类硫锂二次电池中锂离子浓度变化及锂枝晶生长研究

在一种新的类硫锂电池,其随着循环周期增加,正极容量增大,达到峰值后不会衰减。在缓慢饱和锂离子电池电化学动力学环境下,锂枝晶的生长将受到电解液中锂离子浓度的影响。锂离子浓度处于欠饱和或饱和状态,锂离子转化为锂原子进而结晶为锂枝晶的条件不存在,对电池循环电化学反应进行模拟分析,证实了以上结论。     

三维结构化锂硼合金的锂沉积/溶解特性研究

锂金属负极不可控的枝晶生长导致了高容量锂金属电池极低的库仑效率和较差的循环稳定性.采用具有三维骨架结构的锂硼合金作为锂金属电池负极,系统研究了锂硼合金中锂的溶解/沉积行为及电化学性能.结果 表明:具有独特三维结构的锂硼合金可以显著降低局部电流密度,诱导锂均匀沉积;同时,容纳锂金属的无活性硼3D结构限制了锂枝晶的生长.因此,使用锂硼合金的锂金属电池表现出良好的循环稳定性,与硫匹配组装的全电池在经过100次循环后,容量保持率高达89.4％,库仑效率平均值达99.4％.     

一种Ag掺杂的石墨烯锂金属负极三维集流体

锂金属负极在循环过程中会产生锂枝晶生长问题,导致电池循环寿命和库仑效率降低,甚至引起安全问题。锂枝晶生长的主要原因是锂金属负极中锂离子的电化学行为不受控引起的。为了解决这个问题,设计了一种由银(Ag)纳米颗粒、石墨烯和聚偏氟乙烯(PVDF)构成的锂金属负极集流体(GP@Ag)。利用银良好的亲锂特性及石墨烯对电子和锂离子的良好导电性,大大提高锂金属负极的电化学动力学性能。将所设计的集流体用于锂金属电池负极并进行电池性能测试,在1.0 C下循环350次,电池容量保持率可提高到93%,证明GP@Ag能有效抑制锂枝晶的生长,从而大大提高锂电池的循环寿命。     

原位聚合制备基于聚离子液体的聚合物固态电解质

液态电解液存在泄漏爆燃隐患，在锂金属电池中的实际应用受限。基于离子液体制备的聚合物固态电解质(SPE)具有阻燃性好、热稳定性好、化学与电化学稳定性高等优点，在锂金属电池上的应用前景很好。设计合成一种离子液体单体(IL),并与碳酸乙烯亚乙酯(VEC)通过自由基聚合反应共聚，制备基于P(IL-VEC)的SPE。该SPE具有良好的热稳定性和阻燃特性，室温下离子电导率较高，可抑制锂枝晶的生长，达到稳定电解质与电极界面。以该SPE匹配磷酸铁锂正极组装的全固态锂电池，循环稳定性和倍率性能较好。以0.2 C倍率在2.8～3.8 V循环，初始放电比容量达154 mAh/g,并可稳定循环超过200次，在第230次循环时的剩余容量为118 mAh/g。     

原位保护层对金属锂电池循环稳定性的影响研究

金属锂电池在高比能特性方面具有超高的优势,近年来重新获得了储能领域的广泛关注与研究.科研工作者针对金属锂电池锂枝晶生长导致的循环稳定性差和严重的安全问题进行技术攻关,在材料层面对金属锂负极界面保护进行了大量研究.但由于材料和电池器件之间的差距,难以将现有金属锂负极界面保护的研究进展实现实际应用.该研究基于金属锂负极软包电池,研究了不同类型原位保护层对电池循环稳定性的影响,通过对含氟界面保护层和含硅界面保护层在金属锂负极软包电池中的结构和电化学性能进行对比,优选出工程化适用性高,结构性能稳定的锂负极保护方案.     

斯坦福大学用中空碳纳米球制备出纯锂阳极

正为了便于电池在便携式电子设备、电动汽车和电网储能中的进一步应用,科研人员需要开发比现有锂离子电池能量密度更高的电池。最近这方面的研究主要集中在高容量电极材料,如金属锂、硅或锡作阳极,硫和氧作阴极。锂金属可能是阳极材料的最佳选择,因为它具有最高的比容量(3 860 mAh/g)和所有阳极中最低的电位。然而,由于锂阳极会形成枝晶和海绵状金属沉积,所以会导致在充放电循环中出现严重的安全问题,并具有较低的库仑效率。虽然先进的表征技术已经帮助阐     

阳极预锂化锂离子电池老化过程的演变及分析

石墨/磷酸铁锂电池具有寿命较长、原料来源广、成本较低等优点,是用作储能电池的优秀候选者.然而,由于活性锂消耗造成的不可逆容量损失是制约磷酸铁锂电池使用寿命的关键因素.预锂化技术通过添加一定量的活性锂来补偿锂离子电池使用过程中对可循环活性锂的消耗,使其与正常磷酸铁锂电池相比,在相同循环次数或存储条件下能够获得更高的容量和能量,以达到延长电池使用寿命的目的.以采用阳极预锂化技术的石墨/磷酸铁锂电池为研究对象,研究影响锂补偿电池寿命衰减的关键因子,探究电极结构变化对电池容量衰减的影响.     

碳基三维集流体在锂金属电池中的应用研究

锂金属负极具有较高的理论比容量(3860 mAh/g)和较低的还原电势(-3.04 V vs.标准氢电势),被誉为最具发展潜力的负极材料,但是锂金属负极中的枝晶、死锂等问题阻碍了锂金属电池的商业化发展.针对锂金属负极中出现的问题,研究人员提出了大量的解决方案,其中,三维集流体不仅可以降低电流密度,缓解枝晶生长,还可以容...     

锂硫电池关键材料表面改性研究进展

随着现代社会对高能量密度二次电池的需求越来越高,传统锂离子电池已不能满足生产生活的需要。锂硫电池具有很高的比容量和能量密度,拥有广阔的发展前景。但是锂硫电池存在充放电时较大的体积胀缩、穿梭效应、锂枝晶等问题制约了其发展和应用。从利用包覆法改进锂硫电池性能的角度出发,综述了近年来锂硫电池正极包覆改性、负极表面稳定化和隔膜表面涂层改性的研究成果,分析了表面改性的作用和优缺点;展望了锂硫电池的研究方向和未来产业化的前景。     

长寿命软包装钛酸锂/锰酸锂锂离子电池性能

以钛酸锂为负极、锰酸锂为正极制作了软包装锂离子电池,分析了钛酸锂/锰酸锂电池在充放电过程中产生的气体成分,研究了影响钛酸锂电池胀气的因素,如钛酸锂材料、电解质溶液酸度、电解质溶液添加剂等。进一步开发出性能优越的35 Ah软包装钛酸锂/锰酸锂电池,该电池常温1 C循环3 000次后容量保持87%,高温55℃、1 C、1 300次循环后仍能保持85%的初始容量,并具有良好的倍率性能和搁置性能。     

共价有机框架材料应用于锂硫电池的进展

金属锂负极枝晶不可控生长、隔膜界面兼容性差及正极中存在的穿梭效应等,导致锂硫电池的容量衰减、安全性能下降.共价有机框架(COFs)材料具有密度低、比表面积大、孔径和结构可调、易于功能化和共价结构组合多等优点,具有应用于锂硫电池关键材料的潜力.总结近五年COFs在锂硫电池中的应用进展,包括COFs在锂硫电池正极框架材料、...     

新型锂空气电池问世 蓄电能力强锂离子电池10倍

近期,武汉理工大学—哈佛大学纳米联合重点实验室的武汉科学家,研究推出一款新型锂空气电池。他们的研究引起全球制成首个锂电池的威庭汉教授的关注和积极评价,其最新成果近期在国际著名期刊《美国科学院院刊》在线发表。锂空气电池是近年来得到快速发展的具备超大容量和超大能量密度的电化学电池。锂空气电池的发电原理是,将锂金属氧化产生锂离子和电子,锂离子、电子与     

一种新型锂金属电池阳极3D碳纤维集流体

将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮混合溶剂中,静电纺丝,并进行碳化得到碳纤维(CF),用作锂(Li)金属电池阳极三维(3D)集流体。与传统的Cu集流体比较,它能为锂提供储存空间,增加锂成核点,降低电流密度,并为锂提供传输通道,减少循环过程中的体积变化,从而抑制锂枝晶的生长,提高锂金属电池的电化学性能。利用电子扫描电镜(SEM)对其进行锂沉积实验,发现CF上锂枝晶明显减少。对其进行电池性能测试,发现基于CF的集流体与传统铜集流体相比,其电池性能得到明显改善。     

负极为钛酸锂的软包装锂电池

以锂钛复合氧化物Li4Ti5O12作负极,三元材料作正极的软包装锂电池为研究对象,对电池进行高倍率充放电,结果显示电池高倍率充放电性能表现优异。电池在6 C充电和6 C放电下,循环900次,容量保持率仍然在88.6%左右。对比了三种不同电解液和不同化成方式下电池的性能表现,结果表明采用电解液3的电池在循环性能和容量保持率方面表现最佳,在循环724次(6 C充6 C放)之后,容量保持率仍然有96.4%。     

稳定化锂粉/石墨复合负极的合成与性能表征

采用高分散锂粉与石墨制备了具备高比容量和高稳定性能的复合负极材料。该锂粉/石墨复合负极与锰酸锂正极组装的全电池经过600次循环后,锰酸锂的比容量依旧保持93.1 mAh/g,循环效率接近100%。复合负极组装的对称电池经过500 h循环后,过电势仍低于10 mV。制备的锂粉/石墨复合负极不仅可以有效缓解金属锂电极的体积膨胀效应,还可以明显抑制锂枝晶的生长,长时间循环后的锂粉/石墨复合负极表面枝晶数量明显少于纯锂负极。     

动力电池循环膨胀力研究

锂离子动力电池在使用过程中会发生电池鼓胀,既影响电池的寿命,也会由于其鼓胀超过模组框架允许极限而发生模组框架的破坏,进而引发安全事故,因此研究动力电池生命周期内膨胀力的变化规律对于提升电池性能及安全具有重要意义。总结了NCM622三元和磷酸铁锂体系动力电池使用寿命过程中机械力的变化规律,研究结果表明:(1)无论是三元体系还是磷酸铁锂体系动力电池,都会随着容量的衰减,膨胀力逐渐增加;(2)在单次充放电过程中三元电池由于正极材料晶胞体积变化很小,电池形变主要受负极材料影响,所以内部鼓胀力随着电压的增长而增加;磷酸铁锂电池由于正极材料在充放电过程中的变化影响,在充电和放电过程中电池膨胀力会分别出现波谷;(3)三元电池和磷酸铁锂电池的循环容量衰减和膨胀力增加均符合线性关系,循环过程中磷酸铁锂电池的容量衰减较三元电池慢,且磷酸铁锂电池膨胀力增长也小于三元电池。膨胀力的变化规律为防爆阀的泄爆压力和模组结构强度设计提供重要依据。研究表明释放循环过程中的膨胀力可以提升电池的使用寿命。     

(LiFePO_4+LiMn_2O_4)/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备与安全性能

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂负极材料匹配制备了钛酸锂电池。制备的电池有较宽的充放电平台,锰酸锂提高了电池的充放电电压,所制备的钛酸锂电池具有良好的循环性能、倍率放电性能和安全性能。     

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。     

二次锂电池的名称

０　前言二次锂电池是指负极为锂金属或锂合金和能嵌入锂离子的可充电的电池,后者为二次锂离子电池。二次锂电池的名称包含单体电池（Ｃｅｌｌ）和组合电池（Ｂａｔｔｅｒｙ）、电池正极和负极的活性物质、电池的形状以及电池的尺寸等内容。下面就国际电工委员会（ＩＥＣ）有关二次锂电池的名称作一简述。１　单体电池［１］１．１　圆柱形二次锂电池圆柱形二次锂电池的名称由３个英文字母（下简称为字母）和字母后面的５个数字组成。第１个字母表示电池的负极体系。字母“Ｉ”表示嵌入锂离子的电极体系,字母“Ｌ”表示锂金属或锂合金电…     

美国科学家发现增强锂电池安全性的方法

<正>锂离子电池虽然是目前最常见的电池技术,但它自身的确存在一些安全隐患,比如易过热和起火。这些问题同时也拖累了某些新兴技术的推广,比如锂硫电池和锂空气电池。这两种电池要比目前市面上的锂电池更轻,但安全风险也更大。所幸的是,美国斯坦福大学的一组研究人员最近就发现了一种提升锂电池安全性的方法。如果金属电池内产生锂枝晶,就会出现短路或起火的情况。这些枝晶会在电极开始分解时形成,并变得越来越长,直到