人造SEI膜硅/炭负极材料的制备及性能研究

用砂磨机匀浆并旋蒸干燥、预炭化、炭化制备了硅酸锂人造SEI膜硅/炭负极材料。通过XRD、SEM等研究了所制备材料的结构与形貌,通过电化学循环、CV、EIS等研究了样品的电化学性能。结果表明,添加3%碳酸锂时制备的人造SEI膜硅/炭负极材料具有最优的电化学性能:首次充放电效率高达88.1%,在200 mA/g电流密度条件下循环50次后,充电容量仍能保持在1 103.5 mA·h/g。     

废打印碳粉在锂离子电池中的应用

通过高温热解的方法将废打印碳粉制备为硬质碳,用作锂离子电池负极材料并组装、化成为锂离子电池成品,该锂离子电池成品1.0 C倍率的放电容量平均保持0.2 C时的92%,达到较高的放电倍率;锂离子电池在400次循环后的平均容量保持率为83%,具有良好的循环特性,可见,废打印碳粉用作锂离子电池负极材料具有可行性。     

石墨负极对锂电池低温充电性能的影响

通过对常规片层状人造石墨负极(XFH)和二次造粒石墨负极(SS)低温充电性能研究,提出了锂电池低温析锂的相关表征方法。研究表明,与常规负极相比,二次造粒石墨负极更有利于锂电池低温充电性能的提高。SS负极材料-10℃,0.1C/0.5C循环50周后低温放电容量保持率高达100.12%,低温循环后具有较高的容量恢复率(100%),且二次造粒负极材料电池高温55℃,1C循环788周容量保持率90.62%,高温55℃搁置7天后荷电保持率为96.14%,容量恢复率为98.04%,高温性能优异。     

LiFePO4锂离子动力电池45℃容量衰减机理

以电动汽车的方型LiFePO₄/石墨动力实验电池为研究对象,探究其在45℃恒温箱下1C充放电循环的失效机理。通过对电池进行解剖,系统分析了电池循环前后正负极片的厚度、形貌、结构和克容量的变化。随着电池在45℃高温下循环,电解液分解以及Fe溶出损失、SEI膜再生长,消耗大量的活性锂,交流内阻增加导致电化学极化增大,活性锂消耗引起负极容量损失为6.7%,负极结构变化造成的容量损失为22.64%。结果表明石墨负极动力学性能的衰减是电池失效的主要因素。     

陶瓷隔膜在32650圆柱动力锂电池中性能研究

运用微凹版涂布方式制备陶瓷复合PE/Al2O3隔膜,并且通过SEM和电化学测试等手段研究隔膜物理与电化学性能。结果表明PE/Al2O3隔膜具有良好的耐高温热稳定性能。采用磷酸铁锂为正极材料,陶瓷复合PE/Al2O3为隔膜,人造石墨为负极材料制成了32650/5000 m Ah的锂离子电池,3 C循环测试300周后容量保持率为94.72%,电池45℃放置7天压降为37 m V。PE/Al2O3隔膜能有效改善电池的自放电和循环等性能。     

钴酸锂软包电池高温循环膨胀改善研究

钴酸锂软包电池在高温循环后一般都会出现厚度膨胀,在45℃下300次循环后膨胀率一般大约10%。针对45℃高温循环膨胀问题,采用不同类型的涂层隔膜,选择合适的压力化成参数,可以进一步优化降低电池循环膨胀率,同时电池保持较好的安全和电化学性能。采用双面油性涂胶的隔膜,在45℃下高温循环后电池厚度膨胀达到6.2%。     

金属锂电池负极界面氮化硼修饰膜的研究

金属锂负极由于具有超高的比容量(3 860 mA·h/g)与超低的还原电位(-3.04 V),其应用能够大幅提升现有锂离子电池的能量密度。然而,金属锂与电解液持续不断的副反应可导致电池的严重极化、非活性锂的增加及电池容量的迅速衰减。为了提升金属锂电池的循环性能,采用氮化硼薄膜作为金属锂表面的人工固体电解质膜(SEI膜)抑制其与电解液之间的副反应,以实现金属锂电池的长循环。采用简单易操作的喷涂沉积法,可将氮化硼薄膜均匀地沉积于金属锂表面,并通过电化学阻抗谱探索了最佳沉积次数。氮化硼SEI膜具有离子导通且电子绝缘的特性,成功地抑制了界面副反应与电池的极化增加。相比未经修饰的金属锂,经氮化硼修饰后,电池负极单位面积阻抗由4.6Ω/cm²降低至1.2Ω/cm²。所组装的锰酸锂/金属锂电池首圈库伦效率由89.2%提升至96.6%;1C条件下循环300次后,容量保持率由86.3%提升至94.6%。     

低温等离子体改性碳布用于水系锌离子电池负极

用低温等离子体改性碳布构建了具有长寿命的水系锌离子电池三维结构负极。负极表面疏松多孔的沉积层有利于电解液的渗入提高锌的利用率,且能够在充放电过程中容纳锌从而实现抑制锌枝晶延长电池使用寿命的目的。使用该负极组装的对称电池的寿命从360 h提高到480 h,与活性炭正极组装的全电池在1 A·g^-1的电流密度下循环800圈后的容量保持率为70%,远高于未经处理的20%。     

锂离子电池多孔硅基复合负极材料的研究进展

概述了多孔硅基负极材料在锂离子电池中的应用,重点介绍了材料结构和复合方式对其电化学性能的影响;分析了导致其循环性能降低的主要原因,指出控制电池循环过程中硅基材料体积变化、抑制SEI膜的增加是改善硅基负极材料循环性能的重要途径. 对多孔硅基复合负极材料的研究进行了展望,提出在纳米化和复合化的基础上,设计特殊孔道结构、制备多孔的硅/碳复合材料是推进硅基负极材料应用的重要研究方向.     

锂离子电池Si/C/CNT负极材料制备及电化学性能研究

由于碳包覆能有效抑制硅材料在循环过程中的体积变化,减缓颗粒粉碎和无法形成稳定SEI膜的问题,提升原材料的电化学性能,因此我们制备了一种形貌均匀的Si/C/CNT负极材料。多巴胺热解形成的碳层能有效抑制硅的体积膨胀,而在外部的碳纳米管不仅协助抑制硅体积膨胀,而且提供了电子传导的通道,从而使材料表现出优异的电化学性能。测试产物的电化学性能结果显示:在0.42 A g-1倍率下,首次放电比容量分别为1500 m Ah g-1,经过100次循环后放电比容量为978 m Ah g-1,其容量保持率为65.2%。     

煤基钠离子电池负极材料的制备及性能研究

以准东洗精煤为前驱体,经过粉碎、低温热处理、高温热处理制备了煤基钠离子电池负极材料。通过热重分析仪研究了准东洗精煤的热解特性,通过XRD、SEM等研究了所制备材料的结构与形貌,通过电化学循环、CV、EIS等研究了样品的电化学性能。结果表明,高温热处理温度为1 300℃时煤基钠离子电池负极材料具有较好的电化学性能：首次脱钠容量为279.8 mAh/g,首次充放电效率高达90.4%,在150 mA/g电流密度条件下循环50次后充电容量仍能保持在246.3 mAh/g。     

石墨负极的压实密度对软包锂离子电池性能的影响

石墨负极的压实密度是影响锂离子电池循环性能和倍率放电性能的主要因素之一。通过研究3种不同压实密度的石墨负极材料的电化学性能,发现随着压实密度的增大,负极极片的吸液时间逐渐延长,电池的内阻也在不断地增加。当负极压实密度为1.7 g/cm³时,锂离子电池的循环性能和倍率性能均为最佳。电池在0.5 C下放电循环500次后的容量保持率为86.8%,3.0 C倍率的放电容量为0.2 C放电容量的95.1%。     

磷掺杂葵花盘基活性炭在锂离子电池负极材料中的应用

通过简单水热和活化方法制备磷掺杂葵花盘基活性炭,采用SEM,TEM,BET,Raman,XRD等方法对材料进行表征,将其用作锂离子电池负极材料。结果表明,活性炭材料用作锂离子电池负极材料时比容量高,库伦效率好,循环性能稳定。在500 mA/g的电流密度下,首圈充电容量达1052 mAh/g,库伦效率为48.9%。经200次循环后,容量仍保持在1000 mAh/g以上。     

锂离子电池二硫化钼基负极材料研究进展

锂离子电池以其便携、无记忆效应、循环寿命长等特点广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。负极材料的改进是制备新型高性能锂离子电池的重要环节。具有类石墨烯结构的二硫化钼是极具发展潜力的锂离子电池用负极材料。但纯二硫化钼导电性差、充放电过程中体积膨胀率高,导致其可逆容量低、容量保持率差。复合化与纳米化是解决上述问题的有效途径。综述了近年来用于锂离子电池负极材料的二硫化钼基复合材料研究进展,重点介绍了二硫化钼/碳和二硫化钼/过渡金属化合物体系的形貌特征、比容量、循环稳定性等,并对二硫化钼基负极材料的发展趋势进行了展望。     

锂金属负极中人工固体电解质间相保护膜研究进展

介绍了锂电池的发展,锂金属电池的优势及面临的挑战,即锂金属电池存在循环稳定性差和枝晶生长的问题。对此,可以在锂负极表面构建一种人工固体电解质间相（SEI）保护膜。叙述了SEI保护膜的形成、研究方向和负极材料所具备的条件,讨论了锂金属负极电池发展方向,认为锂金属负极电池的需要在基础研究、材料开发和电池工程等方面付出更多的努力。     

黏结剂对SnO_2/石墨烯负极材料电化学行为的影响

针对SnO2用作锂离子电池负极材料所存在的体积膨胀率高及导电性差的不足,考察了羧甲基纤维素钠(CMC)/丁苯橡胶(SBR)和聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂对SnO2、SnO2/石墨烯负极材料电化学性能的影响。结果表明:1)200 mA/g下经过30次充放电循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2的首次放电容量和容量保持率分别为581.3 mA·h/g和37.6%,明显高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(135.3 mA·h/g、10.6%);2)200 mA/g下经过100次循环后,当以CMC/SBR作复合黏结剂时,SnO2/石墨烯复合负极材料的首次放电容量、容量保持率分别为702.3 mA·h/g和43.8%,也高于PVDF作黏结剂时的电化学性能(552 mA·h/g和32.8%)。     

LiFePO4／C正极材料中试生产工艺及产品性能研究

采用模板-高温固相技术中试生产LiFePO4／C复合正极材料,并用该材料组装成品电池。通过XRD、SEM及粒度分析对材料进行物理性能分析,通过循环性能、倍率放电性能和过充性能对电池进行电化学及安全性能研究。结果表明,该材料组装的成品电池循环600次后放电容量仍保持在标准容量的90％以上,在大电流放电下,容量减小不大。     

锂离子电池Si薄膜负极材料的制备及性能

采用直流磁控溅射法成功制备了钾离子电池用Si薄膜负极材料.通过SEM、恒电流充放电对薄膜材料的形貌及电化学性能进行了表征.结果表明,样品表面颗粒呈球状,表面较粗糙.电化学性能测试表明,Si电极存在较大的初期不可逆容量损失,其首次库仑效率为53%,首次嵌钾容量为1300 mAh/g,10次循环后,嵌锂容量维持在530 mAh/g,容量保持率为41%.     

硬碳负极材料的热稳定性及其钠离子电池安全性能评测

钠离子电池作为一种有应用前景的能量储存系统,技术发展日趋完善。钠离子电池由于钠资源丰富,在大规模储能及低速电动车应用等领域具有成本优势,引起学术及产业界的广泛关注。随着钠离子电池产业的推进,电池安全性是亟待研究及数据积累的重点问题之一。近年来,随着电动汽车数量的增加和动力电池能量密度的提高,汽车安全事故时有发生,究其原因多为电池单体热量耗散造成。本工作从负极硬碳材料热稳定性、电芯过放电、极端破坏(挤压针刺等)和热失控等方面对钠离子电池进行安全性评测。结果表明,电解液的存在会降低嵌钠态硬碳的稳定性,且随负极嵌钠量增加,放热峰的位置也随之前移且更明显;与无过放电芯比较,软包电芯过放电至0 V对电芯的长循环稳定性基本无影响,循环500周后的容量保持率基本一致,且电流密度大小(0.1和1 C)对电芯容量恢复和循环性能亦无明显影响;挤压针刺测试结果表明钠离子电池安全性能良好,绝热加速量热仪(ARC)测试发现电芯安全性能并未随着荷电状态(SOC)增加趋于不稳定,实验结果表明30% SOC状态下电芯安全性最好。     

负极添加NMP对电池性能的影响

锂离子电池负极浆料中添加N-甲基吡咯烷酮(NMP),在极片加热干燥时不能完全除去.残留的NMP吸附在石墨表面,使得SEI膜与石墨结合不牢固.研究了其对电池性能的影响,结果显示,在电池的循环过程中,SEI膜逐渐脱落,导致电池循环寿命缩短,但对电池的容量、内阻、倍率、存储等初期性能不影响.