采用Li4Ti5O12为负极的软包锂离子电池研究

以扣式电池评估了碳包覆钛酸锂的比容量。采用磷酸铁锂为正极,碳包覆钛酸锂（LI4Ti5O12）粉末作为负极活性材料制作锂离子软包电池,并对电池进行测试。该电池2C放电容量能够达到0．5C放电容量的81．6％。1C2000次循环后,容量保持率在90％以上,展现了优异的循环性能。电池以3C倍率过充到15V,没有漏液、爆炸和起火,经过针刺测试后,没有爆炸和起火,电池表面最高温度不超过90℃。     

204468型LiCoO_2/Li_4Ti_5O_(12)电池性能研究

以钴酸锂(LiCoO2)为正极活性物质、钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极活性物质,制备204468型锂离子电池。该电池在2.7~1.5 V循环,3.00 C放电容量可达0.50 C时的92.9%;以0.50 C、2.00 C、3.00 C循环1 200次,容量保持率均在99%以上。电池以3.00 C倍率过充到15 V,没有爆炸、起火,表面最高温度不超过120℃;经短路实验后,没有出现漏液、爆炸和起火现象,表面最高温度不超过65℃;经针刺测试后,没有爆炸、起火,表面最高温度不超过30℃。     

26650型Li4Ti5O12锂离子电池的研制

采用LiMn2O4为正极材料,Li4Ti5O12为负极材料制成了26650/2500mAh的锂离子电池,该电池10C放电容量能够达到1.0C放电容量的97.30%,电池在-20℃的条件下以0.5C放电,能够放出25℃条件下容量的98.72%,在55℃的条件下以0.5C放电,能够放出25℃条件下容量的97.83%,1.0C循环测试200次后,容量剩余率为96.10%;电池以3.0C倍率过充到20.0V,没有爆炸和起火,经过针刺短路之后,没有爆炸和起火,电池表面最高温度不超过90℃。     

Al_2O_3包覆LiCoO_2对4.35V锂离子电池性能的影响

用固相法对钴酸锂(LiCoO2)正极材料进行纳米三氧化二铝(Al2O3)表面包覆,在充电终止电压为4.35 V时分析制备的495060AR型锂离子电池的性能。在放电截止电压为3.00 V时,以0.5 C放电,包覆、未包覆LiCoO2的比容量分别为167.6 mAh/g、170.9 mAh/g,平均电压分别为3.763 V、3.776 V;常温下1.0 C循环200次,包覆、未包覆LiCoO2的容量保持率分别为94.46%、96.40%。在55℃、48 h储存测试中,包覆LiCoO2制备的电池表现出更好的环境适应性;包覆LiCoO2制备的电池在高温45℃下以0.5 C循环200次,容量保持率为93.50%。对电池进行过充、热冲击测试,均未起火、爆炸。     

碳包覆硅/碳复合材料的制备与性能研究

为提高锂离子电池商容量Si/C复合负极材料的电化学性能,采用喷雾干燥法制备了核壳结构的碳包覆Si/C复合材料.碳包覆Si/C复合材料为近球形颗粒,形貌规整,粒度分布均匀,呈正态分布,其物相结构和嵌脱锂的电化学反应与Si/C复合材料保持一致.碳包覆后,减小了充放电过程中复合材料电极的极化,电压滞后现象得到了显著的改善.碳包覆Si/C复合材料的最大放电比容量为512 mAh/g,略低于包覆前的材料,但循环稳定性大大提高,50次循环后的容量保持率为96%.     

高温固相法一步合成碳包覆钛酸锂

以纳米二氧化钛(TiO_2)、碳酸锂(Li_2CO_3)、蔗糖(C_(12)H_(22)O_(11))为原料,以去离子水作混合溶剂,以氩气(Ar)作为保护气,高温固相合成了碳包钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12)/C)材料。采用XRD、SEM和电化学测试等方法分别对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:与传统的高温固相法合成的钛酸锂相比,碳包覆钛酸锂的颗粒明显减小,一次颗粒平均粒度为82 nm;碳包覆钛酸锂放电比容量明显提高,0.1 C、1.0 C、5.0 C倍率下的放电质量比容量分别为171.3、162.3、157.8 mAh/g,循环20周后的容量保持率为100%。     

锂/氟化碳电池的安全性能

氟化石墨为正极,锂为负极,研制了10 Ah软包装锂/氟化碳(Li/CFx)电池。通过过放、短路、针刺和挤压等安全实验,对Li/CFx电池的安全性能进行了测试。电池以0.20 C倍率过放电至-3.0 V,没有出现漏液、爆炸和起火现象,表面的最大温升不超过33℃;电池经过短路实验,没有出现漏液、爆炸和起火现象,表面的最大温升不超过39℃;电池经过针刺和挤压后,没有出现爆炸、起火现象,表面的最大温升不超过10℃。     

长寿命软包装钛酸锂/锰酸锂锂离子电池性能

以钛酸锂为负极、锰酸锂为正极制作了软包装锂离子电池,分析了钛酸锂/锰酸锂电池在充放电过程中产生的气体成分,研究了影响钛酸锂电池胀气的因素,如钛酸锂材料、电解质溶液酸度、电解质溶液添加剂等。进一步开发出性能优越的35 Ah软包装钛酸锂/锰酸锂电池,该电池常温1 C循环3 000次后容量保持87%,高温55℃、1 C、1 300次循环后仍能保持85%的初始容量,并具有良好的倍率性能和搁置性能。     

混合电动汽车用锂离子电池的研究

以LiMn2O4为正极材料,研制了17 Ah圆柱形锂离子动力电池以及336 V/17 Ah动力电池组.性能测试结果表明:单体电池25.0 C放电时持续放电比功率达到900 W/kg,而脉冲放电(480 A,15 s)比功率达到1 320 W/kg;1.0 C循环1 000次后的容量保持率达80.24%;在-25℃与55℃下1.0 C放电容量分别为25℃下的74.29%和96.72%;电池在过充、针刺和挤压的情况下不爆炸,不起火.90只单体电池构成的电池组的首次充放电容量分别为18.44 Ah和17.47 Ah.     

MoS2/C纳米复合材料的合成及其电化学性能研究

理论比能量高达2 600 Wh/kg的锂硫电池已经成为锂电池研究热点,然而硫导电性不好、穿梭效应和锂化体积效应较大等问题阻碍了锂硫电池的产业化。将无定型多孔碳材料的高导电性和极性MoS₂的固硫作用相结合改善锂硫电池的电化学性能。所得的S@MoS₂/C在0.05 C和2 C电流密度下的放电比容量分别为1 507和406.3 mAh/g,比S@MoS₂在相同电流密度下的放电比容量（1 400和345.7 mAh/g）更高。在循环性能测试中,S@MoS₂/C容量保持率为46.9%,要高于S@MoS₂（39.1%）。因此,MoS₂/C复合材料作为硫载体可以显著改善锂硫电池性能。     

喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。     

复合碳源包覆钛酸锂材料及实装18650电池的性能

采用葡萄糖/碳纳米管对实验室制备的钛酸锂进行包覆改性,并选用商业化钛酸锂材料LTO-KDBR做对比,通过对材料的结构分析和电化学性能测试,为钛酸锂材料的产业化应用提供理论依据和指导。XRD测试表明实验室制备的钛酸锂材料LTO和LTO/C-4%与商业化产品LTO-KDBR的Li_4Ti_5O_(12)晶体结构相近,没有显著差别。SEM分析表明LTO和LTO/C-4%材料的颗粒均一性较差,存在2～3μm的较大颗粒,而LTO-KDBR材料为200～300 nm一次颗粒团聚而成。在10 C倍率下,LTO-KDBR的放电比容量为141.60 mAh/g,显著高于LTO和LTO/C-4%的比容量85.93和126.49 mAh/g。采用LTO-KDBR制备的18650电池,充放电循环500次后的放电容量保持率为88.7%,表明钛酸锂材料作为一种新型负极材料具有较好的大倍率充放电性能和长循环寿命。     

风力发电钛酸锂电池制备及电气性能实验分析

通过优化的工艺制备了一种方形12 Ah铝塑膜软包装的风力发电锂离子动力电池,所制备电池的正负极活性物质分别为LiNi1/3Co11/3Mn1/3O2、钛酸锂(Li4Ti5O12),隔膜为25μm厚的聚乙烯.对所制备的电池在1.4～2.8V的条件下进行充放电测试,当常温下以4.0C循环6 000次时电池容量的保持率高于97％,且并未出现胀气现象;当高温下以0.5 C放电时容量为常温下的109.1％,且脉冲放电比功率最高为2 236 W/kg,当对5只100％ SOC的电池串联后进行针刺测试时,并未出现起火爆炸等现象.     

18650型钛酸锂/锰酸锂电池负极配方的优化

对18650型钛酸锂/锰酸锂电池的负极配方进行优化。导电剂Super P含量为5%(相对钛酸锂)为最优配方。以该配方制备的电池在2.8~1.5 V充放电,30 C放电可放出1 C容量的95%以上;以10 C充电可在5 min内充入80%的容量,且表面温度最高不超过46℃;以1 C在-30℃下可放出室温容量的86.2%,可充入室温容量的65.8%;以10 C 100%DOD循环1 000次,容量仍保持在93%以上;并可通过过充、短路和针刺等安全测试。     

高功率锂离子蓄电池制备与性能研究

以尖晶石锰酸锂为正极材料,制备了混合动力汽车(HEV)用8Ah高功率锂离子蓄电池,电池容量、质量及荷电保持性能一致性良好。性能测试结果表明:单体电池25.0C持续放电比功率达到1517W/kg;-30℃下1.0C放电容量是25℃下的90%;室温循环700周容量保持87%;电池在针刺、挤压和短路的情况下,不爆炸,不起火,具有较好的安全性;室温下电池循环过程中充放电效率接近100%,而高温下只有97%;高温下电池的充电容量和放电容量比室温下衰减快,而在充电过程中高温充电容量的变化比室温下复杂得多。     

高安全长寿命LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备

研制以Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))分别为正、负极活性物质,25μm厚的聚乙烯为隔膜的方形(245 mm×160 mm×6 mm)12 Ah铝塑膜软包装锂离子电池。筛选电极材料、电解液配方,并通过优化工艺制作的电池在1.5~2.7 V充放电,在常温(25℃)下以4.00 C循环6 000次的容量保持率大于98%,且不胀气;以0.50 C放电,在高温(55℃)下的容量为常温时的108.2%;最高脉冲放电比功率为2 232 W/kg。5只100%SOC电池串联进行针刺测试,不起火、不爆炸。     

LSC包覆改性LiFePO_4/C锂电池正极材料特性研究

采用酒精悬浮液法对商用LiFePO4/C进行了La0.6Sr0.4Co O3-δ(LSC)包覆改性,LSC包覆量为1%~5%(质量分数),通过充放电测试、电化学阻抗测试考察了不同包覆配比对材料高倍率放电比容量和循环性能的影响。结果表明,适当含量LSC包覆可提高LiFePO4电池高倍率放电比容量和循环性能,以4%(质量分数)LSC包覆改性的LiFePO4/C作为蓄电池正极材料时,2 C充放电时比容量较改性前提高22%,55次充放电循环后容量损失率减小22.1%,以其替代LiFePO4/C可增大蓄电池容量,延长蓄电池组使用寿命,具有良好的应用前景。     

第二相碳对LiFePO_4/C正极材料性能的影响

以草酸亚铁为铁源,磷酸二氢锂为锂源,以葡萄糖为第一相碳源,乙炔黑为第二相碳源,两步高温固相法合成碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微激光拉曼光谱等分析方法对合成样品的物相、表面形貌及碳结构进行表征,并对样品的恒流充放电性能进行了测试,探讨了乙炔黑的加入对材料电化学性能的影响。结果表明采用二相碳合成的LiFePO4/C材料为纯相磷酸铁锂;碳包覆LiFePO4材料中有石墨结构的有序碳生成,且电子电导率达到6.89×10-5S/cm;具有良好的电化学性能,在0.5 C下放电比容量达到161mAh/g,5 C下放电比容量为122.7 m Ah/g,3 C下循环30次后容量保持率为95.97%。     

锂离子电池Li1.08Fe（PO4）1.08/C正极材料制备与电化学性能

以液相沉淀法制备的Li3PO4和NH4H2PO4均匀混合物为原料,合成了Fe2+空位的橄榄型锂离子电池Li1.08Fe-(PO4)1.08/C正极材料。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析结果表明,采用Fe2+空位与碳包覆方法获得了较小晶胞体积和细小球形颗粒的Li1.08Fe(PO4)1.08/C粉末。0.2 C倍率电化学性能测试结果表明,纯Li1.08Fe-(PO4)1.08的首次放电比容量达142.4 mAh/g,而包覆9.23%C的Li1.08Fe(PO4)1.08的首次放电比容量达153.3 mAh/g、0.5 C倍率循环100次后的放电比容量为144.5 mAh/g。     

新型(LiFeO4+LiMn2O4)/(Li4Ti5O12+CNTS)锂离子电池的制备

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂碳纳米管复合负极材料匹配制备了新型锂离子电池.锰酸锂提高了电池的放电电压和容量,碳纳米管提高了负极的电导率.电池循环性能良好,经100次循环后容量保持率为98.8％.