高能量密度锂离子电池电极材料研究进展

高能量密度的电极活性材料是提高电芯能量密度的关键。提高锂离子电池能量密度的途径主要包括开发高比容量正负极材料和高放电电压平台正极材料。本研究综述了几种典型的具有高能量密度锂离子电池正、负极材料的最新研究进展,包括多电子反应、富锂、聚阴离子和镍锰酸锂正极材料以及硬碳、硅基和锡基负极材料,介绍了各种材料的特点和电化学性能,重点阐述了制备这些材料的典型方法和进展,并展望了高能量密度锂离子电池的发展方向和应用前景。     

高能量密度锂离子电池应用研究

随着智能手机和笔记本电脑等移动互联网设备的普及,电动自行车和电动摩托车等电动交通工具的推广,以及无人机和太空探测器等航空航天技术的发展,锂离子电池性能面临着更高的发展要求,而体积小、能量密度高已成为高性能锂离子电池的研究方向。本文将分别从结构及工艺设计、正负极配比的优化、高容量负极材料的开发、高电压正极材料及适配电解液等方面,对高能量密度锂离子电池进行概述。     

高能量密度锂离子电池正极材料的发展趋势

<正>正极材料是锂离子电池的关键材料。从锂离子电池诞生之初,围绕正极材料的研发工作就从未停止。从产品应用的角度来说,锂离子电池已涵盖了移动通讯、便携电脑、数码设备、电动工具、电动自行车、电动汽车、储能基站、军用设备等诸多应用领域。围绕不同的使用特点,各应用领域也基本形成了相应的正极材料体系与之匹配。比如钴酸锂(Li Co O2,简称"LCO")材料,由于具备放电容量高、放电电压平台高等优势,成为     

高电压尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的研究进展

尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4锂离子电池正极材料具有高的放电电压,高的能量密度,优异的倍率性能和循环性能的优势,极有可能成为下一代的锂离子电池正极材料。阐述了锂离子电池正极材料5V尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的结构、主要制备方法,介绍了离子掺杂、表面包覆等提高材料结构稳定性,改善高温高倍率循环性能的改进手段,并简述了此材料的产业化现状,展望了发展前景。     

锂硫电池研究进展

目前,就动力电池能量密度而言,从镍氢电池的80Wh/kg到锂离子电池的150Wh/kg[1],再到锂离子聚合物电池的180Wh/kg,科学家不断地把电池的能量密度推向更高的水平。在锂离子电池体系中,正极材料的比容量很大程度上决定了电池的能量密度。从正极材料的比容量(见表1)来看,目前常规锂离子电池体系的能量密度已经很难继续提高。因此,迫切需要开发更高能量密度的新型电     

锂离子电池电解液阻燃添加剂研究进展

锂离子电池由于能量密度高、电压高、寿命长等优点在多种二次电池中脱颖而出,在电动汽车、智能电网等方面有着广泛的应用前景。目前,安全性是制约大容量锂离子电池商品化应用的瓶颈问题,而锂离子电池     

基于石墨烯相变材料的锂离子电池热管理技术研究

锂离子电池由于其高能量与高能量密度而被广泛运用于生活中的各个领域,但这也导致它在运行期间容易升温,影响电池的正常工作。相变材料(PCM)是一种有效热能存储材料,由于其在转变物理性质的过程中可以吸收或者释放大量潜热,从而被研究应用于电池热管理系统。该文以石蜡（PA）作为相变基体,膨胀石墨（EG）和石墨烯协同增强导热,制备高导热性的复合相变材料。在不同石墨烯含量下,观察其在锂电池放电过程中的冷却作用。结果表明,复合相变材料能有效降低工作中锂离子电池的表面温度,同时使电池的性能更加稳定。通过对比复合相变材料与PA的降温效果,发现当放电倍率越高,其降温效果越好。当放电倍率为3C、复合相变材料为PCM-4时,冷却效果较好,电池最高表面温度41.24℃,比PCM-1下降5.31℃,较PA而言,温度降低10.39℃。     

锂离子电池用无纺布隔膜发展前景

正在锂离子电池开发的初期,产品主要针对的应用领域为3C小电池。由于3C电池能量密度低,无需大电流充放电,而且最终成品电池容量也不大,因而在安全性上并没有什么太大问题。但随着电动汽车的发展,高能量密度、高功率以及大容量的电池成为发展趋势,相应的对于锂电池的安全性和快充的要求也越来越高。目前市场主流的锂离子电池隔膜基体材料依然是聚烯烃类材料,如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。这类材料具有优异的力     

锂离子电池正极材料LiFePO4

一般意义上的电池是由三部分组成的:正极、负极与电解质。对于锂离子电池来讲,锂离子作为电荷载体,承担着传输电能的任务。当电池放电时,锂离子从负极通过电解质流向正极,而充电时则反向流回。如图1所示:锂离子有许多独特的性能,比如质轻、电极电动势低(比标准氢电极低3.04V)等。这些特性使得锂离子电池与其它电池相比具有高能量密度与高工作电压的优势。然而,由于金属锂与空气和水剧烈反应,因此锂离子电池中的电极材料是以将锂离子镶嵌在其它材料中的形式构成的。在晶体学中,客体原子或客体离子移入主晶体结构中的反应多被称作“插入”或…     

湿法制备锂离子电池隔膜的高性能化改性研究

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、质量轻、无记忆效应等特性,以及快速充放电等优点,因此成为近年来新型电源技术研究的热点,在高能量和高功率领域备受关注。作为锂离子电池的核心材料之一,隔膜的主要功能是使电池的正、负极分隔开来,阻止电子通过。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命和电池安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高、电池内阻越小,其高倍率放电性能就越好。     

锂离子电池硅基负极用粘结剂的设计改性进展

发展锂离子电池是缓解当前能源和环境问题的有力措施,但其能量密度已无法满足未来储能装置的高要求.发展高比能量型锂离子电池必须从提高电极材料的性能入手.硅基材料具有容量高、成本低、平台电压低等优点,被认为是最具潜力的负极材料.然而,该类材料在充放电过程中会发生巨大的体积变化(300％),导致电池容量下降严重甚至失效.近年来...     

锂离子电池产业现状与研究开发热点

序言锂离子电池是最新一代的绿色高能充电电池,是在锂二次电池研究的基础上,于20世纪90年代初迅速发展起来的新型电源体系,具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点,近10年来得到了飞速发展,并以其卓越的高性能价格比优势在笔记本电脑、移动电话、摄录机、武器装备等移动电子终端设备领域占据了主导地位,被认为是21世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。1锂离子电池产业现状锂离子电池自90年代开发成功以来,由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长…     

锂离子电池高电压技术及产业发展现状

正随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高,人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高。特别是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携设备,对体积小、待机时间长的锂离子电池提出了更高的要求。同样在其他用电设备,如:储能设备、电动工具、电动汽车等也在不断开发出质量更轻、体积更小、输出电压和功率密度更高的锂离子电池,所以发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。一、高电压锂离子电池开发的     

LiFePO4-LiNi1/3Co（1/3）Mn1/3O2混合材料对锂离子电池性能的影响

通过流变相辅助高温固相碳热还原法及碳酸共沉淀法合成了LiFePO4/C复合材料及三元系锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。将二者按一定比例经强力搅拌混合均匀,获得均匀的共混锂离子电池用正极材料。通过循环充放电测试、交流阻抗测试等研究了混合比例对混合材料电化学性能的影响。实验结果表明LiFePO4与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2通过混合,二者之间产生较强的协同作用,从而实现二者之间的优势互补。并且当混合比例为1∶2时,混合电极具有较好的低温性能、倍率性能及循环稳定性和较高的平均放电平台电压及比能量密度。     

信息技术设备中的锂离子电池充放电电路的安全测试

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效率等显著优点。锂离子电池可以做得很薄很小,提高了应用锂离子电池的电子产品的设计灵活性。但是不断出现的锂离子电池爆炸事件,使锂离子电池的安全问题引起人们关注,在国家强制认证标准GB4943-2001《信息技术设备的安全》中,明确提出了对于信息技术设备产品的锂离子电池的充放电电路的测试要求。下面具体分析这类     

全固态锂离子电池正极界面的研究进展

全固态锂离子电池以其高能量密度和高安全性成为具有广泛应用前景的下一代储能技术。然而,全固态锂离子电池的容量过低和寿命过短限制了其在储能领域的应用。其中,正极材料(活性材料、电子导电剂、离子导电剂及固态电解质等)固-固界面稳定性不佳限制了全固态锂离子电池的容量利用率和循环寿命。综上,介绍和讨论了正极材料固-固界面稳定性及优化方法,包括化学稳定性、电化学稳定性、机械稳定性和热稳定性等,同时归纳了常用的全固态锂离子电池正极材料固-固界面优化方法,为全固态锂离子电池的开发和应用提供参考。     

化学所在高性能锂离子电池电极材料上取得新进展

<正>能量密度的提升是锂离子电池领域的研究重点,而正极材料是决定锂离子电池能量密度的关键。镍锰酸锂材料是一种高电压的正极材料,具有高能量密度和良好的倍率性能;然而,其自身的高工作电压会显著加速电极材料表面的副反应,严重损害电极材料的结构稳定性和长循环性能,限制了它在高比能动力电池     

锂离子电池高电压电解液溶剂研究进展

<正>提高锂离子电池能量密度的一个途径是开发具有更高电压的正极材料。目前,高能量密度数码电池的充电截止电压普遍在4.45V以上,4.48V及以上电压的电池体系也在开发应用,这就对电解液提出了很高的要求。传统的锂离子电池碳酸酯类电解液由于低的电化学稳定窗口,在高电压下易分解,从而影响电池的电化学     

锂离子电池正极补锂材料Li_(5)FeO_(4)的制备及电化学性能EI北大核心

为开发高能量密度的锂离子电池,补锂技术受到广泛的关注。以LiNO_(3)-LiOH混合锂盐为反应介质和锂源、纳米Fe_(2)O_(3)为铁源,通过熔盐法成功制备出正极补锂材料Li_(5)FeO_(4),采用正交实验法优化Li_(5)FeO_(4)的合成工艺条件,讨论合成条件对材料电化学性能的影响。将Li_(5)FeO_(4)添加到LiFePO_(4)正极极片表面,并与石墨负极组装成全电池,研究其对全电池电化学性能的影响,以及降低锂离子电池初始容量损失的机制。结果表明,使用熔盐法可制备出纯度高、粒径小且电化学性能好的Li_(5)FeO_(4)正极补锂材料,在0.05 C倍率下具有672.8 mAh·g^(-1)的脱锂比容量;当添加2.8%(质量分数)的Li_(5)FeO_(4)(基于活性物质质量的占比),LiFePO_(4)/石墨全电池在0.05 C倍率下的首周放电比容量为150 mAh·g^(-1),相较于未添加的高出8.5%,在0.2 C的倍率下循环100周次后,容量依旧有7.1%的提升,体系的不可逆容量得到恢复。     

新型锰基固溶体正极材料的研究进展

锰基固溶体材料是一种Li2MnO3和LiMO2复合结构的新型锂离子电池正极材料,具有比容量高、电压高、能量密度高、原料成本低等优点,可以满足新一代动力电池正极材料的使用要求。目前该材料还存在首次效率低、倍率性能差、低温性能差等缺点,需要通过改进制备方法以及掺杂和包覆等措施进一步进行改善,使其满足实用化要求。简要阐述了锰基固溶体的结构、电化学反应机理及国内外研究现状。