锰酸锂的SEI膜研究

通过循环伏安(CV)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电研究锰酸锂表面的成膜性能及电化学性能。结果表明,锰酸锂表面的SEI膜在电池首次充电过程中就开始形成,充放电循环至3周时,SEI膜得到较大程度的修补和完善。但循环到一定次数后,SEI膜会逐渐变厚,直接影响电池的电化学性能。     

LiFePO4锂离子动力电池45℃容量衰减机理

以电动汽车的方型LiFePO₄/石墨动力实验电池为研究对象,探究其在45℃恒温箱下1C充放电循环的失效机理。通过对电池进行解剖,系统分析了电池循环前后正负极片的厚度、形貌、结构和克容量的变化。随着电池在45℃高温下循环,电解液分解以及Fe溶出损失、SEI膜再生长,消耗大量的活性锂,交流内阻增加导致电化学极化增大,活性锂消耗引起负极容量损失为6.7%,负极结构变化造成的容量损失为22.64%。结果表明石墨负极动力学性能的衰减是电池失效的主要因素。     

正极材料钴酸锂表面固体电解质相界面膜的研究

通过循环伏安和交流阻抗（EIS）分析,对锂离子电池正极材料钴酸锂（LiCoO₂）表面的固体电解质相界面膜（SEI膜）的形成进行了研究。循环伏安测试结果表明,钴酸锂表面的SEI膜主要是在第1次循环过程中形成。EIS测试结果表明,在低倍率条件下和常温条件下充放电循环形成的SEI膜更加致密,阻抗值更小;储存时间的长短对电池的阻抗也有影响,储存7 d的阻抗值要小于储存1 d的阻抗值。     

锂氧气电池能量利用率显著提升

<正>中国科学院上海硅酸盐研究所研究员张涛团队提出采用有机碘作为双功能可溶性催化剂,通过还原性乙基脱离以及随后的氧化过程在锂金属表面原位生成固体电解质界面膜(SEI膜),可显著提高能量利用效率,改善电池循环性能。锂氧气电池是现有锂金属电池体系中理论比容量最高的,研究SEI膜     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

锂离子电池阻燃添加剂TDCPP的研究

为了提高锂离子电池的安全性,在1 mol/L LiPF_6/(EC+EMC+DMC)(质量比为1∶1∶1)溶液中加入三(1,3-二氯异丙基)磷酸酯(TDCPP)组成阻燃电解质。并采用燃烧测试、热学性能以及电化学性能测试等方法对其性能进行了研究。结果表明,5%~10%的TDCPP就能取得良好的阻燃效果,含10%TDCPP电池在150℃环境温度下高温测试,电池不失控。10%TDCPP在电池100次的循环过程中不破坏石墨电极的形貌,不影响SEI膜的形成。     

锂离子电池首次充、放电时石墨负电极与电解液界面所发生的反应

采用恒电流充、放电——原位XRD法对锂离子电池（LIB）首次充、放电过程进行了研究。实验结果表明，LIB首次充电时电解液于石墨负电极的界面处发生还原反应，生成了电子不可导而锂离子可导的固体电解质中介相（SEI）薄膜。FTIR分析结果证明SEI膜系由无定形碳酸锂和烷基碳酸锂组成。恒电流充、放电实验和循环伏安实验结果表明，如果所选择的电解液（例如EC基电解液）在石墨负电极表面的还原反应很缓和，反应中所产生气体的量和速率很小，则在石墨负电极表面将形成薄而致密的SEI膜。薄而致密的SEI膜所消耗的Li^＋量小，可以降低首次充电时的不可逆容量，同时减小Li^＋对石墨进行插层和脱层时的阻力，增大LIB的充、放电容量，提高充、放电效率。     

石墨载体对硅/炭复合负极材料性能的影响

研究了人造石墨和天然石墨2种载体对所制备的硅/炭复合负极材料电化性能的影响。结果表明:石墨载体严重影响硅/炭复合材料的首次效率、容量、循环寿命和大电流充放电性能,采用人造石墨载体制备的硅/炭复合负极材料性能明显优于天然石墨。充放电曲线表明,第一个循环由于材料未活化,存在极化,放电电压平台较低;随着循环次数的增加,在活性物质表面形成SEI膜,阻碍锂离子的脱嵌,充放电曲线电压平台差扩大;随着充放电电流密度的加大,极化就越严重,充放电曲线电压平台差就越大。     

磷酸三苯酯对锂离子电池安全性及电化学性能的影响

研究了磷酸三苯酯(TPP)含量对1mol·L-1LiPF6/EC:DEC:EMC(1:1:1)+1.5%VC电解液的电化学稳定性、热稳定性及电导率的影响,结果表明:10%以下TPP添加剂的引入提高了电解液的热稳定性,几乎不影响电解液的电化学窗口,但是该添加剂降低了电解液的电导率。研究了TPP对方型电池的电化学性能及安全性的影响,充放电测试结果表明,TPP的使用会降低电池的循环性能,6%以下的TPP含量对电池的循环性能影响较小;热冲击、针刺及过充安全性测试结果表明,4%～8%含量的TPP能够改善电池的150℃热冲击能力,降低针刺过程中电池的表面温度,提高了锂离子电池的安全性。此外,交流阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)分析表明,TPP对循环性能影响的主要原因是正负极表面过多SEI膜的形成及负极片的部分破裂。     

机械压力对锂电池性能影响的研究进展

锂电池在充放电过程中,由于锂离子的嵌入/脱出或沉积/剥离,SEI膜持续生长及产气等副反应的发生会造成电池产生内压。压力能够通过界面作用影响锂电池的各项性能。回顾并总结了近年来压力,包括电池内压及外加压力对锂电池性能影响的研究。从压力作用下电池材料的形变、界面阻抗及金属锂负极的沉积模式及电池的循环和倍率性能的改变等角度出发,详细介绍了压力对锂电池隔膜及电解质、插层电极材料、合金电极材料及锂金属电极性能的影响及作用机理。同时对合理利用压力改善电池性能以及相关锂电池的设计策略进行展望,为从事相关研发的工作者提供一些借鉴。