锂离子动力电池正极材料的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂的性能,以及它们作为动力电池正极材料的可行性。磷酸铁锂和锰酸锂以其优异的性能成为最热的动力电池正极材料,并且锰酸锂的研究及应用进展表明锰酸锂已经成为锂离子动力电池正极材料的首选。     

新能源汽车动力型锂离子电池锰酸锂正极材料循环性能的改性

在目前主流的锂离子正极材料中,尖晶石锰酸锂(LiMn₂O₄)具有成本低廉与安全性能高的优势,因此在小型新能源汽车领域有广泛的应用。目前锰酸锂正极材料发展与应用的主要障碍在于锰元素的溶解。锰的溶解将导致循环性能的迅速衰退,在高温循环中尤为显著。在实验中,以氟化锂作为包覆物质,将其包覆于锰酸锂正极材料表面,从而将锰酸锂与电解液隔绝,起到抑制锰溶解的目的。X射线衍射表明,氟化锂与锰酸锂的共烧结过程中未发生氟掺杂,因此未引起锰酸锂的结构变化。通过对不同氟化锂包覆量电化学阻抗谱的研究,能够确定最合适的氟化锂包覆量。相比原始锰酸锂样品,经氟化锂包覆的锰酸锂正极材料与金属锂和石墨组成的软包电池均表现出了更加优异的电化学性能。其中,软包全电池能量密度达到183 Wh/Kg,1C条件下常温与高温循环1 000圈后容量保持率可达90.3%与75.7%。     

用球形化学二氧化锰制备锰酸锂的研究

采用液相氧化还原的方法,制备了适合于锰酸锂合成的高密度、高纯度球形化学二氧化锰。实验结果表明反应温度、反应物浓度、pH值、加料速度是影响生成物物理化学性质的主要因素。通过优化反应条件,在溶液的pH=2,温度T=50qC,反应物硫酸锰浓度C=0．3mol／L,加料速度10mL／min的条件下,可以制备出高密度球形化学二氧化锰;通过H^＋离子交换法降低二氧化锰中钾离子含量,从而得到高纯度化学二氧化锰。     

锂离子电池水性锰酸锂倍率性能的影响因素研究

锂离子电池是目前新能源行业研究的热点,正极材料是其重要组分之一。锰酸锂正极材料具有倍率性能优异、安全性能好、价格低廉等优势,具有重大的实际应用价值。正极片制备过程中,水系制浆比油系制浆具有节约能源、成本低、安全无污染等优点。采用水性制浆体系,通过改变试验条件,初步研究发现锰酸锂的一次粒子粒径、二次造粒、黏结剂种类、黏结剂用量、导电剂用量、极片涂布面密度以及混合三元正极材料等因素对于锰酸锂扣式半电池性能具有重大的影响。     

掺Co3+和Li+的LiMn2O4晶体结构和电化学性能研究

以尖晶石LiMn2O4，Li2CO3和Co3O4为原料，采用固相烧结法合成了尖晶石锰酸锂的改性产物。X射线粉末衍射分析表叫，改性产物保持了LiMn2O4的立方尖晶石结构。采用Rietveld方法进行结构精修表明，掺杂元素进入了晶胞中的16d位置，改性产物结构分子式可写成[Li]s4[Mn2-x Lix/4Co3x/4]16a[O4]32e。随着钻和锂掺杂量的增加，产物16d位置中更多的锰被取代，锰离了平均价态逐渐升高，锰和氧的结合键能增加，键长下降，晶格参数减小。电性能测试表明，锰酸锂掺杂钴、锂后，循环稳定性提高，比容量稍有降低。当锂、钴掺杂量为锰酸锂的0．025倍时．综合性能最佳。     

原材料预处理对锰酸锂性能的改性研究

以经过某种特殊方式预处理后的电解二氧化锰为原料,采用机械活化—高温固相法得到掺杂尖晶石锰酸锂,经过化学分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、粒度分析、比表面积分析、电化学性能测试对锰酸锂进行表征。结果表明:经过原料预处理后,锰酸锂产品的杂质含量降低,粒度分布更加集中,颗粒大小均匀。电化学性能测定,经过原料预处理后锰酸锂0.5C容量达到113.7 mAh/g,1C循环53次后容量保持96.72%,较未经过原料预处理的锰酸锂性能有明显改善。     

从废旧锂离子电池中回收镍钴锰试验研究

研究了采用H₂SO₄+Na₂SO₃溶液从废旧锂电池正极材料中浸出有价金属镍、钴、锰,然后以共沉淀—固相法从浸出液中回收镍钴锰酸锂,考察了硫酸浓度、亚硫酸钠用量、浸出时间、温度和液固体积质量比对金属浸出率的影响。结果表明：在硫酸浓度2 mol/L、亚硫酸钠用量为理论量1.2倍、温度70℃、浸出时间90 min、液固体积质量比11 mL/1 g条件下,镍、钴、锰浸出率分别为98.21%、97.46%、96.87%;从浸出液中回收的镍钴锰酸锂结晶性良好,金属元素分布均匀,可用于制备电池正极。     

锂离子电池正极材料锰酸锂制备方法的研究进展

LiMn₂O₄以其价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点,成为最有希望取代LiCoO₂的主流材料之一.LiMn₂O₄的生产制备方法众多,文中详细介绍了锰酸锂的晶体结构特点,阐述了锰酸锂的各种制备方法,探讨了采用不同的原料、不同的制备方法对提高锰酸锂性能的差异.从电解液方面、尖晶石锰酸锂晶体结构层面分析了其容量衰减的原因,希望能够为锰酸锂材料的研究者提供借鉴,为其生产提供理论依据.     

异丙醇协助Al_2O_3包覆LiMn_2O_4合成及高温电化学性能研究

采用溶胶凝胶法,以硫酸铝、异丙醇(IPA)为原料对Li Mn2O4进行包覆。合成了含2%(质量分数)Al2O3表面包覆的Li Mn2O4电极材料。利用场发射扫描电镜(FESEM)对制备材料的形貌进行表征。结果显示,异丙醇协助包覆后材料表面呈现均匀分布的Al2O3颗粒。在55℃,3.0~4.5 V,1C充放电测试表明,IPA协助包覆可以显著提高Li Mn2O4正极材料高温下的循环稳定性。以异丙醇协助的Al2O3包覆Li Mn2O4材料作为正极,100次循环容量保持率为87.3%,而未加异丙醇包覆后的Li Mn2O4材料100次循环容量保持率为82.2%,未经过包覆的材料只有74.1%。不同倍率恒流充放电测试结果表明,异丙醇协助包覆能够改善Li Mn2O4的倍率性能,在5C和10C的放电倍率下的放电比容量分别达到了102.1和91.0 m Ah·g-1。通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测试样品在电解液中Mn的溶解浓度。结果显示,高温(55℃)储存20 d后,异丙醇协助包覆的Li Mn2O4材料中Mn在电解液中的浓度仅为58.7×10-6,远远低于未加异丙醇包覆的和未经过包覆的。     

Influence of Morphology and Structure on Electrochemical Performances of Li-Ion Battery Sn Anodes

Sn films with different particle sizes were prepared via electrodeposition, and their microstructure as well as morphology was characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. As the anode materials for Li-ion batteries, the electrochemical performances of the Sn films are significantly influenced by their morphology and structure. During electrodeposition, the grain size of Sn increases with duration of deposition, leading to anode compaction and cell capacity deterioration. The Sn-300 anode electrodeposited for 300 seconds shows the highest charge/discharge capacity of 592.1 mAh/g, while the value decreases to 437.7 mAh/g in the Sn-600 anode (electrodeposited for 600 seconds). Both Sn-300 and Sn-600 anodes show similar irreversible capacity and Coulomb efficiency. The Sn-3600 anode fabricated via electrodeposition for 3600 seconds shows the least capacity and the worst cyclic performance. The current study demonstrates that the increase in the particle size of active Sn materials worsens the capacity and cyclic performances of Sn-anode materials for Li-ion batteries. This finding improves our understanding on relationship between morphology/microstructure and performances of Li-ion battery Sn anode materials.     

电动汽车用高功率密度集成控制器研究

不管是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车,电机驱动系统需求都应该满足高功率密度、高效、高可靠性和低成本的要求,为了满足这些要求,电动汽车多采用永磁同步电机和高功率密度集成控制器.文章总结了中国自1996年以来电动汽车,特别是其电机驱动系统的发展,提出了高功率密度集成控制器的研发,重点阐述其控制器的性能设计、变工况母线支撑电容设计以及叠层母排设计.试验表明使用2个220μF膜电容并联的控制器能够驱动80 kW的电机,其功率体积比达到13.3 kW/L,系统最大效率达到92%.     

镍氢电池在UPS电源上的应用研究

利用镍氢电池组充电电流大、充电时间短、速度快的特性,制作UPS的辅助控制系统,实现一主一辅,零秒切换,解决频繁长时间停电时,铅酸电池组不能快充的缺陷问题,提高供电的安全性和持续时间,以满足用户的特殊要求。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆研究进展

层状结构的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有性能优异,环境污染小,毒性低以及高温稳定性好等优点,然而其在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高,很多研究结果已证明表面包覆是改善正极材料电化学性能的有效方法。表面包覆层可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,包覆层也可以抑制充放电循环过程中电荷转移电阻的增长,这点可以有效的改善电池的循环寿命;包覆高电导率的材料可以降低材料的界面阻抗,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;包覆层多为稳定性较好的材料,这对材料高温下的稳定性有所改进。本文对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料表面包覆研究现状进行了分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。     

废旧锂离子电池的综合利用试验研究

采用基于湿法冶金的综合回收新工艺,对废旧锂离子电池的资源化综合利用进行了详细的试验研究。试验结果表明,纸塑外包装、保护电路板及钢外壳分类后可直接出售,全流程有价金属回收率铝98％、铜96．53％、钴94．94％、锂86．98％,各产品质量达到相关国家或企业标准。     

从锂离子二次电池正极废料—铝钴膜中回收钴的工艺研究

根据锂离子二次电池正极废料－铝钴膜原料中LiCoO2的性质,提出了LiCoO2在硫酸、双氧水体系中的分解反应为：2LiCoO2 3H2SO4 H2O2→Li2SO4 2CoSO4 4H2O O2↑确定从中回收铝、钴的工艺流程为：碱浸→酸溶→净化→沉钴。碱浸液中的铝用硫酸中和制取化学纯氢氧化铝,回收率94．84％;钴以草酸钴的形式回收,产品质量达到赣州钴钨有限责任公司的草酸钴产品标准,直收率95．75％。每处理1t铝钴膜废料可获纯利4．56万元。     

动力电池的研究现状及发展趋势

世界能源日趋枯竭,随着科学技术的迅猛发展和环保意识的日益增强,动力电池的研发应用已变得至关重要。文章综述了几种常见的动力电池的工作原理和性能特点,讲述了动力电池的应用领域及发展趋势,使人们对动力电池有一个全面的认识。     

动力电池材料烧结隧道窑的设计和应用

简要介绍动力电池材料磷酸铁锂烧结隧道窑设备的设计和应用的关键点,说明了窑体的密封形式、真空置换室设计、烟气中水汽的回收和控制等方案.应用结果验证了设计方案的有效性.     

电池卷绕机多轴控制系统优化

在电池生产中,将正负极板卷绕成电池卷是一项重要步骤,电池卷的好坏直接影响到电池的容量、收率、一致性及寿命,所以电池卷绕机自动化程度是关键。文章研究了TURBO PMAC2可编程控制器的组成及原理,讨论了TURBO PMAC2软硬件的功能和配置。并结合现场生产实际工作情况,优化多轴控制程序,改善卷绕机绕出电池重量不一和短路问题,提高卷绕机效率,为生产出精品电池提供电气控制保障。     

Consistency Research of Negative Electrode Pasting for MH/Ni High Power Battery

It is discovered that the consistency of negative electrode is one of the main influences on battery performance, since the main raw material in negative electrode is metal hydride powder, ingredients, particle distribution and density of the powder could influence the pasting consistency in some aspects.With the study of MH powder characteristics, through the modification of the coating die, the consistency of negative electrode is improved efficiently.