高温锂离子电池用混盐电解液体系

正极电解质相界面(CEI)膜会影响锂离子电池的高温性能。商用电解液在高温下的热稳定性差,形成的CEI膜不够稳定,易导致电池失效。以热稳定性及成膜性能良好的双三氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)为锂盐,EC+EMC(体积比3∶7)为溶剂,构建电解液体系,考察制备的LiCoO₂/Li半电池的电化学性能。在70℃下,LiCoO₂/Li半电池在0.5 mol/L LiTFSI+0.5 mol/L LiODFB基电解液体系下,以1.0 C在2.7～4.2 V循环,首次放电比容量为131.2 mAh/g,循环100次的容量保持率为90.8%。这得益于电解液体系生成了均匀、致密且具有良好离子电导率的CEI膜。     

混合锂盐LiTFSI-LiODFB基电解液的高温性能

研究双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO_4)锂离子电池时的高温60℃性能,用SEM和X射线光电子能谱(XPS)研究高温60℃下LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀及LiODFB的防腐蚀机理。在高温60℃下,LiODFB的加入能减少LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀;当LiTFSI与LiODFB物质的量比为4∶6时,混盐基电解液电池以1 C在2.5~4.2 V充放电,第80次循环的放电容量保持率为99.7%,优于商业化六氟磷酸锂(LiPF_6)基电解液电池的58.6%。     

混合盐电解液对锂离子电容器性能的影响

优化电解液配方可提高锂离子电容器的性能。以六氟磷酸锂(LiPF₆)和离子导电性好、热稳定性高的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)为溶质，碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC)(体积比1∶1∶1)为溶剂，配制锂离子电容器电解液。调控LiTFSI的添加量，研究LiPF₆和LiTFSI混合盐电解液对镍钴锰酸锂(LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂)+活性炭(AC)/硬碳(HC)锂离子电容器性能的影响。通过循环伏安、线性伏安、交流阻抗和充放电等测试，比较各电解液体系中锂离子电容器的比容量、循环稳定性等性能。与LiPF₆电解液相比，LiTFSI的加入可提高电解液的导电性和电压窗口，改善器件的容量发挥和循环稳定性。当LiTFSI添加量为0.2 mol/L时，锂离子电容器的比能量和比功率最高，以5.0 C倍率在2.5～4.0 V循环5 000次后，容量保持率达91.3%。     

新型锂盐二氟草酸硼酸锂的研究进展

二氟草酸硼酸锂(LiODFB)是一种很有发展潜质的新型锂盐电解质,在锂离子电池领域具有广阔的应用前景。介绍了LiODFB的结构、基本特性以及制备方法,综述了基于LiODFB的电解液和锂离子电池的性能。     

锂空气电池用离子液体基复合电解液的性能

针对运行过程中有机电解液易挥发导致电池失效的现象,设计一种适用于锂空气电池的复合电解质材料。采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)与碳酸酯类(EC+EMC+DMC)作为主体溶剂,亲水型LiBF_4与疏水型LiPF_6作为溶质,四氟硼酸螺环季铵盐作为添加剂制备复合电解液。组装的锂空气电池在低电流密度(0.01 mA/cm~2)下表现出较好的电化学性能,放电比容量可达2 960 mAh/g,比能量达到6 810 Wh/kg。     

LiPF6-LiBOB/EC+EMC+DMC体系的电化学性能

研究了LiPF6、双草酸硼酸锂(LiBOB)及它们的混合物在乙烯碳酸酯(EC) 碳酸甲乙酯(EMC) 碳酸二甲酯(DMC)(体积比1:1:1)中的电化学性能.LiPF6-LiBOB电解液与LiPF6电解液相比,提高了金属锂的循环效率,电池的平均电压、大电流放电能力及高温性能;与LiBOB电解液相比,提高了溶液的电导率、电池的室温放电比容量及低温性能.     

高比能磷酸铁锂电池电解液浸润性能改善研究

磷酸铁锂电池理论比容量较低,通过提高电极材料的压实密度、面密度等来提高其能量密度,对电解液的浸润性提出了更高要求。针对高比能磷酸铁锂电解液体系进行研究,包括溶剂体系、锂盐含量和浸润型添加剂,采用电导率/粘度对比、定量滴定和电池评价等方法。结果表明,采用溶剂体系比例为w(EC):w(EMC):w(DMC)=25:45:30,LiPF₆含量为1 mol/L,浸润添加剂FB含量2%、FS001含量0.01%,成膜添加剂VC含量1%组成的电解液方案在高比能磷酸铁锂电池上表现出优异的浸润性能和电化学性能。     

轨道交通车用锂离子电容器低温有机电解液研究

在常规六氟磷酸锂(LiPF₆)/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸甲乙酯(EMC)有机电解液体系中添加碳酸二甲酯(DMC)或乙酸乙酯(EA)溶剂，组成电解液；测试了各组电解液25℃、-25℃、-40℃时的电导率，结果显示EC+EMC+EA三元体系电解液电导率最高。使用三元碳酸酯基电解液的商业化3.8 V 1 Ah锂离子电容器在-40℃、10 C倍率放电时的容量为25℃、66 C倍率放电容量的84.6%～100%,显著提升了锂离子电容器低温高倍率充放电性能。     

LiBF_4/LiODFB混合盐电解液的低温性能

研究四氟硼酸锂(LiBF_4)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池时的低温-20℃性能。探讨电导率与电解液组成、温度的关系;通过循环伏安、充放电、倍率性能及电化学阻抗谱(EIS)测试,比较不同电解液体系中LiFePO_4正极在25℃和-20℃的放电比容量、循环稳定性等。在25℃和-20℃下于2.5~4.2 V充放电,LiFePO_4电极在LiBF_4/Li ODFB基电解液体系中的电化学性能较好:在25℃时以1.0 C倍率充放电,混合盐基电解液电池的首次放电比容量为140 m Ah/g,优于六氟磷酸锂(Li PF6)基电解液的130.5 m Ah/g;-20℃时0.1 C倍率下,首次放电比容量为101.7 m Ah/g,100次循环的容量保持率为86.62%,优于Li PF6基电解液的97.4 m Ah/g和60.57%。     

低温钠离子电池有机正极与电解液的兼容性

钠离子电池电极材料和电解液的发展越来越成熟，但低于0℃环境下的性能仍不理想，其中，电极/电解液界面的稳定性会在很大程度上影响低温下电池内部的动力学过程。选用苝3,4,9,10-四羧基二氢化物作为正极材料，搭配3种普适性的电解液组装半电池，进行不同温度下的性能测试。电解液为1 mol/L NaClO₄/EC+PC(体积比1∶1)+5%氟碳酸乙烯酯(FEC)的半电池在常温与低温下均具有较好的电化学性能，并具有高的氧化还原稳定性和低的电荷转移电阻，-20℃下，以50 mA/g的电流在1.5～3.5 V循环50次，可保持94.5 mAh/g的比容量，说明电解液与电极之间的兼容性较好。     

六氟磷酸锂浓度对锂离子电池性能的影响

配制不同浓度(0.8~2.2 mol/L)的Li PF6/EC+EMC+DMC(质量比1∶1∶1)电解液,用循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试并结合Li+迁移数、电导率和黏度等参数的测试,研究锂盐浓度和电解液物化参数对电池倍率性能、循环性能的影响。电解液浓度为1.6~1.8 mol/L时,制得的锂离子电池倍率性能和循环性能最佳。电解液浓度为1.6 mol/L和1.8 mol/L的电池在3.65~2.00 V循环,20.0 C放电相对于0.5 C时的容量保持率分别为89.10%、91.1%;以1.0 C充电、10.0 C放电循环300次,容量保持率分别为56.22%、62.6%。     

新型锂盐——二氟草酸硼酸锂

介绍了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的基本特性.LiODFB作为锂盐用于电解液中,对不同正极和石墨负极有良好的相容性,能显著提高电池的高、低温性能.综述了LiODFB在锂离子电池中的应用情况.     

电解液对不同结构氟化碳材料性能的影响

分别使用两种结构不同的氟化碳材料(CF_x-A、CF_x-B)，电解液LiPF₆、LiBF₄以及锂带制备5 Ah的18650型圆柱电池，利用XRD、SEM、EDS等测试技术对材料的形貌结构进行表征分析，并对电池进行恒功率恒流放电测试，研究了不同的电解液、氟化碳材料、环境温度和高温贮存时长对电池电化学性能的影响。试验结果表明，LiBF₄与氟化碳材料的匹配协同效果较好，但LiBF₄性能的发挥受温度影响较大，环境温度从50℃下降到-20℃时，比容量下降约25%～35%。相较于CF_x-A,CF_x-B的层间距和比表面积较大，Li/CF_x-B电池具有更高的放电电压，较好的倍率性能，但容量偏低；而Li/CF_x-A电池的放电平台更平稳、容量更高、高温贮存性能更好，但倍率性能较差。     

LiFePO4锂离子电池的低温性能改进

利用多巴胺自聚合原理,通过包覆一层氮掺杂的碳质材料(无定型碳)来降低磷酸铁锂(LiFePO₄)材料的表面电阻,提高低温下Li+迁移速率。采用含氟有机溶剂氟代碳酸乙烯酯,以物质的量比为1∶1的双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双(五氟乙基磺酰基)亚胺锂(LiBETI)为混合锂盐,制备1 mol/L混合锂盐电解液(MLiE),以解决电池在低温环境下性能下降的问题。与目前的商业LiFePO₄/石墨电池相比,组装使用MLiE的LiFePO₄锂离子电池在-20℃于3.65~2.50 V充放电,0.1 C、0.2 C、0.5 C和1.0 C放电容量分别增加了37.4%、44.6%、51.1%和65.3%。     

添加剂二甲基乙酰胺与石墨负极的相容性

研究N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)用作电解液添加剂对石墨电极电化学性能的影响。体积比为2.5%的DMAC加入1 mol/L LiPF_6/EC+PC(1∶1,体积比)中,可改善人造石墨电极的电化学性能,以0.05 C在2.00~0.01 V充放电,首次循环的库仑效率提高到92.2%,第50次循环的放电比容量仍有约340 mAh/g,且EC与PC的体积比达到2∶8时,仍有很好的效果。表明DMAC在用作电解液添加剂时,能很好地与石墨负极相容。     

亚硫酸丙烯酯对锂离子电池性能的影响

向电解液1 mol/L LiPF_6/EC+DMC+EMC中加入亚硫酸丙烯酯(PS),用循环伏安法研究在石墨电极上的电化学行为,并研究了PS对锂离子电池首次充放电效率、常温放电性能及循环性能的影响。电解液中加入PS,可促使石墨电极表面固体电解质相界面(SEI)膜的形成。加入PS虽然降低了电池的首次充放电效率和常温放电容量,但提高了循环稳定性;PS添加量为3.0%时,以500 mA在3.0~4.2 V循环200次,电池的容量保持率为99%,比不含PS的电池提高了8%。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

PyR_(14)PF_6改善锂离子电池的高温性能

将N-甲基-丁基吡咯烷六氟磷酸盐(PyR_(14)PF_6)作为离子液体添加剂加入1mol/LLi PF_6/EC+EMC+MC电解液体系中,以改善锂离子电池的高温性能。PyR_(14)PF_6的添加使循环伏安曲线的氧化还原峰电位差减小,充电电压平台降低、放电电压平台升高,电极容量保持率得到提高。组装的Li Mn_2O_4/AC|Li电池在50℃下以2.0C循环(3.0～4.3V)200次,PyR_(14)PF_6含量为2.5%时的容量保持率为83.44%,高于未添加PyR_(14)PF_6时。     

电解液对锂离子电池低温放电性能的影响

向常规电解液[六氟磷酸锂(LiPF6)-碳酸乙烯酯(EC)-碳酸甲乙酯(EMC)-碳酸二甲酯(DMC)]中添加溶剂乙酸乙酯(EA)和碳酸丙烯酯(PC),制得的低温电解液可改善锂离子电池的低温放电性能.在-40℃下,低温电解液和常规电解液的电导率分别为0.864 mS/cm、0.370 mS/cm;在0.20 C、0.50 C时,使用低温电解液的电池的放电容量分别为室温放电容量的71％和41％,放电中值电压比室温时分别降低了0.90V和1.03V.     

复合三元电池高温循环性能研究

针对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合三元电池,从电解液溶剂体系筛选、锂盐研究以及添加剂使用三个方面系统研究了电解液对电池高温性能的影响,通过新型锂盐、添加剂的使用,提升了电池55℃高温循环性能。结果显示:使用DEC代替DMC作为溶剂,降低EMC含量能够有效提升复合三元电池高温性能,高温55℃循环从150次提升至300次;使用1.0 mol/L LiPF_6+0.2 mol/L LiFSI,电池阻抗明显降低,电池高温循环进一步得到提升,55℃循环提升至500次;添加0.5%(质量分数)的LiODFB成膜添加剂时,能够改善负极成膜效果,55℃高温循环提升至700次,当加入过量LiODFB时,电池产生大量CO和CO_2,造成复合三元电池高温循环性能恶化。