固相法合成大颗粒尖晶石锰酸锂正极材料

采用固相法一次合成尖晶石锰酸锂(LiMn2O4),研究了掺杂V及合成时间对材料的影响;用感应耦合等离子体(ICP)、XRD、SEM、激光粒度分析(LPS)、BET和充放电测试,对材料进行分析。相对于未掺杂的材料,在850℃下保温12h合成的掺杂V的LiMn2O4具有更完整的结晶度、光滑的颗粒表面,粒径增至16.76μm,比表面积减至0.258 m2/g;以0.5C在3.0~4.3 V充放电,25℃和55℃时循环30次的容量保持率分别提高了2.86%和4.13%。     

废旧动力锂离子电池中磷酸铁锂的再生

采用高温固相法直接再生磷酸铁锂(LiFePO4),去除杂质,恢复电化学性能。对再生材料进行物理性能、XRD和充放电性能分析。n(Li)∶n(Fe)∶n(P)=1.1∶1.0∶1.0,采用氮氢混合气体保护,在500±15℃下进行一次焙烧、在700±15℃下进行二次焙烧,得到的样品性能良好。碳含量为7.12%;在2.5~4.2 V充放电,0.1 C首次放电比容量可达141.5 mAh/g,1.0 C循环100次的容量保持率为97.84%。     

Co2+掺杂对磷酸钒锂电化学性能的影响

用XRD、透射电镜(TME)和电化学性能测试,研究了Co2+掺杂对正极材料磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3]的影响。掺杂适量的Co2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,可稳定材料结构,改善高倍率充放电性能。在室温下、3.0～4.3 V充放电,Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3以0.1C放电的首次放电比容量为116.8 mAh/g,电流从0.1C增加到1.0C循环80次后,容量衰减率为16.5%;Li3V2(PO4)3的首次放电比容量为128.8mAh/g,80次循环后,容量衰减率为34.8%。循环伏安和交流阻抗测试表明:Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3的可逆性优于Li3V2(PO4)3。     

18650型钛酸锂/锰酸锂电池负极配方的优化

对18650型钛酸锂/锰酸锂电池的负极配方进行优化。导电剂Super P含量为5%(相对钛酸锂)为最优配方。以该配方制备的电池在2.8~1.5 V充放电,30 C放电可放出1 C容量的95%以上;以10 C充电可在5 min内充入80%的容量,且表面温度最高不超过46℃;以1 C在-30℃下可放出室温容量的86.2%,可充入室温容量的65.8%;以10 C 100%DOD循环1 000次,容量仍保持在93%以上;并可通过过充、短路和针刺等安全测试。     

碳纳米管用于磷酸铁锂正极动力锂离子电池

分别以磷酸铁锂(LiFePO_4)和人造石墨为正、负极活性材料,碳纳米管(CNT)为正极导电剂,制备5.0 Ah 32650型动力锂离子电池。考察CNT添加量对电池性能的影响。CNT添加量为2%的电池,综合性能最佳:内阻为5.8 mΩ;常温下在2.00~3.65 V充放电,1.0 C放电比容量为129.04 mAh/g,5.0 C充电恒流比为86.87%、放电中值电压为3.023 V,3.0 C循环200次的平均容量保持率为94.39%;在60℃下老化10 d后,容量保持率为92.98%,容量恢复率为95.83%。     

终止电压对锂离子电池循环性能的影响

研究了充放电终止电压对磷酸铁锂(LiFePO4)正极锂离子电池循环性能的影响.将充电上限电压从3.65 V提高到4.00V,电池放电容量增加较少,对循环时容量衰减速率的影响也很小;将放电终止电压从2.50 V降低到2.00 V,电池放电容量增加,但循环时容量的衰减加快.将放电终止电压降低到2.00V,将增大电池内阻的增幅.LiFePO4正极锂离子电池组在串联使用时,单体电池充电电压允许提升至4.00 V,但必须控制放电时的终止电压,防止过放电.     

长寿命软包装钛酸锂/锰酸锂锂离子电池性能

以钛酸锂为负极、锰酸锂为正极制作了软包装锂离子电池,分析了钛酸锂/锰酸锂电池在充放电过程中产生的气体成分,研究了影响钛酸锂电池胀气的因素,如钛酸锂材料、电解质溶液酸度、电解质溶液添加剂等。进一步开发出性能优越的35 Ah软包装钛酸锂/锰酸锂电池,该电池常温1 C循环3 000次后容量保持87%,高温55℃、1 C、1 300次循环后仍能保持85%的初始容量,并具有良好的倍率性能和搁置性能。     

高温热处理制备硫/碳正极材料的电化学性能

分别以气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)作为单质硫载体,通过高温热处理制备锂硫电池用S/C正极材料。采用SEM、XRD、热重分析(TG)、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构及电化学性能。碳材料形态对锂硫电池的放电比容量和循环性能有重要影响,S/VGCF复合材料的电化学性能较好。以0.1 C的电流在1.5~3.0 V充放电,首次和第100次循环的放电比容量分别为1 204.87 m Ah/g、547.62 m Ah/g。     

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%。     

液-固相法合成LiMn0.6Fe0.4PO4的性能

磷酸锰锂(LiMnPO₄)材料的电导率低且充放电过程易发生Jahn-Teller效应,导致电化学性能不理想。通过液-固相法合成磷酸锰铁锂(LiMn_0.6Fe_0.4PO₄)正极材料,并对晶体结构、放电曲线特性、循环性能等进行分析。Fe均匀地掺入Mn位形成固溶体,样品的常温电化学性能得到改善。在2.0～4.3 V循环,0.1 C倍率下的放电比容量为156.5 mAh/g;以1.0 C倍率循环2 000次,容量保持率超过80%。容量衰减主要源于循环过程中正极材料颗粒产生裂纹及颗粒粉化。     

LiDFOB对LiCoO_2锂离子电池循环稳定性的影响

采用线性伏安扫描(LSV)、SEM、X射线光电子能谱(XPS)、恒流充放电等方法,研究二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)作为电解液添加剂对钴酸锂(LiCoO_2)正极锂离子电池循环稳定性的影响。在3.0~7.0 V,首次到第4次扫描时,添加LiDFOB的电解液,氧化电流逐渐减小;LiDFOB可在LiCoO_2电极表面形成含有LiF、O-B化合物的保护膜;含3%LiDFOB的电解液可抑制隔膜在常温及高温循环过程中的氧化;使用含1%、3%LiDFOB电解液的LiCoO_2/石墨全电池,循环500次的容量保持率分别为80.88%、86.62%,高于空白组的74.75%。LiDFOB提高电池循环稳定性的原因是:使铝集流体钝化,降低了电解液的氧化分解电流;在正极表面形成保护膜,抑制电解液/电极界面的副反应;对隔膜具有抗氧化保护作用。     

二氟磷酸锂对MCMB负极性能的影响

采用恒流充放电、电化学阻抗谱(EIS)、SEM及X射线光电子能谱(XPS)等方法,研究无机锂盐二氟磷酸锂(LiPO2F2)对锂离子电池负极材料中间相碳微球(MCMB)性能的影响。当电解液中LiPO2F2的含量为1.0%时,MCMB/Li电池在1.50~0.01 V以0.2 C放电、1.0 C充电循环100次,容量保持率为96.9%,比未添加LiPO2F2电解液的电池提高了22.0%。主要原因是LiPO2F2的加入有利于电极表面形成更稳定、致密的固体电解质相界面(SEI)膜,降低电极界面阻抗。     

钛酸锂电池胀气成分的气相色谱分析

介绍了使用气相色谱仪(GC)对钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))电池的胀气进行量化分析的方法。电解液成分不同的Li_4Ti_5O_(12)软包电池在55℃循环多次后,产生不同程度的胀气。使用标准气体对气相色谱仪进行标定后,再对电池的胀气成分进行量化分析。发现使用碳酸乙烯酯(EC)作为电解液溶剂的主要成分时,CO_2为生成气体的主要成分,其次是H_2和CO。在EC基的电解液中加入硅烷作为添加剂时,CO_2的含量超过90%,而且产气量也大大增加。当使用碳酸丙烯酯(PC)替换EC,并使用添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)时,产气量大大减少,生成气体的主要成分是H_2和CO_2。经过数百次循环后,放电态的软包电池放置于55℃烘箱存储两个月,生成气体中H2和CO2的含量减少,CO的含量增多。     

乙二醇双(丙腈)醚对高电压锂离子电池的影响

用线性扫描伏安(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)研究乙二醇双(丙腈)醚(DENE)作为锂离子电池电解液添加剂的电化学行为;对电极表面形貌和元素进行SEM和X射线能谱(EDS)分析;对钴酸锂(LiCoO_2)正极进行XRD分析;考察DENE对4.45 V高电压LiCoO_2锂离子电池的影响。DENE能在高温环境下抑制正极过渡金属溶出、保护负极固体电解质相界面膜,电池60℃存储30 d的厚度膨胀率从76.8%下降到12.3%,以0.50 C在55℃下循环(3.00~4.45 V)200次,容量保持率从58.5%提高到86.3%。     

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。     

含铁、钴、镍的钒氧化物二次锂电池正极材料

对添有不同摩尔比的Fe_2O_3、NiO、Co_2O_3的V_2O_5二次锂电池正极材料的研究表明:5%Fe_2O_3-V_2O_5的比容量最高(334Ah/kg,i_d=0.5mA/cm~2);20%NiO—V_2O_5循环性能最好,经过60次深循环后还保持70%的容量;由Ip～v~(1/2)的线性关系和恒电位阶跃时I～t~(1/2)呈线性关系说明放电过程由锂在正极材料中的扩散所控制.     

助熔剂法低温制备高压实密度LiMn2O4

将16~18μm和3~5μm两种粒度分布的二氧化锰(MnO2)前驱体按5∶1搭配,加入0.3%的复合助熔剂B2O3-Nb2O5,在低温770℃下制备锰酸锂(LiMn2O4)正极材料。对材料进行XRD、SEM、比表面积、压实密度及电化学性能分析。材料的压实密度为3.12 g/cm^3,以1 C在3.0~4.3 V充放电,首次放电比容量为123.4 m Ah/g;循环100次的容量保持率为96.5%。     

锂电池防过充性能与CHB材料关系的计算机分析

研究锰酸锂电池防过充性能与电解液中添加环己基苯(CHB)之间的关系,对加入CHB后电池的容量及循环性能的变化情况进行分析。为了确定添加剂防过充的机理,通过扫描电镜、红外光谱结合计算机图像对电池正极的表面形貌及产物进行分析。研究结果表明,CHB的防过充机理为阻断机理,向电解液中加入CHB的质量分数为2%时,电池的耐过充性能可明显提高,在3 C/10 V的极端条件下电池不会发生起火及爆炸等现象,当循环100周后,其容量保持率仍高达93.45%。     

分散剂在正极材料磷酸铁锂中的应用

分别将十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙二醇(PEG)用作锂离子电池正极水性合膏工艺的分散剂。用交流阻抗、循环伏安和充放电测试,研究了它们对磷酸铁锂(LiFePO4)性能的影响。经20次不同倍率的循环,当分散剂SDS的含量为0.6%时,电池的比容量为87.82 mAh/g,容量保持率为63.3%;当分散剂PEG的含量为0.4%时,电池的比容量由0.20C时的143.61 mAh/g降至2.00C时的107.14 mAh/g,容量保持率为74.6%,循环稳定性和大电流性能较好。