不同导电添加剂对SiO/C锂离子电池性能的影响（英文）

以SiO/C复合材料为负极的锂离子电池相比传统石墨为负极的锂离子电池具有更高能量密度,因而越来越受到开发人员的重视。而SiO/C材料由于Si的存在导致材料本体导电性差,在实体锂离子电池的制作过程中会出现内阻大和倍率性能差等问题,因此导电添加剂组成对电池性能的影响成为研究关键。本文用商业化的LiCoO_2、SiO/复合材料和电解液为主要原料,以VGCF和Super P为导电添加剂,制作了2.5 Ah容量的锂离子软包电池。SEM分析测试表明导电碳黑Super P和VGCF分散均匀,可与SiO/C颗粒形成点和线的接触,进而增强负极极片的导电性能。应用两种导电添加剂所制作的SiO/C锂离子电池的能量密度超过了600 Wh/L。相对于采用Super P导电添加剂,VGCF导电添加剂制备的锂离子电池充放电过程的膨胀更小,且倍率性能更加优异,同时低温和循环寿命均表现出更好的性能。     

石墨烯/炭黑杂化材料:新型、高效锂离子电池二元导电剂

采用CTAB为表面活性剂将氧化石墨烯和炭黑均匀分散,经水热过程将二者组装到一起,进而高温热处理得到石墨烯/炭黑杂化材料。该材料是一种具有独特结构和良好性能的石墨烯/炭黑杂化材料作为锂离子电池二元导电剂。炭黑颗粒均匀分布在石墨烯表面,可防止石墨烯片层团聚并进一步提高电子导电效率。由于炭黑可增加对电解液的吸附,促进电极内部锂离子的传输过程,最终提高锂离子电池的倍率性能。结果表明,使用质量分数5%900℃热处理之后的二元导电剂的LiFePO4,在10C时比容量为73mAh/g,优于使用10%炭黑导电剂时的LiFePO4(10C比容量为62mAh/g)。按照整个电极质量计算,前者的比容量性能比后者提高了近25%,同时在循环性能方面,前者的稳定性也优于后者。     

锂电池中高比表面积的导电剂分散和ALD包覆性能优化

本研究以高比表面积的导电添加剂为基体材料,通过原子层沉积(ALD)法生长氧化铝纳米薄膜,制备改性高比表面积的导电添加剂。采用扫描电镜及透射电镜对包覆改性前后导电剂的形貌进行表征,发现采用ALD方法可以在高比表面积的导电添加剂表面生长纳米氧化铝。利用扣电方法测试改性导电剂对锂离子电池性能的影响。在高电压下,改性高比表面积的导电剂制备的锂离子电池在倍率循环性能、库伦效率、充放电性能等方面都有很大程度的提高。ALD氧化铝薄膜的厚度会影响锂离子电池性能。高比表面积的导电剂则需要更长时间的ALD生长氧化铝,达到提高锂离子电池倍率(0~8C)循环性能的结果。     

石墨烯改善锂离子电池正极材料LiCoO_2电化学性能的研究

采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯和通过化学还原法还原氧化石墨制得石墨烯,及以石墨烯作为正极材料LiCoO2的导电剂,并研究它们对锂离子电池电化学性能的影响。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果表明,石墨烯的表面褶皱使其能有效地包裹LiCoO2颗粒,形成面接触的导电界面,从而显著提高了导电性。充放电实验表明,石墨烯的加入有利于提高LiCoO2的电化学反应活性、放电容量和高倍率循环性能。相对于传统的炭黑,LiCoO2的放电容量在0.2 C下提高了10 m Ah/g。石墨烯/LiCoO2电池在1C倍率下,循环300次后,放电容量由145.0 m Ah/g衰减到137.8 m Ah/g,放电容量能保持初始容量的95.1%。石墨烯/LiCoO2电池在20 C倍率下的放电容量达到132.1 m Ah/g,是1 C放电容量的91.1%。     

锂离子电池新型电解液添加剂研究与开发

剖析了锂离子电池电解液添加剂的研究现状,将添加剂分为成膜添加剂、阻燃添加剂、导电添加剂和多功能添加剂四类,开发了新型成膜添加剂,使用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗技术探讨该添加剂的性能,结果表明有效的成膜添加剂不仅能提高电极的可逆容量,而且能显著提高电极的倍率充放电性能.     

新型锂离子电池材料FeS2/VGCF的合成与电性能研究

以草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)、硫粉(S)、气相生长的碳纤维(VGCF)为原料,通过固相法合成了锂离子电池材料FeS2/VGCF。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和恒流充放电循环等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。结果表明:合成的二硫化亚铁材料呈条块状。在1.0~2.6 V(vs Li/Li+)电压范围内,以0.1C(1C=890 mA/g)倍率进行恒电流充放电,FeS2与FeS2/VGCF的放电容量分别为692、872 mAh/g,在0.5C倍率下,经过50、100、200次循环后纯FeS2的放电比容量分别为268、71、28 mAh/g,而FeS2/VGCF的放电比容量可分别保持在469、417、254 mAh/g,较之无VGCF修饰的FeS2材料表现出良好的倍率性能和循环性能。     

中空核壳结构α-MoO_3-SnO_2复合电极可控制备及储锂性能研究

采用醇热技术可控制备了中空核壳结构α-MoO3-SnO2二次锂离子电池复合负极材料。通过XRD、SEM、TEM、CV和恒流充放电等测试手段对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:构建的多元金属氧化物既具有电化学活性成分,又含有骨架支撑部分,独特的中空结构有效地缩短了电子和锂离子传输路径。电化学测试表明:该材料在电流密度50 m A/g时循环100次后放电比容量仍高达865 m Ah/g。在电流密度为1000 m A/g时循环100次后放电比容量仍达到545 m Ah/g,表现出优异的循环性能和倍率性能。该合成方法简单、成本低,产量高,可为制备其它中空核壳结构先进功能材料提供借鉴。     

新离子型添加剂对高镍锂离子电池性能影响研究

研究了一种新离子型负极成膜添加剂2D对NMC811/石墨电池性能的影响,并与当前最常用商业化负极成膜添加剂VC进行对比试验。微分容量dQ/dV显示2D先于EC和VC在2.1 V左右还原,在石墨负极形成较稳定的SEI膜,交流阻抗结果表明含2D成膜阻抗明显低于VC;含2D、VC、2D和VC复合电解液的NMC811/石墨电池的倍率循环、高温存储和高温循环等测试结果表明,含2D电解液电池的石墨负极钝化膜更加稳定,有效提升锂离子电池的循环、存储和倍率性能,60℃存储含2D电池的电压和电阻变化较小,高温循环200周后,不含2D添加剂电池容量损失达15%,含2D电池容量保持率在92%以上。     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

利用碳纳米管增强Li/CFx一次电池的性能

以碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes)为导电添加剂,对锂/氟化石墨(Li/CFx)一次电池正极活性材料氟化石墨进行改性。采用TGA、Raman、SEM、TEM对氟化石墨和碳纳米管进行表征分析。采用恒流放电和电化学阻抗频谱对电池进行检测。结果表明,添加碳纳米管能够有效改善电池的综合性能。碳纳米管添加量为5%(质量分数),在1C放电倍率时,电池的放电比容量达到900mAh/g,并具有2.2V放电电压平台,对比超级炭黑导电剂598.5mAh/g的放电比容量和2V的放电平台,电池放电比容量和电压平台分别提高50.2%和10%,电池的倍率性明显改善。电化学阻抗频谱也显示,添加碳纳米管能有效减小电池的内阻,改善放电性能。     

非晶态磷酸锂包覆钛酸锂电极在0.01～3.00 V电压范围的性能研究（英文）

长期以来,表面包覆一直是改善锂离子电池电极材料电化学性能的有效手段。本研究采用磁控溅射法将非晶态磷酸锂包覆在Li_4Ti_5O_(12)电极片表面,修饰后电极表面光滑,形成了均匀的非晶态磷酸锂包覆层。在0.01–3.00 V电压范围的充放电测试结果显示,该包覆层可显著改善电极的倍率性能和循环性能。当充放电电流密度分别为35和1750 m A·g~(–1)时,电池容量可以达到265和151 m Ah·g~(–1),远高于未包覆电池的240和22 m Ah·g~(–1),并以88 m A·g~(–1)的电流密度进一步充放电200个循环后,仍保留了238 m Ah·g~(–1)的高可逆容量。这是由于非晶态磷酸锂包覆层可稳定电解质界面,保持粒子间电子通道的完整性,并在电极表面形成交联离子导电网络,使得改性电极的倍率性能和循环稳定性显著提高。     

电纺丝制备掺氮多孔炭纳米纤维布用作锂离子电池负极材料

选取聚丙烯腈和三聚氰胺为碳前驱体和氮前驱体,通过电纺丝和后续的炭化和水蒸气活化过程,制备了一种具有自支撑结构,无需任何导电剂和粘结剂,直接用作电极的用于锂离子电池负极的掺氮多孔炭纳米纤维布。结果表明,此多孔炭纳米纤维布具有无纺交联的纳米纤维形态、独特的微孔结构、较高的比容量(856 m Ah·g-1)和较好的功率性能,是一种非常有使用前景的锂离子电池负极材料。     

聚烯烃型隔膜的表面亲液改性

为提高锂离子电池聚烯烃多孔膜的亲电液性,增加其离子导电性能,采用辐射聚合甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯对聚烯烃隔膜进行表面改性。改性后的隔膜对高极性电解液具有良好的湿润性。由于对电解液更高的吸附作用,通过吸附更多的液态电解液,使膜更易传导锂离子。改性膜作为隔膜制备的碳/正极材料锂离子电池不仅具有优良的容量保持性,也具有良好的倍率放电性能。     

多孔碳添加量对溶胶凝胶-碳热还原法制备磷酸钒锂正极材料的电化学影响

本工作采用一种具有良好导电性能的多孔结构碳材料与磷酸钒锂通过溶胶凝胶-碳热还原法进行复合,研制出一种锂离子电池正极的新型复合材料。新型电极在0.5C倍率下初始比容量为111.0 m A·h·g~(-1),150圈循环容量保持率为99.2%。在10C倍率循环下复合正极仍有79.8m A·h·g~(-1)比容量和71.9%容量保持率,展示出良好的快充/放性能。复合材料的制备工艺简单,其电化学性能优异和较高含量的磷酸钒锂(LVP)含量符合锂离子电池正极材料的产业实用化的要求,该材料的研发为快充电池工业化提供了一种具有实际意义的材料。     

聚偏氟已烯对LiNi0.8Co0.2O2复合正极性能的影响

以LiNi0.8Co0.2O2为活性物质,炭黑为导电剂,聚偏氟乙烯为粘结剂,采用溶液浇铸法制备锂离子电池正极.本文研究了不同质量含量的聚偏氟乙烯对锂离子电池正极电性能的影响.实验结果表明:当正极材料中粘结剂聚偏氟乙烯含量为4%时,所制备的正极片的电性能最佳,首次放电容量为190mAh/g,首次充放电效率最高可达91%,循环性能良好,进一步组装的18650电池经50次循环后容量为1832mAh,为首次放电容量的97.8%.     

碳纳米管改性锰酸锂电化学性能的研究

以多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)为主要添加相,协同超导乙炔炭黑(SP),对锰酸锂进行电化学改性。对MWCNTs进行预处理,采用扫描电子显微镜观察MWCNTs的微观形貌。掺杂不同质量比的导电剂,制成电池并以恒流充放电方法测试其电化学性能。结果表明,碳包覆后电池的初始充放电比容量都有所下降,掺入1%(质量分数,下同)MWCNTs后的LiMn2O4的首次充放电效率为96.51%,不可逆容量最小,初始放电比容量为116.42mAh/g,经20次循环后容量保持率仍达96.2%,使用复合碳源掺杂时,当m(MWCNTs)∶m(SP)=1∶2时,首次充放电效率达96.67%,不可逆容量最小,初始放电比容量为119.37 mAh/g,且掺杂2%MWCNTs的效果要略好于掺入2%SP。     

石墨烯-二硫化钼复合负极材料的制备及性能研究

借助机械球磨法, 成功地利用层状硫化物MoS₂对膨胀石墨实现了有效剥离, 得到石墨烯与MoS₂的复合材料。球磨处理后, 元素C均匀地分散在复合材料中。MoS₂ 与膨胀石墨的质量比越高, 得到的复合材料中具有石墨烯特征的石墨就越多, 但相应的石墨烯的缺陷也越多。优化后的复合材料用作锂离子电池负极材料时显示出良好的电池性能, 在小倍率0.1 Ah/g电流密度下充放电循环70次后, 电池容量仍保持在~ 570 mAh/g; 在大倍率1 A/g电流密度下充放电循环55次后, 电池容量仍能保持在~ 450 mAh/g。     

锂离子电池复合负极材料研究进展

将锂离子电池材料尺寸减小到纳米尺度,可减小充放电过程中Li+迁移距离及电极材料的相对膨胀率,是一种有效提升锂离子电池性能的手段。但是,纳米化也会带来导电率低、表面副反应活性高、团聚倾向大等明显缺点。在负极活性材料中引入导电复合相,可以有效提升材料体系的导电性、储锂容量、倍率特性和循环稳定性,是解决现有技术难题的有效突破口之一。对近年锂离子电池负极材料研究方面的主要成果进行了综述,着重关注几种热点负极材料及其新型微结构的设计、实现与性能优化研究。以可控制备工艺为主线,总结了相关的研究成果。     

石墨烯导电剂在电池领域中的应用

<正>一、概述当今社会日益增长的能源需求与环境压力对电池提出了新的、更高的要求,对电池技术的发展来说既是机遇也是挑战。石墨烯是目前人类已知导电性能最好的二维尺度纳米碳材料,同时石墨烯还兼有良好的机械性能、最好的传热性能、独特的形貌与结构特征,其在储能电池技术领域中的应用越来越普遍。本文通过简述近年石墨烯分别作为锂离子电池的导电剂材料、新型锂硫电池导电剂材料、铅酸电池导电剂材料的最新应用     

VO_2/rGO复合材料的制备及作为高容量锂离子电池负极的研究

采用简易的一步水热法实现了VO_2和rGO的有效复合,通过XRD、SEM、Raman等手段对复合材料的结构和形貌进行了表征,评估了该材料作为锂离子电池负极的电化学性能。结果显示,VO_2为片状形貌,氧化石墨烯在水热反应中被还原,与VO_2片形成了良好的复合结构。电化学数据显示,在100 mA/g电流密度下,VO_2/rGO复合材料可逆容量高达621.8mAh/g,远高于石墨的理论容量(372mAh/g)。在300mA/g电流密度下,该材料在100次循环后容量保持在384mAh/g。更重要的是,在2 000mA/g电流密度下,300次循环后容量仍维持在256mAh/g,容量保持率接近100%。基于rGO良好的导电性能以及VO_2与rGO的协同作用,制备的VO_2/rGO复合材料体现了较高的可逆比容量和良好的倍率性能及循环稳定性能,是一种具有前景的锂离子电池负极材料。