锂离子电池补锂技术

锂离子电池在化成过程中,负极SEI膜的形成会消耗大量活性锂,特别是在添加部分高容量硅基负极材料的情况下,导致电池首周库仑效率和电池容量低.补充活性锂是解决这一问题的有效手段,目前已报道的补充活性锂的途径很多,主要是负极补锂和正极极补锂两大类.负极补锂包括金属锂物理混合锂化,如在负极中添加金属锂粉或在极片表面辊压金属锂箔;化学锂化,使用丁基锂等锂化剂对负极进行化学预嵌锂;自放电锂化,负极与金属锂在电解液中接触完成自放电锂化;电化学预锂化,在电池中引入金属锂作为第三极,负极与金属锂第三极组成对电极充放电完成预锂化.正极补锂是向锂离子电池的正极中添加具有高不可逆容量的含锂化合物,根据化合物的种类不同,可以分为以Li2O、Li2O2、Li2S为代表的二元含锂化合物,以Li6CoO4、Li5FeO4为代表的三元含锂化合物和以Li2DHBN、Li2C2O4为代表的有机含锂化合物.补锂技术的应用不仅提高了锂离子电池的容量,还可以提升含硅负极电池的循环寿命.本文总结了补锂技术的发展状况和本课题组在补锂技术方面的一些工作,并展望了补锂技术在锂离子电池中的应用前景.     

锂电池百篇论文点评(2021.10.1—2021.11.30)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2021年10月1日至2021年11月30日上线的锂电池研究论文,共有3614篇,选择其中100篇加以评论.正极材料的研究主要集中在对高镍三元、高电压钴酸锂和富锂锰基的表面改性和体相掺杂,以及其在长循环过程中或高电压下所发生的表面和体相的结构演变.金属锂负极的研究侧重于表面修饰,改变锂沉积方向.固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究.电解液和添加剂的研究主要侧重于不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配,以及对新的功能性添加剂的探索.固态电池方向更多地集中于界面问题的研究.锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性,改善"穿梭"效应.测试表征方面偏重于对材料体相结构和电极/电解质界面等进行观测和分析,固态电池的界面问题研究是热点.理论计算对材料的表面氧活性、界面结构及锂离子的运输机制进行了探讨,而界面反应涉及到了SEI形成的分析.此外,集流体的改性以及电极预锂化研究工作也有多篇.     

锂电池百篇论文点评(2022.2.1—2022.3.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2022年2月1日至2022年3月31日上线的锂电池研究论文,共有3128篇,选择其中100篇加以评论.层状正极材料的研究集中在高镍三元材料、镍酸锂、钴酸锂和富锂相材料,其相关研究关注表面包覆层、前驱...     

锂电池百篇论文点评(2021.4.1—2021.5.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2021年4月1日至2021年5月31日上线的锂电池研究论文,共有3015篇,选择其中100篇加以评论.正极材料方面的研究主要集中在层状结构高镍三元、高压钴酸锂和尖晶石结构镍锰酸锂的合成条件、表面包覆和体相掺杂改性.硅基复合负极材料的研究重点包括对硅颗粒的包覆和对电极结构的优化以缓冲体积变化.金属锂负极的研究侧重于通过电解液添加剂来调控SEI的生长以及抑制锂枝晶的形成.固态电解质的研究主要包括对氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质的合成、结构设计以及相关性能研究.液态电解液方面的研究主要包括提升石墨、硅负极的性能,以及适应高电压镍锰酸锂、三元层状材料、钴酸锂材料等正极材料电池的电解液溶剂、锂盐及添加剂.固态电池方向更多关注于复合正极设计和制备、活性材料表面的修饰、Li金属负极界面修饰.其他电池技术主要包括设计具有高离子/电子导电基体的复合锂硫正极,以及通过电解液添加剂来抑制多硫化物"穿梭效应".测试技术方面涵盖了对Li金属的沉积、硅负极的SEI、复合正极的微结构和界面反应等问题的观测和分析.理论模拟工作涉及固态电池中固体电解质及其与电极界面的稳定性.界面问题侧重于关注固体电解质和Li金属负极界面副反应和Li枝晶生长.     

锂电池百篇论文点评(2020.10.01—2020.11.30)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2020年10月1日至2020年11月30日上线的锂电池研究论文,共有2731篇,选择其中100篇加以评论.层状正极材料主要研究了高镍三元材料和富锂相材料中的氧氧化还原机制,掺杂和表面包覆是常用的改性方法.硅基复合负极材料的研究重点包括负极嵌锂的体积膨胀问题以及通过引入新的黏结剂和在材料表面预形成SEI等方法提升材料的循环性能,有关负极的研究工作还包括Ti2Nb10O29负极、还原氧化石墨烯及其复合材料负极、三维碳负极材料等.电解液添加剂的研究包括适用于高电压三元材料、富锂材料、高电压磷酸钴锂材料、锂硫电池和厚电极的功能电解液添加剂.固态电解质的研究对象涵盖硫化物固体电解质、聚合物与硫化物/氧化物固体电解质复合材料、硅掺杂的Li6PS5I和硼酸锂掺杂的Li7La3Zr2O12等.无机电解质和无机/聚合物复合电解质固态电池、锂硫和锂空气电池的论文也有几篇.表征分析偏重于固液界面SEI、金属锂沉积过程、锂在电极中的空间分布he1电池气胀问题等.理论模拟工作涉及SEI形成机制以及厚电极电池的动力学等.     

锂电池百篇论文点评(2021.2.1-2021.3.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了 Web of Science从2021年2月1日至2021年3月31日上线的锂电池研究论文,共有2566篇,选择其中100篇加以评论.本文对层状氧化物正极材料的研究集中在掺杂、包覆、前驱体及合成条件、循环中的结构变化,其中,高镍三元材料是讨论的重点.硅基负极材料方面关注体积膨胀及其带来的后续问题,相关研究内容包括对硅颗粒的包覆、复合硅基负极及其结构调控.金属锂、碳负极和氧化物负极等其他负极也有涉及,其中,对金属锂负极界面的研究和三维结构负极设计是重点.固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物-氧化物复合固体电解质的合成、掺杂以及相关性能研究.液态电解液方面主要为针对适应高电压三元层状氧化物正极和金属锂负极的电解液及添加剂研究,还有添加剂对正/负极界面层的调控作用和对石墨、硅负极的性能提升.对于固态电池,复合正极制备和设计、活性材料的表面修饰、锂金属/固态电解质界面等都是主要研究内容.其他电池技术偏重于基于催化、高离子/电子导电基体的复合锂硫正极构造以及"穿梭效应"的抑制.表征分析部分涵盖了金属锂沉积,石墨和硅负极的体积膨胀问题,正极的微结构、过渡金属元素溶解和产气以及固态电池中电解质分解、界面接触损失等问题.理论模拟工作涉及固态电池中界面接触损失、锂负极的沉积和剥离、电极界面稳定性.界面主要涉及固态和液态电池中SEI及其可视化表征.     

锂电池百篇论文点评(2021.6.1—2021.7.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2021年6月1日至2021年7月31日上线的锂电池研究论文,共有2739篇,选择其中100篇加以评论.正极材料方面主要研究了高镍三元、富锂正极以及尖晶石镍锰酸锂材料的包覆和掺杂改性.金属锂负极的研究包含金属锂的表面修饰、三维结构设计以及其沉积形态和均匀性.硅基复合负极材料的研究侧重于混合电极的结构设计,尤其是各类黏结剂的开发以缓解循环过程中Si的体积变化,维持电极完整性.固态电解质的研究主要是对现有固态电解质的进一步改性优化以及对新型固态电解质的探索,而其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配,以及对新的功能性添加剂的探索.固态电池方向更多地集中于界面问题的研究,锂硫电池则更多关注"穿梭"效应的改善.电池测试技术方面主要涉及金属锂沉积行为的三维表征以及快充条件下电极材料各性质的测量.理论计算工作涉及到界面处离子传输的研究,而界面反应部分涉及到SEI形成的分析.此外,集流体的改性以及电极预锂化研究工作也有多篇.     

锂电池百篇论文点评(2021.8.1—2021.9.30)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"battery"为关键词检索了Web of Science从2021年8月1日至2021年9月30日上线的锂电池研究论文,共有4209篇,选择其中100篇加以评论.正极材料的研究主要集中在对高镍三元、高电压钴酸锂和富锂锰基的表面改性和体相掺杂,以及其在长循环过程中或高电压下所发生的表面和体相的结构演变.金属锂负极的研究侧重于表面修饰,改变锂沉积方向.固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究.电解液和添加剂的研究主要侧重于不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配,以及对新的功能性添加剂的探索.固态电池方向更多地集中于界面问题的研究.锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性,改善"穿梭"效应.测试表征方面偏重于对材料体相结构和电极/电解质界面等进行观测和分析,固态电池的界面问题研究是热点.理论计算对材料的表面氧活性、界面结构及锂离子的输运机制进行了探讨,而界面反应涉及到了SEI形成的分析.此外,集流体的改性以及电极预锂化研究工作也有多篇.