锂离子电池高电压电解液研究进展

锂离子电池高电压正极材料是近年来研究的热点,而与之相适应的高压电解液是该领域中的研究重点之一。从电解液溶剂分子设计理论入手,重点介绍了常规碳酸酯基高电压电解液以及氟代溶剂、砜类溶剂和腈基溶剂等新型溶剂体系高电压电解液的国内外研究现状,并对高电压电解液研究过程中存在的问题作了简要评价。     

含氟磷腈阻燃电解液共溶剂

以六氯环三磷腈为基体,采用八氟戊醇与三氟乙醇对活泼氯原子取代,引入含氟类化合物,制备含氟磷腈化合物,并用于电解液共溶剂。FT-IR分析证明:合成了含氟磷腈类化合物。该化合物与碳酸酯类溶剂具有较好的相溶性,用作锂离子电池电解液共溶剂,当含氟磷腈添加量为30%时,电解液具有较好的阻燃性,且对电池电化学性能的影响不大。     

锂离子电池高电压电解液的研究进展

锂离子电池作为一种绿色能源,自问世以来,已广泛应用于各个领域。为进一步满足日常需求,研发更高能量密度的锂离子电池已成为必然趋势。高电压电解液作为锂离子电池的"血液",其研发是必不可少的一部分。总结了高电压电解液的研究现状,其中重点介绍了碳酸酯类高电压高浓度电解液,高电压电解液添加剂,新体系电解液如砜类、腈类、氟代碳酸酯类、离子液体,并讨论了各自的优势以及不足。最后,对未来高电压电解液的发展进行了展望。     

基于密度泛函理论的变压器绝缘油电老化机理研究

为研究绝缘油在电场作用下的老化机理,构建了3种碳原子数为15的绝缘油烃分子模型,利用基于密度泛函理论的M06-2X泛函对分子模型在电场作用下的微观反应进行了模拟。结果表明:3种烃分子随电场的增加呈现出大致相同的变化趋势,但存在着一定的差异。随着电场强度的增加,分子的空间结构逐渐舒展开来,总能量和动能逐渐减小,势能逐渐增大,偶极矩逐渐增大,导致分子的稳定性逐渐降低。分子最高占据轨道与最低未占据轨道分别在分子链两端表现出亲电反应活性和亲核反应活性,能隙随电场的增加逐渐减小,分子链端部原子反应活性较强。其中,链烷烃在3者中分子最不稳定,最容易发生化学键断裂,导致分子裂解;环烷烃和芳香烃会先发生开环反应导致分子链的裂解。     

PFPN用于多功能电解液添加剂：耐高电压和阻燃性能研究

高电压钴酸锂(LCO)正极材料是消费锂离子电池重要研究方向。其优势是使电池具有高的能量密度,能进一步延长电子设备的待机时间,但循环寿命和电池安全面临严峻挑战,亟需材料和电解液改性以提高LCO在高电位下的稳定性和电池安全性。本文研究了乙氧基五氟环磷腈(PFPN)作为多功能电解液添加剂对LCO在高电位下循环性能的影响,并进一步考察其电解液的阻燃特性。研究发现,电解液中添加5wt%的PFPN能显著提高LCO的高压循环稳定性,在4.5V(vs.Li/Li~+)下循环100次,容量保持率达到92%,而空白电解液为84%;此外,电解液添加PFPN后具有良好的阻燃效果,能有效提高LCO电池的安全性。结果表明PFPN是一种具有潜在应用价值的高电压和高安全的电解液添加剂。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的高电压锂离子电池电解液研究进展

高电压尖晶石镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)工作电压高达4.7 V,具有高的比能量和比功率,循环性能好,环境友好,有望成为下一代锂离子电池正极材料。然而,高电压下常规碳酸酯电解液容易氧化分解,造成电池容量降低,为了推进LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4在商业化中的应用,各个研究组纷纷致力于开发高电压电解液。从导电锂盐,新型溶剂和电解液添加剂三个方面综述了与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4相匹配的电解液研究进展。     

2,4-二氟联苯用作高电压锂离子电池防过充剂

通过线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究2,4-二氟联苯(DFBP)用作电解液防过充添加剂的电化学行为。DFBP在过充至4.6~4.8 V时发生氧化电聚合,形成的含氟聚合物膜具有高阻抗特性,能在过充时减小充入的电流,提升电池的过充安全性能。DFBP比联苯(BP)的氧化电位高0.2 V,对4.35 V高电压电池室温循环的负面影响不明显。     

全钒液流单体电池性能研究

采用草酸还原法制备了电解液,实验室自组装了单体电池,考察了不同电流、电解液流量对单体电池容量、库仑效率、能量效率的影响,并评价了单体电池的自放电和内阻特性。结果表明,随充放电电流密度增大,库仑效率变化不大,电压效率降低导致能量效率降低;固定电流密度,随电解液流量增加,电池能量效率增大,流量在近300 mL/min时能量效率达到63%;电池自放电26 h,电压仍处于平台上;充电态动态阻抗值比静态阻抗值大,放电态动态阻抗值比静态阻抗值大,充电态静态阻抗随SOC的增大而减小,放电态静态阻抗随SOC的减小而增大。     

电解液添加剂对高电压LiCoO2/C电池电化学性能的影响

高电压钴酸锂电池在能量密度方面具有显著优势，在便携式消费电子设备领域中占据广阔的市场。然而，电压的提高容易加剧钴酸锂电池电极界面上电解液的副反应以及金属离子的溶出，并且高电压钴酸锂充放电过程在环境温度适应性上仍存在不足，这将导致其应用市场受到局限。因此，文中以商用高压钴酸锂和石墨为正、负极材料，制作了1254型电池，并将电池作为研究载体，对比了在1,3,6-己烷三腈(HTCN)电解液添加剂作用下，常温25℃及高温45℃环境下电池充放电性能、循环稳定性的差异。实验结果表明，HTCN电解液添加剂能够在高电压钴酸锂正极界面形成稳定的CEI膜，减少高温下高压钴酸锂中Co离子的溶出，并使其在负极表面还原沉积，有效保护正极材料的晶体结构，从而显著提升电池在高温环境下的电化学性能。     

轨道开关的场分布调整及触发脉冲上升陡度对通道数的影响

多通道轨道开关具有电感小、电极损耗小、通流能力强等优点,在能量传输中发挥重要作用。本文设计了一种主间隙和触发极位置可调的轨道开关,通过计算对电场进行了调整。定量地表明了不同情况下开关间隙中的电场分布,并在此基础上对开关进行了部分特性实验。在触发脉冲上升陡度达4.1kV/ns时开关即可以多通方式运行,当触发脉冲陡度达10kV/ns时,间隙中的通道数令人满意。轨道开关的电运行范围也很宽,最低运行电压可达其自击电压的12%。     

高开路电压噻吩异靛基聚合物的性能

设计并合成两种侧链含噻吩异靛的共轭聚合物.这两种聚合物的最高成键分子轨道能级比大多数基于噻吩异靛的聚合物低,因此,制得的聚合物太阳能电池(PSC)的开路电压(Uoc)超过0.85 V,高于基于噻吩异靛的聚合物.相对于在苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)单元上引入噻吩烷基侧链的聚合物PBDTT-TIIG,在BDT单元上引入烷氧基侧链的聚合物PBDT-TIIG的分子共平面性更好、分子内电荷转移更强、聚集态结构更有序且空穴迁移率更高,制得的PSC具有更高的短路电流密度(Jsc=9.89 mA/cm2)、填充因子(FF=53％)和能量转换效率(PCE=4.48％).     

中国专利报道(一)

专利名称:电池专利申请号:CN 02818384.3公开号:CN 1557036申请日:2002-08-23公开日:2004-12-22申请人:日本索尼株式会社本发明提供了一种电压高且在充电时可以提高比能量的电池。阳极和阴极通过浸渍电解液的隔板层压在一起。阳极包含锂复合氧化物,这种锂复合氧化物中含有钴或镍中的至少一种及包含于阳极活性物质中的氧。电池充电电压至少为4.25 V。阳极中碳酸锂和硫酸锂的总量相对于阳极活性物质质量百分比高达1.0%,电解液中的质子杂质浓度按质子与电解液的质量比计高达2×10-5,电解液中的含水量按与电解液的质量比计高达2×10-5。因此,…     

新型双向串联型Z源NPC三电平逆变器

传统Z源逆变器启动冲击电流大、不具备能量双向流动能力、存在非正常运行状态、输出电压电平数少。针对上述问题,提出双向串联型Z源NPC三电平逆变器。将串联型Z源网络与NPC三电平逆变器结合,内在抑制启动冲击电流;在阻碍能量回馈的二极管反并联全控开关管,流过全控开关管的电流能够反向流动,进而维持直流链峰值电压稳定,消除非正常运行状态。仿真结果表明：配合软启动策略,改进型拓扑能实现无冲击启动;具备能量双向流动能力;低功率因数时,正常运行;输出线电压电平数增加为5。     

锂离子电池用高电压电解液的研究进展

随着对锂离子电池能量密度要求的提高,新一代高电压锂离子电池和与之匹配的高电压电解液的研究开发也日益受到重视。从优化电解液的组成和使用具有特殊功能的新型溶剂、添加剂等方面对锂离子电池高电压电解液的研究进行分析和总结,并对未来的应用前景进行展望。     

三聚磷腈复合硫正极材料的电化学性能研究

采用亲核取代方法制备了正极材料三聚磷腈复合硫,并以金属锂为负极组装成扣式模拟电池.红外吸收光谱及XRD实验表明:材料为聚磷腈与硫的混合物,聚磷腈主要以无定形态存在;循环伏安、恒流充放电测试表明:复合材料中溶入到电解液中的多硫离子的氧化还原过程是电化学迟缓过程,复合材料吸附及驻留了部分电解液,对“飞梭效应”有抑制作用;交...     

外电场对SF6分子结构及电负性的影响

电负性优异是SF_6具有良好绝缘性能的重要因素之一,为分析SF_6基态分子结构与电负性的变化,首先采用密度泛函理论(DFT)/B3LYP方法在6-311G基组下优化SF_6基态分子结构,得到了分子在外电场作用下基态分子键长、键角、总能量、分子前线轨道能量和Mulliken电布居数等基态分子结构信息,其次采用Mulliken标度对SF_6的电负性进行了计算。分析结果显示电场作用下,SF_6分子键长、键角度发生了变化,分子的总能量绝对值逐渐增加,分子最高占据轨道和最低未占据轨道能量逐渐增加,分子内电荷布居数具有有向性转移;分子的电负性在场强为0～0.000 3 a.u.范围内急剧减小,在场强为0.000 3～0.001 5 a.u.范围内处于波动状态,得出了SF_6分子在电场作用下分子结构发生畸变,能隙逐渐减少,分子趋于不稳定,并且电场影响了分子吸引电子的能力等结论。     

硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响机制研究

电树枝劣化是硅橡胶电缆附件绝缘性能下降甚至击穿的主要原因,但电缆附件安装时在电缆本体与附件界面处涂覆的硅脂对硅橡胶电树枝劣化性能的影响目前尚缺乏研究。该文研究硅脂对硅橡胶电树枝劣化特性的影响,发现硅脂导致硅橡胶的起树电压由13.5kV下降至10.8kV,电树枝形貌由枝状向丛状转变。进一步的表面电位衰减特性、热分解过程和交联密度的测试结果表明,硅脂导致硅橡胶主链断裂,硅橡胶与白炭黑的物理交联结构被破坏、交联密度下降,硅橡胶中的自由体积增大,电荷迁移率上升。因此,注入的电荷在电场作用下获得更高的能量,撞击分子链段使其破坏程度加剧,最终导致硅橡胶绝缘起树电压降低。同时,自由体积的增大使得在较低的径向电场下,电荷也能加速获得足够的能量打断分子链。因此,电树枝形貌逐渐由树枝状向丛林状转变。     

己二腈对高电压锂离子电池性能的影响

用线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究己二腈(ADN)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱(EDS)对电池正负极表面进行元素分析,考察己二腈作为电解液添加剂对以钴酸锂为正极的4.4 V锂离子电池性能的影响。含0.5%己二腈电解液能在正极表面形成腈键参与的吸附结构,并使4.4 V电池的高温存储厚度膨胀率从86.6%下降到13.1%。     

流道结构与电解液流动状态对VRB性能的影响

设计了两种不同的流道结构,考察了在平流和穿流情况下,电解液流动状态对全钒液流电池(VRB)性能的影响。改变电解液的循环流量,考察了活性物质的供应量和流动状态对充放电电压的影响。穿流结构的流道可增加电极的有效面积,改善电解液流动的均匀性,提高能量效率1.5%~5.0%。电解液流动状态对能量效率的影响约在1.5%以内,弱于流动方式和流道结构的影响。     

单相分离式SPWM控制高频链逆变器的研究

本文提出了一种单极性SPWM控制的高频链逆变电路拓扑结构，并给出了其相应的控制方案。初级双正激变换器的作用是将直流输入电压斩波成两组SPWM电压脉冲序列，并实现高频链隔离。分离式SPWM控制方案的采用，保证了主电路在调制度大于0．5时仍能正常工作。次级电路是由四只整流二极管，两只主开关管及两个续流和能量回馈支路组成的。续流和能量加馈支路的存在解决了高频链逆变器存在的固有电压过冲问题。由于次级主开关管是对电压脉冲进行开关，自然实现了软开关。实验结果表明该方案是简洁可行的。