促进了聚合物电解质中LiClO_4的电离,增加了聚合物电解质中的载流子数,因此提高了聚合物电解质的电导率.其室温下电导率可达到2X10~(-3)S/cm.讨论了改性聚合物电解质电导率提高的机理,在室温下测试了聚苯胺全固态锂电池的性能.     

固态锂电池界面问题的研究进展

与传统锂离子电池相比,基于固体电解质的固态锂电池具有能量密度高、循环寿命长及安全可靠等特点,是当今能源存储领域的研究热点之一,未来有望在电动汽车和便携电子设备等领域得到广泛应用。固体电解质内部界面决定了电解质的离子电导率;与固液界面相比,固态锂电池中电极与固体电解质之间形成的固固界面具有更高的接触电阻,同时,界面相容性和界面稳定性显著影响固态锂电池的循环性能和倍率性能。因此,解决固态锂电池中的界面问题是取得电池性能根本性突破的关键因素。介绍了本研究团体在基于锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的固态锂电池中不同界面问题的研究进展,并对固态锂电池中界面调控及优化做出展望。     

车用固态锂电池研究进展及产业化应用

目前新能源汽车用锂离子电池大多采用液态电解质,容易在使用过程中出现胀气、析锂、内短路等安全问题,严重的还会引起爆炸.固态电池是解决液态电池安全问题的一种有效方法,它采用固态电解质作为锂离子的传输介质,具有良好的机械性能,能够抑制锂支晶的生长,防止内短路.另外,固态电池可以采用锂金属负极,实现电池更高的能量密度.世界各国纷纷布局固态电池研发,从固态电解质研发、电极-电解质界面和电池体系等方面开展研究,取得了一系列显著成果.以车用固态电池的发展为主线,从车用动力电池需求、固态电池研究进展、应用现状等方面介绍了动力电池固态化的进展.     

固态电解质Li_(10)Ge_(0.75)Si_(0.25)P_2S_(12)的制备与电化学性能研究

采用固相反应法制备了固体电解质Li_(10)Ge_(0.75)Si_(0.25)P_2S_(12)(LSiGPS),用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、交流阻抗技术(EIS)、用恒电流间歇滴定技术(GITT)和恒电流恒电压测试分析了LSiGPS的物相、形貌、离子导电性和锂离子的扩散系数及相对应电池的充放电特性等进行了表征,结果表明,LSiGPS具有四方结构;在-40、25、50℃等较宽广的温度范围内,固态电解质的离子导电性(7.13×10~(-4)、6.57×10-3、2.21×10~(-2) S·cm~(-1))和液态电解液的离子导电性(8.03×10~(-4)、6.72×10-3、2.55×10-2S·cm~(-1))很接近;在3.60、3.95、4.18 V时,固态电解质锂离子扩散系数(4.65×10~(-10)、0.38×10~(-10)、0.53×10~(-10) cm~2·s~(-1))和液态电解液组成的锂离子电池的离子扩散系数(5.80×10~(-10)、0.57×10~(-10)、0.70×10~(-10)cm~2·s~(-1))基本处于一个数量级;LSiGPS固态电解质有很优异的耐高温安全性,在150℃收缩率接近于零。     

碱性电池用准固态聚合物电解质膜

用乳化浸溃的方法,由交联聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、氢氧化钾和水制备了准固态复合聚合物电解质(QSPE)膜.QSPE膜的室温离子电导率可达10-3S/cm数量级,可作为固态碱性电池的隔膜使用.研究了其组成、无机盐和纳米CeO2添加剂对QSPE膜离子电导率的影响及电解质膜的热稳定性.添加Na2SO4或1.0%的纳米CeO2,可使膜的离子电导率在55℃时,提高到10-2S/cm数量级;添加无机盐或纳米CeO2,膜的热稳定性较好.     

浇铸法制备的PEO基偏铝酸锂复合固态电解质

通过浇铸法制备含快离子导体金属盐LiAlO2(LAO)的聚氧化乙烯(PEO)基复合固态电解质,对LAO不同质量分数的复合固态电解质进行电化学性能测试。复合固态电解质的电化学窗口拓宽,离子电导率提高到8.39×10^-5 S/cm。以复合物固态电解质组装Li/LiFePO4全固态电池,当LAO质量分数为4%,在60℃以0.1 C于2.5~4.0 V充放电,电池的首次放电比容量为153.61 mAh/g,循环50次的容量保持率仍在90%以上。     

日本开发出高电导率固体电解质材料

锂离子无机固体电解质是先进锂电池材料研究的重点之一,对锂电池未来的发展起到非常重要的作用。锂离子无机固体电解质材料的主要类型包括钙钛矿型、NASICON型、LISI-CON型、Li3N型、玻璃态氧化物、玻璃态硫化物及其它无机固态电解质等。固体电解质材料具有良好的电化学稳定性和热稳定性,长寿命的优点,但是固体电解质低电子电导率的特性     

固态电池硬碳复合负极的制备及其性能研究

固态锂离子电池在安全性和能量密度方面有超过传统锂离子电池的潜力。作为电池的重要组成部分,高性能固态负极的研究和开发具有重要意义。硬碳在充放电过程中的体积变化较小,有利于维持与固体电解质(膜)的物理接触,是固态锂离子电池负极材料的首选之一。在电极中构建良好的离子和电子传导网络是制备高性能固态负极的关键。首次利用硬碳为活性物质、锂化的全氟磺酸(Li-Nafion)树脂与Li--_6.4La₃Zr_1.6Ta_0.6O₁₂(LLZTO)的复合物同时作为粘结剂和电极内部固体电解质研制了固态复合负极。运用电化学测试和XPS表征,探究了固态复合负极中不可逆容量的来源。通过优化复合负极的组成和结构,实现了硬碳复合负极的稳定循环。所研制的固态复合电极在70℃下循环180次的平均库仑效率为99.82%。以Li-Nafion膜作为电池的固体电解质隔膜,将经预锂化处理的硬碳复合负极与磷酸铁锂正极组装了全电池。该电池稳定循环400次,平均库仑效率达99.80%。此外,该复合负极与单晶LiNi_0.6...     

增塑剂对聚合物电解质膜性能的影响

为了研究聚合物锂离子蓄电池制备过程中增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对聚合物电解质膜性能的影响,采用交流阻抗法、扫描电镜SEM、拉伸强度测试等实验方法和手段,针对不同增塑剂DBP的添加量对聚合物电解质膜的微观结构、力学性能、吸附性能以及电导率的影响进行了系统的研究和分析。研究结果表明,当聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)与DBP比例为1∶2(质量百分比)左右时聚合物电解质膜具有较好的性能,吸液量290%,拉伸强度0.83MPa,电导率1.12×10-3S·cm-1。