锂离子蓄电池碳负极材料的嵌锂动力学研究

采用恒电位阶跃法研究了各种碳(石墨)电极的动力学性能,测定了锂离子在电极中扩散系数。结果表明,随着电极嵌锂程度的增加,锂离子在其中的固相扩散系数增大。锂离子在结晶度较好的球形天然石墨和改性天然石墨中的扩散系数较大,而对非晶态的软炭和硬炭,锂离子在其中的扩散系数稍低,轴定向结构的碳纤维材料具有最低的锂离子扩散系数。锂离子在负极材料中的固相扩散过程主要受材料晶体结构、结晶度、微晶晶界及缺陷数量等的影响,结晶度低、晶界及晶体缺陷阻碍作用强的碳材料,锂离子在其中的扩散系数较小。     

中间相沥青炭微球的嵌锂模型

碳材料用作锂离子蓄电池的负极材料导致了可充锂电池的飞速发展 ,但碳材料的结构、性能及其贮锂性能的影响至今仍然是有争议的课题。锂离子蓄电池应用领域的迅速扩大对负极材料的嵌锂性能提出更高要求 ,理论上也相应地提出了一些解释高嵌锂容量的新机理。在介绍中间相沥青炭微球 (MCMB)结构的基础上 ,综述近年来MCMB在嵌锂模型方面的一些主要进展 ,并简要指出其发展方向     

锂离子电池电解液用碳酸酯的电化学行为

锂离子电池的性能与电解液有着密切的关系.介绍了采用线性电位扫描和循环伏安等电化学方法,研究锂离子电池电解液常用的几种碳酸酯在铂电极和碳电极上的电化学行为.研究结果表明,铂电极上线性碳酸酯DEC、DMC和EMC的阴极还原极类似,而环状碳酸酯PC较线性碳酸酯难还原;碳电极上,DEC、DMC和EMC的循环伏安行为相类似,而PC则与锂离子共嵌于碳中,导致锂离子的嵌入量大大增加,而脱嵌锂离子的可逆性却显著降低.     

锂离子电池碳负极材料的研究

综述了目前常用的锂离子碳负极材料的研究概况,并且按碳材料的石墨化程度不同对其进行分类,具体阐述了多种锂离子电池碳负极材料的特点及其制备方法。同时还简述了锂离子在碳材料中的几种嵌入机理,综合讨论了这几种嵌入机理的优缺点。通过对碳材料的循环伏安性质、充放电性质、电容量、可逆性及结构特征的比较,介绍了不同结构的锂离子电池碳负极材料的嵌锂特性。     

煤焦油沥青基中间相碳微球与电解液的相容性

选择HTTmax=2800℃处理过的煤焦油沥青基中间相碳微球(C MCMB)试样作为锂离子电池(LIB)的负极材料,组配了6种常用的电解液,运用恒电流充放电法和粉末微电极循环伏安法,考察了C MCMB试样在各种电解液中的充放电性能。采用FTIR光谱技术测定了C MCMB试样在6种电解液中首次充电时表面生成的SEI膜的化学成分。实验结果表明:C MCMB试样与电解液的相容性和SEI膜的组织结构有关。     

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。     

硬碳材料在功率型锂离子电池中的应用

碳材料作为电化学嵌锂宿主材料一直是锂离子电池负极材料研究的重点。硬碳材料具备循环性能和倍率性能较好、成本低等特点,使其在动力型锂离子电池方面受到人们的关注。选用了硬碳材料作为负极材料,正极材料采用氧化镍钴锂(NCA)体系,探讨了材料体系、电极配方设计、电极制备工艺、隔膜对电池设计的影响。制备15 Ah功率型锂离子电池,对电池进行了大倍率快充、快放性能、循环性能及安全性能的相关测试。     

聚苯胺改性对MCMB电极性能的影响

为了改善中间相碳微球(MCMB)的电化学性能,用聚苯胺对其进行改性,制备出聚苯胺/中间相碳微球复合材料.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,并将复合材料用作锂离子电池负极材料,研究了它作为负极的电化学性能,并初步探讨了化学机理.研究结果表明:通过聚苯胺改性,中间相碳微球的可逆比容量从292.6 mAh/g增加到333 mAh/g以上,且前25次循环的可逆容量没有衰减.这种改善是由聚苯胺的表面修饰及过硫酸铵的氧化作用引起的.     

石墨嵌锂行为的XRD及CV研究

本文采用X—射线衍射、循环伏安法以及充放电测试等手段,对多种石墨的微观结构及其电化学性能进行了研究。结果表明,所有石墨材料在嵌锂后的层间距d_(002)和堆积高度L_c均比嵌锂前有所增大。锂离子除了可从002面嵌入石墨材料外,还可从004面嵌入。增加石墨的004面的规整度可有利于提高其比容量。CV研究表明,各种石墨材料均存在一个显著的不可逆还原峰。但材料不同,峰出现的电位和面积也不同。首次循环的不可逆还原峰面积比第二次以后所有循环的不可逆还原峰的面积总和还要大得多,说明石墨材料表面钝化膜的形成主要发生在首次循环过程中。     

新型碳热还原法制备LiFePO4/C的电极过程

以葡萄糖为碳源,采用一种新的碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对产物的结构和形貌进行了表征,同时通过循环伏安和交流阻抗等手段研究了LiFePO4/C电极中锂离子的脱嵌过程.结果表明,由循环伏安法计算得到的锂离子的平均扩散系数Do=1.20×10-12zcm2·S-1;而交流阻抗测试表明,LiFePO4的电荷转移电阻(Rct)随电极电位变化,在电位平台附近有一个最小值.     

聚合物锂离子蓄电池技术与市场

介绍了聚合物锂离子蓄电池的主要性能特点 ,采用的聚合物固体电解质体系和市场前景。聚合物锂离子蓄电池以聚合物固体电解质代替锂离子蓄电池的液体电解质 ,具有优良的安全性能和加工性能 ,是 2 1世纪的绿色高能蓄电池     

金属离子掺杂及碳包覆改善LiFePO4电化学性能

采用对LiFePO4进行单一金属离子掺杂(Zr)、复合掺杂金属离子(Mn,Zr,Ni)以及再进行表面碳包覆的方法,制得了粒子细微、粒径分布窄的Li1-xMxFePO4及Li1-xFePO4/C化合物.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表观形貌和粒径分布进行了分析研究.用Li1-xFePO4/C作正极材料进行了电池的充放电测试,结果表明,材料的充放电平台相对锂电极电位为3.4 V左右,首次放电比容量为159 mAh/g,而且表现出了良好的循环性能和高倍率性能.     

锂离子电池电解质锂盐的研究进展

按照锂离子电池对电解液的要求,即较高的离子电导率、良好的热稳定性、较低的化学活性和优良的环境适应性,总结了锂离子电池电解液中无机锂盐和有机锂盐的研究进展,对未来的锂盐发展进行了展望。     

锂离子电池Li1.08Fe（PO4）1.08/C正极材料制备与电化学性能

以液相沉淀法制备的Li3PO4和NH4H2PO4均匀混合物为原料,合成了Fe2+空位的橄榄型锂离子电池Li1.08Fe-(PO4)1.08/C正极材料。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析结果表明,采用Fe2+空位与碳包覆方法获得了较小晶胞体积和细小球形颗粒的Li1.08Fe(PO4)1.08/C粉末。0.2 C倍率电化学性能测试结果表明,纯Li1.08Fe-(PO4)1.08的首次放电比容量达142.4 mAh/g,而包覆9.23%C的Li1.08Fe(PO4)1.08的首次放电比容量达153.3 mAh/g、0.5 C倍率循环100次后的放电比容量为144.5 mAh/g。     

石墨电极中锂离子扩散的原位观测

锂离子在电极中的扩散机制是理解和研究锂离子电池各类性能的基础。设计了一个新型实验室模拟电池,实时原位观测了石墨电极充电过程中的颜色变化,研究了锂离子的扩散路径和机理。实验发现,锂离子从石墨电极边缘向中心进行扩散,边缘部分锂离子首先达到饱和状态。充电倍率显著影响锂离子扩散机理。充电倍率增大,LiC_(18)相(对应于深蓝色区域)明显多于LiC_(12)相(对应于红色区域),反映出锂离子浓度梯度增大。通过观测颜色变化,发现大倍率充电时可嵌入的锂离子少于小倍率。通过对石墨负极图像进行原位比色,可以估算出电极的实时充电状态。     

溶胶凝胶法制备Li_4Ti_5O_(12)/C负极材料及电化学性能

采用溶胶凝胶法,以有机物钛酸四丁酯和醋酸锂为原料,草酸为螯合剂,PEG为碳源制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料前驱体,在N_2气氛中850℃高温煅烧制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料。通过XRD、SEM分析表明,850℃下煅烧10 h合成结晶性良好的亚微米级纯相尖晶石钛酸锂。电化学性能测试结果表明,Li_4Ti_5O_(12)/C在0.2C,1C,2C倍率下的首次放电比容量分别为173.3、168.7、166.3 mAh/g。与Li_4Ti_5O_(12)相比,显示出良好的倍率性。     

Co_3O_4/C混合包覆对LiMnPO_4正极材料电化学性能的影响

采用水热法和湿磨结合的方法合成了碳包覆的LiMnPO_4和Co_3O_4与碳混合包覆的LiMnPO_4。测试结果表明Co_3O_4与碳形成的完整混合包覆层不仅能抑制LiMnPO_4再次团聚,而且能更有效地保护LiMnPO_4免受电解液的侵蚀,降低电荷转移电阻。Co_3O_4-LiMnPO_4/C在0.1 C的首次放电比容量为148.5 m Ah/g,在0.1 C循环50次后,容量保持率为94.6%,而LiMnPO_4/C仅为92.2%。此外,Co_3O_4-LiMnPO_4/C也表现出突出的高倍率性能,在6 C,8 C和10 C下的放电比容量为101.4,89.5和85 m Ah/g。     

锂离子无机固体电解质研究进展

锂离子无机固体电解质是先进锂电池材料研究的重点之一,对锂电池未来的发展起到非常重要的作用.综述了几种主要类型锂离子无机固体电解质材料的结构、性质和改性研究,并且对一种性能优良、具有实用前景的固体电解质材料--LiPON进行了详细叙述,最后对以LiPON为代表的锂离子无机固体电解质的可能发展方向及其改性途径做出展望.     

锂离子电池正极材料氧化钴锂的进展

近年来对提高锂离子电池正极材料氧化钴锂的电化学性能方面的报道集中在专利方面，本文对此进行了概述。提高氧化钴锂的容量和改善其循环性能的方法主要有以下几种。（１）改变其结构。引入杂原子磷、钒或别的非晶物，使氧化钴锂的结构发生变化，从而导致充放电过程中结构变化的可逆性提高。（２）与氧化锂锰的共混，这样使充放电过程中电极材料的体积变化相互抵消，有利于活性物质与导电剂的接触。（３）提高其内在的导电性能。通过在氧化钴锂中引入Ｃａ２＋或Ｈ＋，使其导电性能提高，进而使其活性得到充分利用。（４）增加锂的含量。在氧化钴锂中增加锂的含量，得到高含锂化合物，使可利用锂的量增加，从而使氧化钴锂的可逆容量增加。     

一次颗粒高温动力型锰酸锂制备方法

采用共沉淀法制备一种在原子级别混匀、粒度分布集中的前驱体,有效地控制前驱体的化学成分、相成分,减小粒度分布范围。通过掺杂和烧结工艺使材料由烧结型转变为结晶型。如此通过掺杂和形貌控制得到电化学性能优异的高温动力型锰酸锂。