高镍正极材料微裂纹诱导容量衰减的应对策略研究进展

随着锂离子电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用,其正极材料尤其是钴酸锂、镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂三元正极材料的需求量也随之剧增。然而由于钴资源稀缺,“高镍低钴化”成为近年来锂离子电池行业的重要关注点和发展方向。高镍正极材料（Ni的摩尔分数大于60%）凭借着容量高、成本低廉等优势获得了广泛的关注和研发,其产业化步伐逐渐加快。然而其仍然面临着诸多限制其大规模应用的问题,其中微裂纹的产生诱发的快速容量衰减问题被越来越多的研究证明是常规球状高镍正极材料容量衰减的首要因素。本文综述了近年来针对这一问题的几种典型应对策略的研究进展,包括填隙包覆处理、径向有序设计以及采用高镍单晶正极材料。本文对以上典型应对策略的技术手段、工艺参数和电化学性能进行了总结和归纳。最后对于进一步的研究方向进行了展望。     

柔性聚合物电解质的制备及其电化学性能

以不同质量比的丙烯酸甲酯(MA)和丙烯腈(AN)为单体,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,采用绿色环保的改性乳液聚合法制得聚合物乳液,将聚合物乳液流延涂布制得柔性聚合物膜,进一步采用电解液浸润法制得系列柔性聚合物电解质膜(S1、S2、S3和S4)。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、力学性能测定、热分析、交流阻抗(EIS)和充放电测试对材料的物理化学性能进行了表征。结果表明:当m(MA)∶m(AN)=23∶2(S2)时,聚合物膜的抗拉强度为14.3 MPa,断裂伸长率为248%,25℃时的离子电导率为0.95m S/cm。分别以LiCoO_2为正极、金属锂为负极,天然石墨为正极、金属锂为负极制备CR2032扣式锂离子电池并测试其循环伏安性能和充放电性能,4次循环伏安测试发现峰电位均无明显变化,0.1 C倍率下,首次放电比容量分别为142和307 mA·h/g,50次循环后分别为135和323 m A·h/g,1.0 C倍率下,LiCoO_2的放电比容量为134.3 mA·h/g,说明所制备的材料具有较好的电化学性能。     

锂硫电池功能化粘结剂的研究进展

锂硫电池因具有高能量密度而受到了国内外的广泛关注。粘结剂是锂硫电池中辅助组件的核心材料之一,是电极制作过程中必不可少的关键材料。该文介绍了锂硫电池中抑制聚硫离子穿梭的粘结剂、稳定电极片的多维度粘结的粘结剂和面向低界面电阻的粘结剂,重点阐述了它们的分子结构设计和粘结机制,并说明了各自的构效关系。通过分子结构设计可以获得多功能粘结剂,该类粘结剂能有效提高锂硫电池的充放电容量和循环寿命。最后指出,在合成此类多功能粘结剂材料时,需合理地利用官能团与聚硫离子的相互作用,重点应集中在水性多功能粘结剂的研究和应用范围拓展上。     

PEO-LiClO4-Li4Ti5O12复合聚合物电解质性能研究

选用钛酸锂(Li4Ti5O12)纳米粒子作为填料对聚环氧乙烷(PEO)基聚合物电解质进行改性。通过交流阻抗谱(EIS),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对材料进行了表征,考察了Li4Ti5O12对聚合物电解质电化学性能的影响。研究表明,Li4Ti5O12的加入减小了聚合物的结晶度,提高了聚合物电解质的电导率,增加了聚合物中得载流子数,PEO16/LiClO4/15%Li4Ti5O12体系30℃电导率达到5.31×10-5S/cm,并初步研究了以此膜为电解质的复合锂硫电池的性能。     

二次电池金属锂负极的研究进展

金属锂负极具有极高的比容量、极低的密度和最负的电势,被认为是最有希望的下一代高能量密度型电池的负极材料。然而,在反复充放电过程中,锂负极会出现严重的粉化和枝晶生长,造成安全隐患,极大地降低了电池的性能,缩短了使用寿命。综述了近年来国内外针对金属锂负极存在问题进行的改性研究进展,从锂负极存在问题的根源、锂枝晶的生长模式以及近年来改善锂负极的举措三个方面出发,重点针对锂枝晶问题开展分析,并予以展望,为高能量密度锂电池的商业化研究提供借鉴。     

锂二次电池水性粘合剂研究进展

粘合剂是锂二次电池重要的辅助材料之一,其性能直接影响电池的比容量、倍率和循环性能。水性粘结剂是近年来化学电源界关注的一个热点,将水性粘合剂引入到锂二次电池的电极片涂布工艺中,可以使电池制备过程绿色化,并降低生产成本。介绍了水性粘合剂作为锂二次电池的优缺点,重点从粘结原理和实际应用效果对不同类型的粘合剂在不同电池体系中应用的研究进展进行了综述,并对锂二次电池用水性粘合剂材料的研究前景进行了展望。     

离子聚合物胶体粒子增韧水性粘合剂LA132研究

采用离子聚合物胶体乳液对LA132水性粘合剂进行增韧制备复合粘合剂。通过差示扫描量热法(DSC)、离子电导率和电化学性能等对复合粘合剂进行表征,考察该复合粘合剂对正极片涂覆粘接力和柔韧性的影响,研究表明离子聚合物胶体粒子对LA132水性粘合剂具有较好的增韧作用。此外通过电化学性能测试,证实了复合粘合剂对正极材料电化学性能并无不良影响。