高比能锂硫二次电池用电解质研究进展

当今锂硫电池由于其高理论比能量而得到了越来越多的关注.电解质作为锂硫电池的重要组成部分,其性能优异程度对提高电池的综合性能具有重要的作用.简要介绍了锂硫电池体系的主要问题及对策;对该电池体系用电解质的国内外研究进展进行了详细的阐述,尤其是液态电解质;对上述电解质的发展前景进行了展望.     

锂硫电池电解质的研究进展

综述近年来锂硫电池电解质的研究进展,包括各种电解质体系:液态有机电解质、离子液体电解质、固态聚合物和无机电解质等。整体评价了目前锂硫电池所使用的电解质,展望了未来的锂硫电池电解质的发展趋势。     

车用固态锂电池研究进展及产业化应用

目前新能源汽车用锂离子电池大多采用液态电解质,容易在使用过程中出现胀气、析锂、内短路等安全问题,严重的还会引起爆炸.固态电池是解决液态电池安全问题的一种有效方法,它采用固态电解质作为锂离子的传输介质,具有良好的机械性能,能够抑制锂支晶的生长,防止内短路.另外,固态电池可以采用锂金属负极,实现电池更高的能量密度.世界各国纷纷布局固态电池研发,从固态电解质研发、电极-电解质界面和电池体系等方面开展研究,取得了一系列显著成果.以车用固态电池的发展为主线,从车用动力电池需求、固态电池研究进展、应用现状等方面介绍了动力电池固态化的进展.     

锂电池讲座(六)

6 锂——聚氟化碳电池 锂——聚氟化碳,是以氟化碳的聚合物(CF)_n为正极活性物质的非水有机电解质的锂电池 锂——聚氟化碳电池实质上可视作是“锂—氟”电池。早先,一直有人想把元素周期表中还原性最强的金属锂与氧化性最强的元素氟配对制成电池。由于氟通常呈气态且具有强腐蚀性,要直接利用二种元素制成电池困难极大。继而企图使氟固体化,把金属氟化物如:氟化铜、氟化镍和氟化银等作电极进行试验。但因金属氟化物易溶于电解质而未能实现。直到氟找到了     

固体电解质在锂空气电池中的应用

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。     

Li/KIBr_2非水体系的研究

本文介绍的非水电池体系由锂阳极,多孔石墨电极和电解质溶液构成,电解质溶液由非水溶剂(三氯氧磷或硝基苯)和溶解在该溶剂中的活性物质(KIBr_2)及电解质构成,该电池体系具有较高的开路电压(3.5V)和良好的放电性能。作者对该电池的电化学还原行为作了初步的探讨。     

锂燃料电池的研究进展

高容量电池一直是研究的热点,锂燃料电池可能会突破电池体系的能量瓶颈.理论上,锂燃料电池的比能量高达11140 Wh/kg,高出现有商品电池体系1～2个数量级.但目前仍有不少问题需要解决,如寻找适用的电解质和空气电极.根据所用电解质的不同,将锂燃料电池分为三类:水溶性电解质电池、有机电解质电池和多相电解质电池.分别讨论了它们的优缺点和需要解决的难题,并综述了其研究进展.     

锂电池 Li/VOCl_3 非水体系新探

报道了Ｌｉ／ＶＯＣｌ３非水电池体系的初步研究工作。本非水电池体系由锂负极、多孔石墨电极和电解质溶液构成,电解质溶液由非水溶剂（硝基苯）和溶解在该溶剂中的活性物质ＶＯＣｌ３及电解质构成。在制作该类模拟电池过程中,首先对溶剂硝基苯和电解质（ＬｉＡｌＣｌ４及ＡｌＣｌ３）进行干燥纯化,然后在惰性气氛操作箱中装好模拟电池,模拟电池的集流体为镍,锂片和碳膜的面积为１ｃｍ２,电池中所含电解液为０．４ｍＬ。将该模拟电池在恒流放电测试系统中进行测试,结果表明：当电解质采用ＬｉＡｌＣｌ４,溶剂硝基苯与ＶＯＣｌ３的体积比为１００∶１６时,电池在小电流密度下工作,具有较高的开路电压和工作电压,而且具有良好的放电性能。     

胶态电解质锂硫电池电化学性能研究

采用多壁碳纳米管与升华硫在一定条件下合成了一种新型纳米复合材料。用该复合材料作为正极活性物质所制备的锂电池,分别在液态电解质和胶态聚合物电解质中进行了充放电性能比较。结果表明：胶态锂硫电池比液态锂硫电池具有更好的循环性能、更高的比容量和比能量。这种胶态电解质抑制了锂硫电池中单质硫本身和正极活性物质的放电产物多硫化物的溶解。     

Li-ICl非水电池体系的研究

报道了Ｌｉ－ＩＣｌ非水电池体系的研究工作。本非水电池体系由锂负极、多孔石墨电极和电解质溶液构成,电解质溶液由有机溶剂硝基苯或无机溶剂三氯氧磷（ＰＯＣｌ３）和溶解在该溶剂中的活性物质ＩＣｌ及电解质构成。在制作该类模拟电池过程中,首先对溶剂硝基苯和电解质（ＡｌＣｌ３及ＬｉＡｌＣｌ４）进行干燥纯化,然后在惰性气氛操作箱中装好模拟电池,模拟电池的集流体为镍,锂片和碳膜的面积为１ｃｍ２,电池中所含电解液为０．４ｍＬ。将该模拟电池在恒流放电测试系统中进行测试,结果表明：当电解质采用ＬｉＡｌＣｌ４时,ＩＣｌ的浓度为１ｍｏｌ／Ｌ,该类非水电池具有较高的开路电压（３．９０Ｖ左右）,并显示良好的放电性能。此外,对电池体系的电化学还原行为也进行了初步的探索。     

锂硫电池负极研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2 600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注。但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题。同时,负极锂在电池循环过程中也不可避免存在锂枝晶等问题,对锂硫电池负极保护技术进行了详细的综述,最后对负极的发展前景进行了展望。     

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。     

二氧化锰在锂离子电池中的应用

过去２０年大约有２００种以上的材料尝试着作为锂二次电池的正极材料。在这些材料中，从比能量、毒性和价格的观点看，除了ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２外，发现有几种锰氧化物最有前景，尤其是在锂离子二次电池中。这些锂锰氧化物包括λ－ＭｎＯ２，ＬｉＭｎＯ２，Ｌｉ２Ｍｎ２Ｏ４，Ｌｉ２ＭｎＯ２，ＬｉｘＭｎ２Ｏ４，Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘＯ４，Ｌｉ２ＯｙＭｎＯ２（ｙ≥２．５），ＣＤＭＯ（复合多维含Ｌｉ的ＭｎＯ２的简称，Ｌｉ：Ｍｎ＝３：７）和修饰尖晶石型锂锰化合物已研制出来。本文简述了作为锂二次电池正极材料的重要因素，包括上述这些化合物的制备方法、晶体结构特征、诸如放电容量和可逆性等电化学性质以及发生在充放电时的电化学过程。     

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。     

钛酸锂电极材料的研究进展

介绍了钛酸锂的结构、特性及研究发展历程,详细介绍了嵌锂机理及制备钛酸锂的几种合成方法,并分析了制备工艺条件对材料性能的影响;对掺杂改性的原理、方法及研究近况进行了讨论和概述,提出了目前存在的问题和今后的研究方向.     

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。     

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。     

电池级碳酸锂制备过程中磷酸锂除钙的研究

以工业级Li_2CO_3为原料,氢化分解法提纯制备电池级Li_2CO_3,初步探索了Li3PO4除Ca的可行性,研究了Li_3PO_4加入量、反应温度、反应时间对除Ca效果及产品产率的影响。研究表明,10 g量级Li_2CO_3原料反应得到的300 m L LiHCO_3溶液,加入1g Li_3PO_4,在50℃下反应2 h,Ca脱除率最高,所得Li_2CO_3产品中Ca含量接近电池级Li_2CO_3行业标准。