石墨烯在锂离子电池中的应用

概述了石墨烯作为锂离子电池电极材料截体,分别从正极材料和负极材料两方面综述了石墨烯的加入对不同电极材料导电性的提高和对锂离子电池电化学性能的改善,尤其是对大电流放电性能和倍率性能的改善.     

锂离子电池大电流充放电性能影响因素分析

电动汽车用电池需要快速充放电,因而对锂离子电池大电流充放电性能的研究受到了广泛重视。从电极材料、电池设计和电解液三个方面综述和分析了影响锂离子电池大电流充放电性能的因素,并指出了提高锂离子电池大电流充放电性能的措施。     

五氧化二钒电极材料的研究新进展

五氧化二钒作为传统锂离子电池电极材料已被广泛研究。近年来对五氧化二钒电极材料性能的改进一直是锂离子电池研究领域的热点与前沿之一。综述了五氧化二钒材料作为锂离子电池电极材料的研究最新进展,从结构与充放电机理、合成方法及复合改性等方面进行了讨论,总结了五氧化二钒电极材料的各种制备、掺杂和复合方式及其对电化学性能的影响,并指出了其作为锂离子电池电极材料的发展趋势。     

锂离子电池用隔膜孔隙率对电池性能的影响

考察了锂离子电池用隔膜孔隙率对锂离子电池内阻、倍率放电、高温储存、常温0.5 C/0.5 C循环等性能的影响。随着锂离子电池隔膜孔隙率的增加,电池内阻有所降低,高温储存性能有所下降;电池小电流(0.5 C、1 C)倍率放电性能影响不大,大电流(2 C、3 C)倍率放电性能有所提升;常温0.5 C/0.5 C循环性能有所提高。综合考虑,当锂离子电池隔膜孔隙率为42%时,电池性能较优。     

锂离子电池电极颗粒分布对电化学性能影响的分析

活性材料颗粒尺寸分布是锂离子电池电极的重要参数之一,对电池的电化学性能具有重要影响。基于多颗粒模型,本文对锂离子电池的电化学性能进行模拟和预测,分析了粒径分布对放电过程的影响,阐明了不同尺寸颗粒在整个放电过程中的作用以及不同尺寸颗粒间的相互作用。研究表明:在放电前期,锂离子的嵌入反应主要发生在小尺寸颗粒上;在放电后期,小尺寸颗粒嵌入的锂离子已接近饱和,电化学反应将在不同尺寸颗粒表面间转移,锂离子的嵌入反应主要发生在大尺寸颗粒上。因此,在电池制造中,均匀的电极活性材料粒度分布将有助于避免放电后期电极颗粒不均匀所引起的极化现象。     

锂离子电池的研究进展(二)

1正极由于提高负极材料对锂离子的嵌入和脱出能力是目前提高锂离子电池容量的主要途径,因此对负极材料,尤其是碳材料的研究备受关注,相关的研究正如火如荼地进行着。但是,只有正极材料和负极材料相互匹配,才能使电池容量得到真正的提高,因此对于正极材料的研究也是方兴未艾。目前研究主要集中在锂钴氧化物、锂镍氧化物和锂锰氧化物。此外,纳米电极材料、共混电极及其他一些新材料电极也值得关注。1.1锂钴氧化物作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物具有电压高、放电平稳、适合大电流放电、比能量高、循环性好等优点。其二维层状结构属于α-N…     

锂离子电池集流体的研究进展

集流体是锂离子电池的重要组成部件之一,它不仅能承载电极活性物质,而且还可以将电极活性物质产生的电流汇集起来,形成较大的电流输出,提高锂离子电池充/放电效率.本文综述了当前文献中单一或复合集流体材料如铜、铝、镍、不锈钢、碳、覆碳铝箔等在锂离子电池中的最新研究进展.     

锂离子电池柔性碳布负极材料的储锂性能研究

将柔性碳布用于锂离子电池负极材料,用循环伏安法及交流阻抗研究了电池电极材料的电化学性能,用充放电实验研究了电池的循环性能和倍率性能。结果表明,锂离子电池负极采用柔性碳布,具有高的锂储存容量,第一次放电比容量为157.48mAh/g,并且在随后各次的容量损失很小,电池循环趋于稳定。     

活性石墨的研制及其应用

研制了一种活性石墨并将其制成锂离子摇椅电池的电极后,进行电化学测试。发现该材料具有较高的电化学容量、能大电流充放电等特点,比较适宜用作锂离子摇椅电池电极材料。     

LiFePO4锂离子电池的数值模拟：正极材料颗粒粒径的影响

LiFePO₄（LFP）作为正极材料时，锂离子电池安全性高且循环寿命长，是目前应用最广泛的正极材料，但其电池倍率性能较差。提升倍率性能的有效手段之一是将LFP材料颗粒纳米化，但材料纳米化过程中颗粒粒径减小对于锂离子电池充放电过程中锂在固液相的扩散及表面电化学反应的影响机制仍缺乏清晰的认识。采用锂离子电池的准二维模型，模拟锂离子电池的放电过程，定量研究了正极材料颗粒粒径对锂离子电池倍率性能的影响，分析了固液相扩散速率与电化学反应速率受LFP材料颗粒粒径的影响程度。研究结果表明：电极材料中固相扩散阻力是锂离子电池电化学性能的主要限制因素。小粒径的LFP作为正极材料时，电极材料内的金属锂的迁移路径较短，同时颗粒与电解液的接触面积增加，界面的电化学反应速率较快，放电倍率对于锂离子电池性能影响较小；大粒径的LFP作为正极材料时，电极材料内的金属锂扩散路径的增加和较高的固相扩散阻力限制了界面的电化学反应速率，导致锂离子电池的倍率性能显著降低。LFP材料的纳米化可以有效减小固相扩散阻力，提升锂离子电池的倍率性能。     

充电截止电压对锂离子电池化学性能的影响

主要研究了不同截止电压对锰酸锂离子电池的放电容量性能、工作电压和恒流/恒压充电容量等电池性能的影响,结果表明:对于锰酸锂材料锂离子电池,放电容量、中值电压和稳定电压都随着充电截止电压的升高而提高,电池的充电截止电压只要不低于4.15 V,电池放电容量损失就不会超过6%;当充电截止电压为4.15 V时,电池的恒流充电容量占总充电容量的85%以上,与4.20 V相比变化不大。这一结论为牺牲小部分容量、提高电池的安全性能设计提供了实验依据。     

凝胶聚合物电解质的电化学性能

用化学交联法制备了凝胶聚合物电解质.聚烯烃多孔膜支撑的凝胶聚合物电解质具有优良的电化学性能, 室温电导率为1.01×10^-3S•cm^-1,锂离子迁移数为0.41,在Al电极上的氧化起始电位达到4.2 V以上.采用聚烯烃多孔膜支撑的凝胶聚合物电解质制备了聚合物锂离子电池,并研究了工艺条件对聚合物锂离子电池电化学性能的影响.研究的工艺条件包括：单体添加量和电极组合方式.优化后的聚合物锂离子电池具有良好的电化学性能,1 C放电容量为0.2 C放电容量的93.2%,经100次1 C循环后的剩余容量仍在80%以上.     

锂离子电池材料钛酸锂钠的研究进展

Na₂Li₂Ti₆O₁₄电池具有较低的电位平台（1.3 V）以及经济成本低的特点,对便携式电子设备、能源汽车、生态环境等领域具有重大意义。由于钛酸锂钠电池固有离子电导率低的特点,因此提高钛酸锂钠电池锂离子扩散系数是目前研究中的主流方向,为此综述了钛酸锂钠的结构特点以及合成方法对钛酸锂钠材料粒径、形貌及电池电化学性能的影响;对比了不同掺杂离子和表面包覆改性对钛酸锂钠电池的放电比容量、循环性能及离子扩散系数的影响。掺入适量元素铌具有更高的锂离子扩散系数;包覆碳纳米管有更大的容量保持率,更有助于进一步提高钛酸锂钠电池电化学性能。     

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用.掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料.综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路.同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测.     

锂离子电池涂膜隔膜的机理分析

分析了锂离子电池的基本机理,叙述了隔膜在制造锂离子电池的过程中起着重要的作用,详细地介绍了隔膜的锂离子的生产机理,以及探讨了改良隔膜的生产过程中所遇到的各种问题,重点分析了涂膜隔膜的工作机理,并对采用涂膜隔膜后的锂离子电池的放电性能进行详细的分析。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。     

国内外高性能六氟磷酸锂性能分析

高性能六氟磷酸锂是动力锂离子电池关键材料。根据动力锂离子电池对电解质盐的要求,分析了高性能六氟磷酸锂对电池的影响。通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等检测手段,分析了国内外不同厂家制备的六氟磷酸锂产品（包括多氟多化工股份有限公司产品）的化学、物理性能,并利用电化学平台对制成的动力电池的性能进行了比较。结果表明,不同厂家制备的六氟磷酸锂产品,由于工艺控制的差异,使得产品的纯度、晶型、粒度各不相同,对电解液的质量和生产控制均有影响,最终会影响锂离子电池的循环性能和倍率性能。     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池作为一种电源应用很广泛,但是在应用中存在一些不足,选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面介绍了目前锂离子电池的研究状况,并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。     

锂离子电池并联研究

研究了锂离子电池单体的容量、放电平台、初始电压、自放电率等参数对并联电池性能的影响。结果表明,单体锂离子电池的自放电率对电池组影响较大;并联前单体电池的电压差也要控制;而单体电池的容量差异对电池组影响不大。