锂离子电池高电压电解液研究进展

锂离子电池高电压正极材料是近年来研究的热点,而与之相适应的高压电解液是该领域中的研究重点之一。从电解液溶剂分子设计理论入手,重点介绍了常规碳酸酯基高电压电解液以及氟代溶剂、砜类溶剂和腈基溶剂等新型溶剂体系高电压电解液的国内外研究现状,并对高电压电解液研究过程中存在的问题作了简要评价。     

锂离子电池高电压电解液的研究进展

锂离子电池作为一种绿色能源,自问世以来,已广泛应用于各个领域。为进一步满足日常需求,研发更高能量密度的锂离子电池已成为必然趋势。高电压电解液作为锂离子电池的"血液",其研发是必不可少的一部分。总结了高电压电解液的研究现状,其中重点介绍了碳酸酯类高电压高浓度电解液,高电压电解液添加剂,新体系电解液如砜类、腈类、氟代碳酸酯类、离子液体,并讨论了各自的优势以及不足。最后,对未来高电压电解液的发展进行了展望。     

锂离子电池高电压正极材料与电解液研究进展

主要从高电压正极材料(如尖晶石型Li Ni0.5Mn1.5O4、橄榄石型Li Co PO4等)及高电压的电解液(基于氟代溶剂、成膜添加剂等)两个方面,介绍高电压体系锂离子电池的研究进展,并展望发展方向和应用前景。     

镍锰酸锂高电压电解液及界面电化学研究进展

尖晶石型镍锰酸锂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO)因其高比能量密度、高电压的优势而成为动力系统动力源的研发热点。通过对比不同高压电解液添加剂,介绍了LNMO电极表面电化学反应机理以及对其界面反应的影响,利用不同分析仪器对LNMO表面电化学行为进行分析。分析了LNMO目前在研究中面临的问题,展望了LNMO正极材料电化学研究未来的发展方向。     

高电压锂金属二次电池用离子型局部高浓电解液

基于有机离子盐(离子液体或离子塑性晶体)的离子型局部高浓电解液(iLHCEs)可用于高性能锂金属二次电池,但Li⁺传导能力、与锂金属负极和高电压正极的兼容性等需优化。使用有机离子塑性晶体N-乙基-N-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(Pyr12TFSI)构筑iLHCEs,形成的[Li⁺][FSI^-][TFSI^-][Pyr12⁺]紧密离子簇可衍生稳定的固体电解质相界面(SEI),抑制副反应发生与锂枝晶生成,使锂沉积/剥离的库仑效率高达99.03%。使用基于Pyr12TFSI的iLHCEs的高电压Li|LiCoO₂(4.5 V)及Li|LiNi_0.5Mn_1.5O₄(5.0 V)电池,具有较高的首次库仑效率、长循环稳定性及理想的倍率性能。     

VC劣化电解液高电压性能的原因探索

碳酸亚乙烯酯（VC）常用作锂离子电池电解液添加剂,可在石墨负极形成固体电解质相界面（SEI）膜,但可能影响碳酸盐电解质的高电压性能。研究VC在LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）高电压正极中的电化学性能及副反应,结果表明：VC添加剂在一定程度上降低了碳酸酯体系电解液的氧化分解电位,从而导致难以在高电压电池中应用。分析不同充电过程中的表观容量,证实VC在正极材料的平台电位4.75 V下就会发生一定的分解;而在设定的恒压（4.95 V）充电段,会发生一个缓慢而持久的氧化分解过程,且存在较大的反应电流,使电池体系无法停止充电,造成电解液更持久的氧化。全电池循环性能测试结果表明：含VC的碳酸酯体系电解液的循环寿命较短,且在充电过程会有气体产生,导致电池鼓胀。     

高电压电解液对富锂锰动力电池性能的影响

富锂锰基材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(0x1,M=Mn、Co、Ni)是由Li_2MnO_3和LiMO_2形成复合结构的新型材料,以其高比容量、高电压、高能量密度、低成本、安全性能良好等优势成为新一代的动力锂离子电池正极材料。研究了三种不同的高电压电解液(简写为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)对富锂锰动力电池的首次充放电、储存性能、倍率放电性能以及低温放电性能的影响。结果表明,不同电解液制备的电池首次充放电效率均较小(约为68%),但其第二周、第三周的充放电效率分别达到96%和98%,与首次充放电效率相比,提高了30%左右;储存30天后,Ⅰ电解液的电池自放电较大,开路电压下降了0.66 V,且储存后的放电容量下降了206.1 mAh;在0.2 C和3 C放电条件下,Ⅱ电解液制备的电池放电容量明显高于其他两种电解液电池,具有较好的倍率放电性能;同时,以0.2 C放电,Ⅲ电解液制备的电池在低温0℃放电容量较常温容量下降幅度最小。因此,Ⅲ电解液具有更优异的电化学性能。     

2,3-吡啶二羧酸酐用于高电压锂离子电池电解液

将2,3-吡啶二羧酸酐(PDA)作为功能型添加剂加入电解液中,可拓宽电解液的氧化还原窗口,并先于溶剂在正负极表面形成保护膜。添加2.0%PDA后,钴酸锂/石墨全电池在85℃下存储18 h,厚度膨胀率从37.0%降低至8.4%;45℃下,以1.0 C在3.0～4.5 V循环600次,容量保持率从58.3%提升至84.9%;在45℃浮充测试中,含2.0%添加剂的电池78 d后厚度膨胀率仅为9.7%。过多的PDA会导致负极阻抗显著增加,出现析锂现象。综合考虑常温和高温性能,PDA添加质量分数建议为1.0%。     

锂离子电池电解液的研究

对使用不同电解液的电池的初始充放电效率、内阻、循环性能、电压平台、低温性能等进行了测试分析.实验表明:电解液[1 mol/L LiP6/EC DMC EMC(体积比1:1:1) 添加剂(国产)]表现出优异的循环性能,第300次循环时,容量保持率达到90%,3.6 V电压平台率为77.1%;韩国生产的电解液表现出优异的低温性能,在-20℃下的1 C放电容量是常温1 C放电容量的77%,在-30℃下的0.5 C放电容量是常温0.5 C容量的63%.     

高电压钴酸锂电池的研究进展

在各种锂离子电池正极材料中,钴酸锂因具有出色的循环性能、高比容量和高工作电压而受到高度关注,并广泛应用到便携式电子产品领域.介绍了高电压钴酸锂材料改性方法(掺杂和包覆)及适配电解质体系(溶剂和添加剂)的研究进展.     

高电压锂离子电池正极材料的研究进展

介绍了LiNi0.5Mn1.5O4、LiMnPO4和LiCoPO4等高电压锂离子电池正极材料的结构及电化学性能,总结了掺杂、表面改性和包覆等改性研究.对镍基和钒基高电压锂离子电池正极材料进行了综述.     

5V高电压锂离子电池阴极材料研究进展

先锂离子二次电池是在当今社会有着非常重要应用的能量储存一转换设备。随着电池材料性能的不断改进,锂电池也越来越可能取代石油等传统燃料而为汽车等交通工具提供动力。但是,要最终达到这一应用目标,要求电池材料有更高的能量密度,这也成为最近几年各国争先突破的研究热点。本文综述了5V高电压高能量密度锂离子二次电池阴极材料的最新研究进展,阐述了发展高电压高能量密度锂离子二次电池材料所面临的重要问题和挑战,并系统地总结了几种最有潜力的5V高电压阴极材料的研究进展。     

己二腈对高电压锂离子电池性能的影响

用线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究己二腈(ADN)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱(EDS)对电池正负极表面进行元素分析,考察己二腈作为电解液添加剂对以钴酸锂为正极的4.4 V锂离子电池性能的影响。含0.5%己二腈电解液能在正极表面形成腈键参与的吸附结构,并使4.4 V电池的高温存储厚度膨胀率从86.6%下降到13.1%。     

FEC体系高电压电解液性能研究

在常规碳酸酯基电解液中加入20％（体积百分数）氟代碳酸乙烯酯（FEC）,可将电解液电化学窗口提高至4.7V.LiNi0.5 Mn1.5 O4//Li半电池测试结果表明,FEC的加入不影响电池库伦效率和材料克容量发挥,其中含20％FEC电解液可以使锂离子电池在0.5C充放电条件下100次循环容量保持率为98.5％,远高于使用不含FEC常规电解液的锂离子电池容量保持率（81.6％）.     

锂离子电池用低温电解液的研究进展

在低温下由于电解液流动性下降、Li⁺传输能力降低导致的锂离子电池容量快速衰减、循环寿命缩短等问题,日益受到重视。分析锂离子电池低温性能的影响因素,如电解液的本体性质与电解液/电极界面反应。着重从溶剂、锂盐和添加剂等方面,总结低温电解液的研究进展,如开发高低温兼顾的电解液、制备锂盐及探讨不同添加剂的协同作用。对低温电解液的发展提出展望,如制备局部高浓度电解液或发展全氟化电解液等。     

Li-MnO_2电池低温电解液研究

研究了电解质盐为LiCIO4的一系列新型电解液体系.在-40～25℃温度区间内,测定了各体系的离子电导率,并进行比较.选择电导率较好的1 mol/L LiCIO4/PC/MA(1:3)电解液体系组装成扣式U-Mn02电池,进行常温和低温放电性能的测试,并与使用常用电解液体系1 moVL LiPR6/EC/DMC(1:1)及1 mol/L UCIO4/PC/DME/DOL(1:1:1)的Li-MnO2的常温和低温放电性能进行了比较.探讨了电解液低温电导率提高的机理,特别是线性羧酸酯的加入对电解液低温电导率和放电性能的影响.     

锂离子电池电解液功能添加剂的研究进展

电解液功能添加剂的加入可以改善锂离子电池的安全性能、拓宽电池的工作温度范围、提高电池的循环性能和减少容量衰减等。综述了现阶段功能添加剂在改善SEI膜性能、提高电解液的电导率、改善电池安全性能以及控制酸和水的含量等方面的研究进展。     

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.