锂离子电池高镍三元材料的研究进展

用于锂离子电池的高镍三元材料由于成本低、能量密度高、可逆容量高、环境友好等优点,是现在以及未来车用动力电池首选正极材料。本文在综述了高镍三元材料的晶体结构特性和电化学特性的基础上,介绍了国内外主要制备方法、掺杂以及包覆等改性措施,重点讨论了不同种类包覆材料对高镍三元倍率性能、循环性能和高温稳定性能的影响。最后,针对高镍三元电解液、安全性、压实密度及循环寿命等问题进行分析与展望。     

锂离子电池厚电极结构设计的研究进展EI北大核心CSCD

为了满足储能系统和电动汽车市场对于高能量密度和快充的需求,兼具高能量和高功率密度的锂离子电池得到了广泛的关注。厚电极结构设计能够显著提高电池的能量密度并降低成本,且能与各种电极材料相兼容,是发展高能量密度锂离子电池的研究热点之一。厚电极通常面临着力学性能差和反应动力学慢等问题,因此构建力学性能良好和完善的锂离子及电子传输网络的厚电极至关重要。本文首先分析了厚电极的电化学特性和关键科学问题,然后梳理了目前构建厚电极的各种策略及其优势,最后探讨了厚电极的设计原则和发展方向。     

碳纳米材料构建高性能锂离子和锂硫电池研究进展EI北大核心CSCD

碳作为单一元素可形成像零维碳纳米球、一维碳纳米管、二维石墨烯等多种碳纳米结构,它们在锂离子和锂硫电池中的表现也有所不同。需要阐明的是,碳纳米管和石墨烯由于具有以下缺点不适合直接作为锂离子或锂硫电池电极材料:(1)第一次不可逆容量大,首次充放电效率低;(2)在充放电曲线中电压滞后现象严重;(3)缺少稳定的电压平台;(4)容量衰减快。科学家们一直在为获得具有更高能量密度和更广阔应用前景的锂离子电池和锂硫电池而努力,由于可充电电池的性能主要取决于阴极和阳极的性能,因此,设计先进的电极材料以及制备具有特定成分和结构的电极成为近年来的研究热点。本文综述了碳纳米材料在构建高性能锂离子、锂硫电池电极材料和特定电极方面的作用。首先,从促进电子和离子传输、固定多硫化物位置以及缓冲体积膨胀三个方面讨论了碳纳米材料在修饰电活性材料的作用;其次,从作为导电添加剂、电流集流体和导电中间层三个方面讨论了碳纳米材料在最优化非活性组分的作用;然后,从作为非导电基体上的导电相、柔性电流集流体和自支撑复合电极三个方面讨论了碳纳米材料在柔性电池设计的作用。最后,本文对碳纳米材料的未来发展趋势作了概述,兼具多种功能的碳纳米材料被认为是今后的研究重点。     

新离子型添加剂对高镍锂离子电池性能影响研究

研究了一种新离子型负极成膜添加剂2D对NMC811/石墨电池性能的影响,并与当前最常用商业化负极成膜添加剂VC进行对比试验。微分容量dQ/dV显示2D先于EC和VC在2.1 V左右还原,在石墨负极形成较稳定的SEI膜,交流阻抗结果表明含2D成膜阻抗明显低于VC;含2D、VC、2D和VC复合电解液的NMC811/石墨电池的倍率循环、高温存储和高温循环等测试结果表明,含2D电解液电池的石墨负极钝化膜更加稳定,有效提升锂离子电池的循环、存储和倍率性能,60℃存储含2D电池的电压和电阻变化较小,高温循环200周后,不含2D添加剂电池容量损失达15%,含2D电池容量保持率在92%以上。     

3Ah高镍/硅氧碳软包电池循环容量衰减分析EI北大核心CSCD

随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容量和内阻的变化进行检测,通过对比电池循环前后正负极结构、材料形貌和表面成分的变化,揭示高镍/硅氧碳电池循环失效机制。结果表明:电池容量衰减呈现平稳期、快速衰减期和急速衰减期3个阶段。循环后电池极化更加严重,电池极化内阻、负极表面膜阻抗和电荷转移阻抗明显增加。通过微分曲线分析结合拆解分析发现,高镍正极材料衰减较少,硅氧碳负极材料衰减和活性锂离子损失较多。硅氧颗粒膨胀开裂,负极活性物质损失,负极表面膜连续生长消耗过多的活性锂为电池容量快速衰减的主要原因。     

高能量密度锂离子电池电极材料研究进展

高能量密度的电极活性材料是提高电芯能量密度的关键。提高锂离子电池能量密度的途径主要包括开发高比容量正负极材料和高放电电压平台正极材料。本研究综述了几种典型的具有高能量密度锂离子电池正、负极材料的最新研究进展,包括多电子反应、富锂、聚阴离子和镍锰酸锂正极材料以及硬碳、硅基和锡基负极材料,介绍了各种材料的特点和电化学性能,重点阐述了制备这些材料的典型方法和进展,并展望了高能量密度锂离子电池的发展方向和应用前景。     

纳米颗粒的自组装及其在锂离子电池中的应用EI北大核心CSCD

在简要介绍纳米颗粒的基本物理-化学性能及其制备现状的基础上,着重论述了纳米颗粒自组装的类型及原理,总结了纳米颗粒自组装在锂离子电池上的应用研究进展,并指出该应用中存在制备效率低、污染较大等问题,提出今后工作将集中在开发合适组装单元、揭示自组装基本原理、简化制备程序等方面,认为纳米材料合成过程中实现多层次/功能电池结构调控是未来发展的重要方向之一。     

锂离子电池镍系正极材料的热稳定性研究进展

镍酸锂作为高性能、低成本的锂离子电池正极材料已倍受关注.但存在一些实用化的困难,热稳定性差即是主要的因素之一.本文综述了镍酸锂材料在全锂或电化学脱锂状态下的热行为和热分解机理的最新研究进展;概述了以解决镍酸锂用作锂离子电池正极材料的热稳定性问题所进行的各种改性研究情况.     

锂离子电池电解液低温性能的研究

向锂离子电池电解液中添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为添加剂,形成固体电解质膜(SEI)膜的性能更好,形成紧密结构层但叉不增加阻抗,能阻止电解液进一步分解,可以提高电解液的低温性能.重点比较了添加FEC的电解液和不添加FEC的电解液在-10℃、-20℃下放电效率,电解液中添加5%的FEC电池的放电平台率保持率比不加FEC...     

锂离子电池热稳定性添加剂的研究进展

介绍了锂离子电池燃烧或爆炸的起因和热稳定性添加剂的作用机制,综述了锂离子电池热稳定性添加剂的研究进展,探讨了解决热稳定性添加剂对锂离子电池负面影响的方法,同时展望了其研究开发方向.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究现状

锂离子二次电池的研究不断深入,高电位正极材料的研究正日益受到重视。新型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4嵌锂电位高达4.7V,能量效率高,循环性能好,在电动汽车、航空航天等领域具有良好的发展前景。综述了LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法及近年来在提高其电化学性能方面的研究进展。     

锂离子电池正极材料氟化处理研究进展

综述了几种锂离子电池正极材料在氟掺杂及氟化表面处理改性方面的研究工作;部分正极材料进行氟处理以后材料稳定性、循环性能、工作电压及充放电容量得到很大改善,简要分析了材料性能得到改善的原因;对锂离子电池正极材料进行氟化改性研究,需要进一步深入研究的方向做出了展望。     

Graphene and cobalt phosphide nanowire composite as an anode material for high performance lithium-ion batteries

The synthesis of a composite of cobalt phosphide nanowires and reduced graphene oxide (denoted CoP/RGO) via a facile hydrothermal method combined with a subsequent annealing step is reported. The resulting composite presents large specific surface area and enhanced conductivity, which can effectively facilitate charge transport and accommodates variations in volume during the lithiation/de-lithiation processes. As a result, the CoP/RGO nanocomposite manifests a high reversible specific capacity of 960 mA·h·g^–1 over 200 cycles at a current density of 0.2 A·g^–1 (297 mA·h·g^–1 over 10,000 cycles at a current density of 20 A·g^–1) and excellent rate capability (424 mA·h·g^–1 at a current density of 10 A·g^–1).

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新型硅-硫锂电池研究进展

高比能量、高安全性是未来储能系统的重要发展方向,在电子产品、航天设备、高续航电动汽车等诸多领域均有迫切需求。硅具有很高的理论比容量,电压平台接近金属锂,采用硅替代锂金属作为负极可以得到新型硅-硫锂电池。本文阐述了新型硅-硫锂电池的特征及存在的关键问题,介绍了全电池中锂源的引入方式,综述了新型硅-硫锂电池正、负极的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点,并详述了目前液态电解质的常见组成、研究进展以及存在的问题。最后结合硅-硫锂电池的发展趋势提出未来重点研究的几个方向,如优化电极/电解质界面、开发固态电解质等。     

石墨烯在锂系二次电池中的应用:进展与展望

能源危机和环境污染不断加剧,开发绿色、高效的电化学储能器件迫在眉睫。由于锂具有很高的能量密度,锂系二次电池包括锂离子电池、锂硫电池和锂空电池等得到广泛研究和快速发展;而碳基材料是锂系二次电池重要的电极材料和关键组分。石墨烯是"至柔至薄"的碳基材料,良好的力学、热学、电学性能以及高比表面积和柔性片状的结构特征使其在锂系二次电池中展示出很大的应用潜力;作为其它sp2杂化碳基材料的基本结构单元,石墨烯的出现也为构建高性能的新型碳电极材料提供了契机。评述了不同结构形貌的石墨烯基材料在锂系二次电池中的研究进展,并对目前存在的问题和下一步的工作方向进行了分析与展望。     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

锂离子电池用固体聚合物电解质的最新进展

全固态聚合物电解质由于其突出的安全性能,在锂离子电池中具有潜在的应用前景,其研究备受关注.本文综述了锂离子电池用全固态聚合物电解质的最新研究进展.主要关注的是电化学性能,尤其是室温附近的离子电导率.对性能较好的聚合物固体电解质体系进行了概述.     

二氧化锡中空球的制备及其电化学性能研究

用碳球做模板,SnCl_4·5H_2O和尿素为前驱体制备了二氧化锡(SnO_2)中空球.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)结果表明:制备出来的SnO_2中空球为四方相结构,其直径和壁厚分别约为250nm和40nm.恒电流充放电测试结果显示:在电流密度为160mAh·g~(-1)(0.20时,该SnO_2中空球的首次放电容量为1720mAh·g~(-1),第15周期放电容量保持到615mAh·g~(-1);从第4周期开始,库仑效率均保持在90%以上.电流密度为320mAh·g~1(0.4C)时,第15周期放电容量保持到588mAh·g~(-1).以上结果表明,这种材料具有较高的储锂容量和较好的可逆性能,是一种有前景的锂离子电池负极材料.