不同导电剂体系对LiFePO_4锂离子电池性能的影响

研究了不同导电剂体系(Super P、VGCF)的LiFePO_4锂离子电池的性能。利用SEM及充放电方法对极片表面形貌和电池的电化学性能进行了表征和测试。SEM测试表明,VGCF分散性能良好,在正极片中形成良好的三维导电网络结构。极片面电阻测试表明,添加VGCF后正极片面电阻明显降低。电性能测试表明,添加VGCF的电池性能明显优于SP作导电剂的电池,大倍率放电性能改善明显,常温1 C/2 C循环700次容量保持率分别为99.40%和94.86%。     

导电剂分布状态对锂离子电池性能的影响

通过添加表面活性剂KD-1,制备了均匀分布有Super-P炭黑/气相生长碳纤维(VGCF-H)复合导电剂的电极。导电剂的均匀分布可提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。正极活性物质为尖晶石LiMn2O4的电池,以1.0C在3.30～4.35 V循环100次的容量保持率为94.5%;以0.2C充电、不同电流放电循环,第4次循环的2.0C放电比容量为0.2C时的70.3%。     

复合导电剂对富锂固溶体材料性能的影响

研究导电炭黑Super-P和气相沉积碳纳米纤维(VGCF)组成的复合导电剂对富锂固溶体材料性能的影响。导电剂中添加VGCF,可在活性物质的二次颗粒表面形成三维导电网络。随着VGCF含量的增加,材料的倍率性能发生变化。以3 C在2.0~4.8 V放电,比容量随着VGCF含量的增加先增加、后减小,当VGCF含量为50%时为183.6 mAh/g,优于仅使用Super-P的164.4 m Ah/g和VGCF的155.4 mAh/g,对应的电极的电阻率最小,为38.692Ω·cm。     

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

研究了正极导电剂形貌对锂离子电池倍率放电性能的影响。正极中添加炭黑类导电剂的电池具有良好的倍率放电性能,15 C放电时能放出1 C容量的84.3%;正极中添加石墨类导电剂的电池放电容量随放电电流的增大而迅速下降,15 C放电时仅能放出1 C容量的21.8%。这是由于石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,引起孔隙曲折系数较大增长,而炭黑类导电剂颗粒接近球型,对曲折系数的影响较小所造成的。     

聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究

研究了正极厚度、正极导电剂含量、负极材料、电池尺寸以及电解液对聚合物锂离子电池高倍率放电性能的影响,结果表明:提高正极导电剂的含量能提高电池10.0 C倍率的放电性能;采用薄正极、中间相碳微球(MCMB)负极材料扣大电池尺寸设计,也能提高电池的高倍率放电性能;在高于10.0 C倍率放电时,功能电解液对高倍率放电性能有较大影响.通过各种影响因素的优化组合,得到了一种聚合物锂离子电池.该电池的最大放电倍率可达20.0 C;300次循环后,10.0 C放电容量仍保持初始容量的84%.     

富锂锰基正极材料动力锂离子电池的倍率性能

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量为4%、负极/正极容量比为1.1并以1 mol/L Li PF6/EC+PC+EMC+DMC为电解液时,电池的倍率性能最好。25℃时以1.00 C充电、5.00 C放电循环1 000次,容量保持率为99.5%。     

高倍率LiMn_2O_4锂离子电池的制作与性能

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了不同面密度和导电剂含量对锰酸锂电池倍率性能的影响。研究发现,锰酸锂电池的倍率性能随着面密度的减小而改善,随着导电剂含量的增加先改善后变差。当正极面密度未2.5 g/dm2,导电剂含量为3%时电池的倍率性能最好。20 C放电容量为1 C的94.1%,1C充电5 C放电,100次循环后容量保持率为92%。     

碳纳米管对复合型锂离子动力电池性能的影响

采用LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料,考察了添加碳纳米管作导电剂对电池性能的影响。研究结果表明:以LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料所制作的电池具有较好的安全性能,在正极片中添加碳纳米管作导电剂后可以提高电池的放电比容量,改善电池的低温性能和倍率充放电性能。添加碳纳米管作导电剂后的电池具有极佳的循环稳定性,3 C循环500周容量保持率为95.34%,循环1 000周容量保持率为90.09%。     

锂-二氧化锰电池的正极导电剂

在锂-二氧化锰电池中,选择五种导电剂材料进行粉末电阻率的测试,结果表明乙炔黑和炭黑(SP)的电阻率相近,在所选择的材料中较大;KS15和膨胀石墨的电阻率相近,在320μΩ·m左右;而气相生长碳纤维(VGCF)是所有材料中电阻率最小的,仅为0.6μΩ·m.以乙炔黑为主导电剂,采用石墨类导电剂(KS15)与之混合的放电容量大.以气相生长碳纤维和SP混合作为导电剂的电极,在0.2 mA/cm2条件下的放电性能略高于采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极,其中放电电压平台高60 mV左右.放电时间增加了9.12 h.而在5 mA/cm2条件下放电性能则明显提高,放电电压平台比采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极提高了100 mV左右,而且放电时间延长约52%.     

LiFePO4锂离子电池的高倍率充放电性能

研究了正极材料、正极面密度、导电剂含量及电极结构对18650型LiFePO4锂离子电池高倍率充放电性能的影响。当D50为1.92μm,比表面积为11.4 m2/g,正极面密度为2.8 g/dm2,导电剂含量为4.0%时,电池具有较好的加工性能和倍率性能。相比于单极耳结构,双极耳结构电池的内阻减小了50%,为14 mΩ左右,且分布集中;5.00C充电和15.00C放电时的表面温升很小。在2.0～3.8 V充放电,优化后的20.00C、30.00C放电容量分别为1.00C时的96.6%、86.1%,1.00C充电、10.00C放电,第300次循环的容量保持率为86.3%。     

正极材料高温热处理后锂硫电池电气性能变化

采用多壁碳纳米管(MWCNT)、气相生长碳纤维(VGCF)、活性炭(AC)为单质硫的载体,通过高温热处理的方法制备锂硫电池用S/C正极材料。通过对所得材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、热重分析、恒流充放电及循环伏安测试等对材料的结构及电气性能进行分析。研究发现,锂硫电池的放电比容量及循环性能受碳材料的影响较大,其中S/VGCF复合材料的电化学性能较好,当以0.1 C的电流在1.5~3.0 V进行充放电时,其首次和第100次循环的放电比容量分别为1 205.62、613.18 m Ah/g。     

高能球磨制备钠离子电池负极材料CuP_2/C

采用高能球磨工艺,以金属铜粉、导电炭黑SP及廉价、无毒的商业红磷为原料,在氩气气氛中球磨处理36 h,合成二磷化铜(CuP_2)/C负极材料。用XRD、SEM技术分析材料的结构和形貌,用恒流充放电、循环伏安(CV)测试材料的电化学性能。纯CuP_2的容量衰减较快;CuP_2/C复合材料由于导电性良好的碳材料与硬的金属磷化物相互挤压,形成软硬镶嵌的片层结构,不仅改善了单一CuP_2的团聚现象,而且增强了导电能力,电极的循环稳定性得到改善。以100 mA/g在0.01~2.50 V循环,CuP_2/C复合材料的首次放电、充电比容量分别为796.15 mAh/g、450.44 mAh/g,首次循环的库仑效率为56.6%,第100次循环的放电、充电比容量维持在489.53 mAh/g、488.00 mAh/g,库仑效率为99.7%。     

正极极片表面颗粒对电池性能影响的研究

钴酸锂、导电石墨、粘结剂(PVDF)以90%∶3%∶7%(质量分数)的比例配制浆料,用卷绕工艺生产额定容量为850m Ah的563048P型软包装锂离子电池,讨论了材料颗粒对正极片表面的影响,同时研究了颗粒对电池生产制程和电化学性能的影响。当在配制浆料过程中使用更小的筛孔且不使用回收料时,卷芯短路率下降90%,电压衰减K值的不良率可减少3/4,且电池的荷电保持率和循环性能得到有效提升,300次循环后容量保持率在94%以上。     

喷雾法制备FeS_2薄膜材料及其在热电池中的性能

采用喷雾法薄膜化工艺制备了FeS_2薄膜正极,研究了薄膜正极中导电剂(超导炭黑)的添加量对热电池单体电池放电性能的影响。以异丙醇为溶剂,适量的超导炭黑为导电剂,采用喷雾法制备热电池FeS_2薄膜正极。与传统的压片制备FeS_2阴极相比,喷雾法合成的黄铁矿薄膜厚度小,在放电过程中有较高的放电比容量。在500℃,相对湿度RH1%的条件下,测试了单体电池的放电性能。测试结果表明,5%XC-72R掺杂FeS_2材料的单体电池的放电比容量最高。     

锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的改性研究

采用高温固相合成法制备锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0,0.01,0.02,0.03),其中合成的锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0.02)的粒径分布均匀、结晶程度极高和结构稳定性很好,在不同倍率0.1C、0.2 C、0.5 C、1 C和2 C下的放电比容量分别达到332.11、308.36、271.06、191.56、113.92 m Ah/g,并在0.1 C下循环50次后的放电比容量维持率为97%,所以少量Cr3+的掺杂对正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的充放电比容量、倍率特性和循环稳定性等电化学性能更好。     

钠源对P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2性能的影响

采用不同钠源在醋酸盐燃烧下合成P2结构的Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2正极材料。通过XRD、SEM及循环伏安、电化学阻抗谱等测试,分析钠源对材料结构、形貌及电化学性能的影响。以碳酸钠为钠源合成的样品的层状结构较好、颗粒粒径较均一,电化学性能最好。该材料以0.1 C在2.0~4.0 V循环,首次放电比容量为89.8 m Ah/g,库仑效率为123.3%。1.0 C首次放电比容量为74.3 m Ah/g,第50次循环的放电比容量为71.1 m Ah/g,容量保持率为95.7%。     

表面活化对石墨烯电化学性能的影响

用硝酸对石墨烯进行表面活化处理。通过XRD、SEM、BET比表面积分析、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)等测试,分析硝酸处理对材料表面及电化学性能的影响。硝酸处理后,样品表面的羟基和羰基含量增加。改性石墨烯以0.1 A/g在1.5~4.2 V循环,首次放电比容量为110.9 m Ah/g,循环500次的容量保持率为95.22%。     

锂电池富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zr_xO_2(x=0,0.02,0.05,0.10)的电特性研究

富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zr_xO_2(x=0,0.02,0.05,0.1)是采用高温固相法合成,研究中采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)及电化学方法等手段进行了表征。实验结果表明,随着Zr含量增加,材料的晶胞参数发生较大变化,Zr的掺杂抑制了Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌,所合成富锂材料的粒径分布均匀,结晶性较佳。此外,电特性测试结果表明,Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.49Zr0.05O2富锂材料具有较佳的电性能,0.1 C下放电比容量达366 m Ah/g,循环100次后放电比容量保持率为96%。