三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

电解液添加剂在硅碳负极体系中作用机理研究

选用比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察不同电解液添加剂在其表面上的成膜作用及机理。实验结果表明:在石墨负极中加入质量分数5%的SiO,实际比容量可以达到395.73 mAh/g。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以将电池首次库仑效率提高至89.21%。其中LiPO_2F_2的成膜电位最小,可以在2.4 V即发生成膜反应。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以有效地改善硅碳负极的循环性能,在200次循环后容量保持率可以达到90.29%。     

C和CeO2双包覆对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能影响的研究

采用溶胶凝胶法和高温煅烧的方法对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料进行C和CeO_2双包覆改性研究,X射线衍射(XRD)测试表明包覆改性的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2材料仍维持层状结构并抑制阳离子混排。扫描电子显微镜(SEM)结果显示C包覆厚度约为5 nm,CeO_2以纳米颗粒形式沉积在材料表面。循环伏安和阻抗测试表明双包覆提高了电极材料表面稳定性与电子电导性,有利于离子的嵌入与脱嵌,从而提高了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料的电化学性能。在1 C下循环50次后的容量保持率为91.3%,10 C下首次放电比容量为108 m Ah/g。     

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。     

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Si-C软包装电池循环失效分析

以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)/硅-石墨(Si-C)软包装电池作为研究对象,通过平均电压、dQ/dU曲线、SEM、透射电子显微镜(TEM)、XRD和X射线能谱仪(EDS)等方法,研究软包装电池常温循环失效的原因.NCM622/Si-C软包装电池以1 C在3.0～4.3 V循环300次,容量保持率为79.1％,循环过程中电池整体厚度逐渐增大,全荷电态下循环300次,厚度较循环前增加11.25％,主要由负极膨胀引起.在循环过程中,NCM622正极材料晶体结构保持完整,但有活性物质颗粒出现微裂纹;Si-C负极嵌锂膨胀、脱锂收缩,使硅颗粒破碎,负极材料表面固体电解质相界面(SEI)膜不断修复生长,从而消耗可逆的活性锂,这是电池循环容量衰减的主要原因.     

包覆-掺杂改性单晶材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2

镍钴锰三元材料在高电压下的循环稳定性有待提高。采用高温固相法制备Zr、Ti共掺杂和Al₂O₃包覆的单晶正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。用XRD、SEM和恒流充放电测试,分析材料的结构、形貌及电化学性能。材料的层状结构较好。扣式电池以0.20 C在3.00～4.40 V循环,放电比容量可达185.8 mAh/g;软包装电池以1.00 C在3.00～4.35 V循环1 500次,容量保持率为93.2%。     

Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2锂离子电池常温失效机理

研究Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2锂离子电池常温循环失效机理.对比电池循环前、中、后期的电化学阻抗谱、充放电曲线、材料结构及颗粒形貌,得出失效原因为:电荷转移阻抗增加,正极二次颗粒破碎导致内部微裂纹产生,以及过渡金属元素溶出并在负极沉积.控制正极体积的变化,减少内部微裂纹的产生,并阻止过渡金属元素的溶出与沉积,可延长电池的寿命.     

Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2富锂正极材料的制备及性能研究

通过液相法制得了球形Ni(OH)2,再与Mn(NO3)2、CH3COOLi通过固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、粒度分析仪、循环伏安、交流阻抗以及充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,合成温度为900℃时,材料结晶度高,阳离子混排程度低,颗粒表面光滑均一;在20 m A/g时,首次放电比容量为174.02 m Ah/g,在60 m A/g的高倍率放电条件下比容量仍可达到80.56m Ah/g。     

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni_(0.8)Mn_(0.2)(OH)_2,混合LiOH·H_2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:800℃纯氧气氛(0.6L/min)下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO_2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75~4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。     

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%。     

PEG抑制碱性锌锰电池析气的研究

采用聚乙二醇(PEG)2000作为负极添加剂,试图解决碱性锌锰电池析气导致的漏液问题。通过放电、储存、交流阻抗谱和析气等实验,发现在锌膏中添加0.050%的PEG2000,能将LR6电池的3.9Ω连放时间延长至850 min。PEG2000可将电池内部析气量减少38.2%。在室温及60℃条件下,锌块腐蚀率分别降低38.7%和37.7%。LR6电池高温高湿(60℃、70%)存储7 d,漏液得到抑制。     

复合三元电池高温循环劣化分析

选用LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合正极材料,与石墨负极材料制成额定容量为38 Ah的2714891型电池,研究55℃下电池的循环性能,对影响循环性能的电解液和电极进行分析。负极容量衰减是高温循环性能衰减的主要因素,负极石墨比容量测试分析发现其容量损失占负极总损失的85.1%。石墨电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明:高温循环后,石墨表面脱嵌锂活性降低,电化学反应难度增大;扫描电子显微镜(SEM)与BET比表面积测试表明:石墨表面结构破坏,体相发生膨胀。石墨本征结构的变化,是负极劣化的主要因素。     

LiDFOB对LiCoO_2锂离子电池循环稳定性的影响

采用线性伏安扫描(LSV)、SEM、X射线光电子能谱(XPS)、恒流充放电等方法,研究二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)作为电解液添加剂对钴酸锂(LiCoO_2)正极锂离子电池循环稳定性的影响。在3.0~7.0 V,首次到第4次扫描时,添加LiDFOB的电解液,氧化电流逐渐减小;LiDFOB可在LiCoO_2电极表面形成含有LiF、O-B化合物的保护膜;含3%LiDFOB的电解液可抑制隔膜在常温及高温循环过程中的氧化;使用含1%、3%LiDFOB电解液的LiCoO_2/石墨全电池,循环500次的容量保持率分别为80.88%、86.62%,高于空白组的74.75%。LiDFOB提高电池循环稳定性的原因是:使铝集流体钝化,降低了电解液的氧化分解电流;在正极表面形成保护膜,抑制电解液/电极界面的副反应;对隔膜具有抗氧化保护作用。     

Al包覆三元前驱体Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2的性能

根据非均匀成核理论,以Al_2(SO_4)_3为铝源、氨水为沉淀剂、草酸铵为络合剂,用湿法沉淀法在Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2颗粒表面形成一层包覆膜。草酸铵的加入,能改善Al(OH)_3易团聚、包覆颗粒之间易粘连的缺点,降低包覆对材料振实密度和粒度的影响。当草酸铵与硫酸铝物质的量比为3∶1时,可形成均匀致密的包覆层。当Al含量为1%时,形成壳状包覆结构;Al含量为0.5%和0.3%时,分别形成网状和点状包覆结构。     

乙二醇双(丙腈)醚对高电压锂离子电池的影响

用线性扫描伏安(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)研究乙二醇双(丙腈)醚(DENE)作为锂离子电池电解液添加剂的电化学行为;对电极表面形貌和元素进行SEM和X射线能谱(EDS)分析;对钴酸锂(LiCoO_2)正极进行XRD分析;考察DENE对4.45 V高电压LiCoO_2锂离子电池的影响。DENE能在高温环境下抑制正极过渡金属溶出、保护负极固体电解质相界面膜,电池60℃存储30 d的厚度膨胀率从76.8%下降到12.3%,以0.50 C在55℃下循环(3.00~4.45 V)200次,容量保持率从58.5%提高到86.3%。     

固体电解质La_2Mo_(2-x)Al_xO_(9-δ)的制备及性能

采用固相法制备电解质材料La_2Mo_(2-x)Al_xO_(9-δ)(x=0、0.2、0.4和0.6),通过SEM、XRD、电化学阻抗谱(EIS)等方法对样品进行分析。制备的电解质样品均已抑制了相变;在950℃烧结,能得到孔隙率低于5%的陶瓷烧结体;随着铝掺杂量x的增加,氧离子电导率σ呈现逐渐变小的趋势;当温度为800℃、x=0.2时,σ为22.47 mS/cm,活化能Ea为1.053 eV。     

电解Co0.2Ni0.8合金制备LiCo0.2Ni0.8O2的研究

利用电解钻镍合金制得Co0 2Ni0.8(OH)2中间产物,然后根据钻镍含量与LiOH·H2O固相反应制得了LiCo0.2Ni0.8O2.通过X光衍射和扫描电镜测试表明,所得的锂离子正极材料LiCo0.2Ni0.8O2结构纯正,粒度分布集中;对其进行充放电实验表明,放电容量比较高,首次放电容量达到156mAh/g,循环20次后容量仍保持在146mAh/g.该法可大大降低制备锂离子正极材料的生产成本,具有十分广阔的应用前景.     

钙钛矿型催化剂LaNi_(0.8)Co_(0.2)O_3性能的改进

通过改进的溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物LaNi0.8Co0.2O3,研究了煅烧温度对催化剂的影响.采用XRD、SEM对催化剂的结构和表面形貌进行了分析;用极化曲线、恒流放电曲线研究了催化剂在7 mol/L KOH中的电化学性能.采用改进的溶胶-凝胶法,在500 ℃下煅烧制得的催化剂团聚最小,且电化学性能最好.当电极电位为-0.4 V(vs. Hg/HgO)时,氧还原的电流密度为230 mA/cm2.