锰酸锂动力电池滥用条件下安全性能研究

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池(347080-16Ah),测试其热冲击,穿刺,短路和过充安全实验。研究发现,电池经过热冲击、穿刺和短路测试后,电池未发生爆炸起火现象。但是3C/10V过充后,电池发生爆炸,并放出大量黑烟,电池表面最高温度达到290℃。黑烟的主要成分是CO2、CO、H2、CH4、C2H6、C2H4和炭黑,爆炸后的粉末主要成分为C、MnO和Li2CO3。     

锰酸锂电池掺杂钴镍对电化学性能影响研究

通过烧结法向锰酸锂电池的正极材料中分别掺杂钴和镍后得到相应的电池,同时制备得到纯相的锰酸锂电池。通过X射线衍射仪、等离子发射光谱仪、电化学性能测试系统及电子扫描电镜等对其产物的组成、微观形貌、结构特征及充放电特性等进行表征。研究表明,所制备的掺杂钴和镍的锰酸锂电池的结晶度较高、颗粒较均匀且无明显的杂质相;掺杂钴和镍的锰酸锂电池的首次放电比容量分别为118.5、108.2 mAh/g;50次循环后,放电比容量分别为110.8、101.9mAh/g,50次循环后比容量的保持率分别为93.5%、94.2%。     

锰酸锂电池中水分及产气的研究

考察了不同比表面积、pH值等物性参数的锰酸锂正极材料的吸水特性影响,发现低比表面和低pH值的锰酸锂吸水性最弱。采用相同正极,不同水分含量的负极组装成5 Ah动力电池,随着内部水分含量的增大,电池55℃高温的衰减速率加大,而且水分高的电池出现严重的内部产气现象,重点对电池产生气体进行了分析,得到气体主要来自于电解液中的EC分解及DMC和EMC溶剂的挥发。     

铬离子掺杂锰酸锂电池高温溶解性的图像分析

结合扫描电镜图像研究不同温度下LiMn_(2-x)Cr_xO_4中铬离子和锰离子的溶解性能。当LiMn_(2-x)Cr_xO_4粉末浸入到含有LiPF_6的电解液时,铬离子和锰离子就会溶解。增加LiMn_(2-x)Cr_xO_4中的铬离子,在常温和高温条件下,锰离子的溶解量均大幅减小。在LiMn2O_4中掺杂铬离子,会抑制高温下锰离子的溶解反应,因此会导致容量衰退。此外提高浸泡温度,会使铬离子和锰离子的溶解量大幅增加。温度在铬离子掺杂和非掺杂LiMn_2O_4的溶解中起着关键作用。     

梯次利用锰酸锂电池充放电特性研究

以梯次利用锰酸锂电池为实验对象,搭建储能电池测试平台,开展了恒压充电电压、恒流充电电流、恒功率充放电、环境温度等对电池组容量、内阻、电压一致性的影响实验研究.实验结果表明,将单体电池恒压充电截止电压设置在高于电池充电平台电压0.2V时,可以在较少时间获得较大充电总容量;在相同的充放电截止电压下,恒流充电电流越大,电池组...     

锰酸锂动力电池高低温性能研究

研究了锰酸锂动力锂离子电池在不同温度下(-20℃和65℃)的充放电性能。结果表明:当温度降到-20℃时,锂离子电池的恒流充电容量仅为充电总容量的6.2%,恒压充电时间延长;相应的放电电压平台也降低。当温度高于65℃时,电池的充电容量仅为常温充电容量的20.8%,充电过程迅速结束,放电性能显著降低。     

锰酸锂动力电池高低温性能的研究

研究锰酸锂(LiMn2O4)动力电池在高低温(-20、40、65℃)条件下的充放电性能.结果表明:(1)在-20℃时,锰酸锂动力电池的极化严重,相应的电压变化也比较大,充放电效率降低,使得电池在低温环境下充放电容量均有大幅降低;(2)在40℃和65℃时,由于电解质的阻值和极化的增加,同时大量气体的产生使电极发生变化,导致了电池容量下降,性能降低;(3)低温和高温情况均加速了锰酸锂动力电池电极的极化,造成随着充放电循环次数的增加,充放电容量持续衰减;(4)在-20℃锰酸锂动力电池的恒流充电时间相对变短而恒压充电时间相对变长,与40℃和65℃时电池恒流充电的温升速率相比,锰酸锂动力电池在-20℃时恒流充电的温升速率最大.     

静电吸附法制备复合锰酸锂的研究

使用静电吸附法将氧化铝对进行包覆锰酸锂改性,形成壳核结构的复合锰酸锂材料。通过SEM扫描电镜及EDS表面能谱对材料表面分析,氧化铝在锰酸锂形成连续包覆层。将包覆后的锰酸锂材料制作成纽扣电池进行电性能测试,其首次充放电容量为113 mAh/g,比普通锰酸锂材料提高5%。     

锰酸锂电池铅源添加对性能影响的计算机分析

在850℃下焙烧20 h得到产物尖晶石型Li_(1.05)Mn_(1.95-x)Pb_xO_4,其中原料分别为以电解二氧化锰、碳酸锂、硝酸铅。采用计算机图像分析的方法对掺杂不同量的元素铅对尖晶石锰酸锂结构、形貌以及电化学性能等的影响,结果表明:尖晶石型Li_(1.05)Mn_(1.95-x)Pb_xO_4中掺杂量x的变化会对锰酸锂的颗粒团聚、循环性能产生影响,同时材料的电化学性能也会随着掺杂量x的变化而变化。     

高倍率LiMn_2O_4锂离子电池的制作与性能

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了不同面密度和导电剂含量对锰酸锂电池倍率性能的影响。研究发现,锰酸锂电池的倍率性能随着面密度的减小而改善,随着导电剂含量的增加先改善后变差。当正极面密度未2.5 g/dm2,导电剂含量为3%时电池的倍率性能最好。20 C放电容量为1 C的94.1%,1C充电5 C放电,100次循环后容量保持率为92%。     

提高尖晶石liMn2O4循环性能的研究

通过表面修饰改善尖晶石LiMn2O4的高温循环性能是非常有效的技术手段之一。采取极片整体修饰的方法,将N-乙烯吡咯烷酮-丙烯腈-丙烯酰胺三元共聚物,溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)后与导电剂乙炔黑混合后在极片表面延流成膜。测试了修饰电极的充放电以及在常温和高温条件下的循环性能,并进行了循环伏安分析。其结果表明经修饰处理后的LiMn2O4电极显示了较好的循环稳定性,但首次充放电存在充放电平台不明显和容量偏低的现象。通过对LiMn2O4电极修饰前后进行的光电子能谱(XPS)分析,可以观察到锰离子的电子结合能发生了明显的变化,表明聚合物与极片中的活性物质之间存在相互作用。     

MnO_2的预处理对LiMn_2O_4正极材料的影响

研究了对前躯体MnO2(EMD)进行不处理、去离子水处理和LiOH处理对合成LiMn2O4正极材料的性能影响。测试结果表明,LiOH处理得到的MnO2杂质含量少,结构稳定,制备的LiMn2O4X射线衍射峰增强,结晶性变好。LiOH处理MnO2制备的LiMn2O4的电化学性能优于去离子水处理MnO2制备的LiMn2O4和不处理MnO2制备的LiMn2O4。LiOH处理、去离子水处理及不处理MnO2制备的LiMn2O4在0.5C的放电比容量分别为115.56mAh/g、109.98mAh/g和100.67mAh/g;1C充放电90次循环下所对应的容量保持率分别为86.79%、86.56%、57.30%。     

LiMn2O4在聚合物锂离子蓄电池中的高温性能

在电解液中的溶解是尖晶石LiMn2O4高温不可逆容量损失的主要原因。聚合物锂离子蓄电池结构特点及聚合物材料与电解液相互作用可以影响高温下尖晶石LiMn2O4在电解液中的溶解及扩散行为,降低尖晶石LiMn2O4的不可逆容量损失。使用尖晶石LiMn2O4为正极活性材料,利用厦门大学宝龙电池研究所聚合物锂离子蓄电池中试生产线,在特定的工艺条件下制备容量为600mAh的实验电池。实验表明,在聚合物锂离子蓄电池中LiMn2O4材料高温稳定性明显改善,实验电池在常温下循环200次,容量保持率在80%以上;55℃下循环30次,容量保持率超过92%;70℃下循环10次,容量保持率达到96%。     

Al2O3包覆LiMn2O4阴极材料的动力学研究

在尖晶石LiMn2O4颗粒表面包覆Al2O3,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子蓄电池阴极材料。采用X射线衍射研究材料晶体结构,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗(EIS)来研究锂离子在材料中脱嵌和嵌入的动力学机理。电极材料包覆Al2O3以后,交流阻抗图谱上显示有两个半圆和一条斜线,而未包覆的LiMn2O4只有一个半圆和一条斜线。这表明经过Al2O3包覆后,LiMn2O4活性材料与电解液的直接接触被隔断。相应的等效电路也给出,以评估反应动力学。     

碳包覆尖晶石LiMn2O4的制备及电性能

以碳凝胶为添加剂,采用熔融浸渍法合成碳包覆的尖晶石型LiMn2O4。通过X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和表观形貌进行了分析,结果显示所制备的材料是纯尖晶石结构,碳包覆的LiMn2O4颗粒无团聚现象。室温下,对碳包覆的LiMn2O4进行电化学测试,结果表明:以0.5C、1C、2C倍率进行充放电测试的首次放电比容量分别为119.5、114.7、108.0mAh/g;此外,碳的包覆增强了颗粒间的导电性,减少了LiMn2O4与电解液的接触面积,抑制了Mn的溶解,提高了电池的循环稳定性。交流阻抗测试表明,碳包覆可以降低电极反应过程中的电荷转移电阻。     

集流体对尖晶石LiMn2O4电化学性能的影响

介绍了采用固相反应法合成尖晶石型LiMn2O4材料。将合成的尖晶石型LiMn2O4与炭黑、PTFE按照质量比85∶10∶5混合均匀,然后将这混合物分别涂布在泡沫镍、碳纸、不锈钢网和铝箔等集流体,研究了各种集流体对电池充放电性能、库仑效率、循环性能的影响,研究表明:铝箔、不锈钢网作为集流体,电极的充放电性能和循环性能明显优于泡沫镍和碳纸为集流体的电极。     

尖晶石LiMn2O4高温电化学性能研究

利用高温固相反应合成了锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiMn2 O4 ,研究了在高温 5 5℃下LiMn2 O4 循环容量的衰减和贮存后电化学性能的变化。与常温下相比较 ,5 5℃下尖晶石的容量衰减显著加快 ,贮存后的LiMn2 O4 循环性能变差。改变合成工艺条件如合成温度、n(Li)∶n(Mn)比 ,LiMn2 O4 的高温电化学性能有所改善 ,掺杂金属Co元素合成尖晶石掺Co化合物也能够提高LiMn2 O4 在高温下的循环性能 ,通过测量LiMn2 O4 在高温下电解液中的溶解 ,分析了容量衰减的机理。     

LiMn2O4正极循环性能的改善

用溶胶-凝胶法对LiMn2O4尖晶石进行表面修饰,对修饰后的尖晶石晶粒结构和性能进行了研究.结果表明该法可有效降低尖晶石中Mn在电解质中的溶解,对抑制Jahn-Teller效应有一定作用,提高了正极材料的高温循环性能.