影响高功率锂离子电池性能的因素

1引言 锂离子电池在应用层面相对于其他种类电池具有电压高、比能量高、循环性能好等优点,而随着现代锂离子电池关键材料的研究发展和电池制备工艺的不断成熟与优化,加速扩展了锂离子电池的应用范围,针对高功率锂离子电池的比功率、比能量、循环性能及安全性能也在稳步提高.     

锂离子二次电池纳米复合聚合物电解质研究进展

聚合物锂离子电池具有重量轻，比能量高，安全性能好等优点，是本世纪发展的理想能源。锂离子电池用聚合物电解质的研究包括全固态聚合物电解质（SPE），凝胶聚合物电解质（GPE）和复合聚合物电解质（CPE）。本文重点综述了纳米复合聚合物电解质在锂离子电池中的应用研究进展及展望。     

改善锂离子电池电极/电解液界面高温稳定性的研究进展

电极/电解液界面作为制约锂离子电池高比能量和电化学稳定性的关键因素，其高温稳定性对电池的电化学性能有着重要影响。综述了近几年来改善锂离子电池高温稳定性的研究进展；介绍了高温环境对锂离子电池电极材料和电解液的主要影响；主要从电解液组成角度出发分析了如何设计高温条件下可稳定存在的电极/电解液界面膜，进而有效地改善锂离子电池的高温性能；最后对锂离子电池高温电解液未来的发展和研究方向进行了展望。     

从标准角度分析锂离子电池安全性影响因素

锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、污染小等优点，成为目前最有发展前景的化学电源，应用领域也从电子产品向电动汽车、电力储能等领域逐步扩大。由其材料体系性质导致的安全性问题一直没有得到有效解决，因“热失控”引起的电池起火、爆炸事故频发，本文结合国内外相关标准对影响锂离子电池安全性的温度、电压、电流等进行了简要分析。     

锂离子电池在国防军事领域的应用

锂离子二次电池（简称‘锂离子电池’）是继镍氢电池之后的最新一代可充电电池，由日本索尼公司于1990年最先开发成功，并于1992年进入电池市场。此后，锂离子电池以其电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点，成为目前综合性能最好的电池体系，并广泛地应用于许多高能便携式电子设备上。随着新材料的出现和电池设计技术的改进，锂离子电池的应用范围不断被拓展。民用领域已从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑等）扩展到能源交通（电动汽车、电网调峰、太阳能、风能电站蓄电等）。而在国防军事领域，锂离子电池则涵盖了陆（单兵系统、陆军战车、军用通信设备）、海（潜艇、水下机器人）、空（无人侦察机）、天（卫星、飞船）等诸多兵种。     

锂离子电池聚合物电解质的研发与挑战

锂离子电池因具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长和自放电率低等优点而在化学电源领域备受关注,高性能锂离子电池被认为是未来储能器件的发展方向。电解质是锂离子电池必不可少的组成部分,不仅在正负电极之间起着传导电流和输运离子的作用,而且在很大程度上决定了电池的工作机制,是电池比能量、安     

锂离子电池新型负极材料的研究进展

锂离子电池是近年来发展起来的一种新型电池,其研究重点是电池负极材料.根据国内外锂离子电池发展现状,阐述了近年来锂离子电池负极的发展动态,介绍了新型负极材料中的铝、硅、锡、硼基材料以及金属氧化物和金属合金三类,重点介绍了锡基材料,目前研究的重点是提高锂的可逆贮量和减少不可逆容量损失,有利于负极比容量的提高,从而有利于进一步提高锂离子电池的比能量,提出了新型负极材料存在的问题,并对其应用前景进行了展望.     

水系锂离子电池研究进展

<正>1990年,日本索尼公司首次实现了有机系锂离子电池的商业化应用,它的原理是基于锂离子在正负极间循环往复的嵌入脱出来实现充放电。自锂离子电池诞生至今,它不仅在便携式电子产品领域诸如手机、电脑、数码相机等方面应用广泛,在电动汽车与大规模储能领域也具有非常广阔的应用前景。相对于其他传统二次电池而言,尽管有机系锂离子电池拥有高比能量等得天独厚的优势,但它所存在的弊端和安全隐患也不容忽略。近年     

碳纤维复合材料结构锂离子电池研究综述

碳纤维复合材料结构锂离子电池是将结构件和储能系统相结合，在保持碳纤维力学性能的同时，赋予其优异的储能性能，使动力电池组在减重的同时简化结构设计，提高能量效率和结构效率。在低碳经济的大环境下，碳纤维复合材料结构锂离子电池作为一种新型储能器件引起了国内外学者的极大关注。本文综述了嵌入集成式结构电池和多功能复合材料结构电池的工作原理、制备工艺及储能性能等基础问题的研究现状，提出了全碳纤维固态结构电池的概念及其设计原型。同时简要介绍了现阶段碳纤维复合材料结构锂离子电池最具代表性的应用，并展望了其在航空航天和交通运输等领域的应用价值。     

中信国安盟固利公司

中信国安盟固利公司（简称MGL公司）是国内最具实力的锂离子电池企业之一，集研发，生产和贸易与一体，产品涵盖了电池材料，各类锂离子电池及锂离子电池应用等领域。公司在民用和军用领域均做出了良好的业绩。     

多孔碳纳米管纸负载中空硅微球作为阳极的高容量锂硅电池

为提高硅基锂离子电池的电化学性能,制备了一种多微孔结构的集流体。以纸纤维为基体,多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电剂,制得MWCNTs/纸纤维复合多孔导电纸代替铜箔作为负极集流体。MWCNTs负载中空Si微球复合材料作为负极活性材料。FESEM分析显示,中空Si-MWCNTs复合活性物质均匀分布在MWCNTs构建的三维导电网络的孔隙中,从而保证了材料的结构稳定性和化学稳定性。所制备的中空Si-MWCNTs/纸纤维复合锂离子电池具有良好的循环稳定性和较高的比容量,同时具有可逆性。在0.02 C的电流密度下,循环30次后其比容量稳定在1 300 mAh/g。在3 C的大电流密度下,比容量仍可稳定保持在330 mAh/g。恢复0.25 C充放电后,容量恢复为1 150 mAh/g。     

纳米碳颗粒作为锂离子电池负极材料的研究

石墨化碳具有充放电容量高、循环性能稳定等特点,是最有商业应用价值的锂离子电池负极材料之一,所以改性的碳负极材料一直是研究的重点.用TEM,HRTEM对用电弧放电法制备的纳米碳颗粒进行结构表征,并将其用作锂离子电池负极材料研究其电化学性能.研究结果表明,纳米碳颗粒负极具有较高的初次充电容量,达到了710mAh/g.但是初次放电效率低,不可逆容量损失大,在锂离子电池应用上还存在很多缺陷.必须对其加以改善使之成为一种较好的锂离子电池负极材料.     

PVDF-HFP基凝胶电解质用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正极锂离子电池

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)为聚合物基体,新戊二醇二丙烯酸酯(Neopentyl glycol diacrylate,NPGDA)为交联剂,在引发剂偶氮二异丁腈(2,2′-Azobis(2-methylpropionitrile),AIBN)的作用下通过室温现场聚合法制备凝胶电解质用于锂离子电池。探索不同质量比PVDF-HFP/NPGDA对凝胶电解质性能和LiNi_(0.5)-Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极锂离子电池性能的影响。结果表明,当质量比为1∶1时,凝胶电解质具有较高的离子电导率,为8.45mS·cm~(-1),锂离子迁移数为0.78,电化学窗口为4.5V。在电流密度30mA·g~(-1)恒流充放电,首次放电比容量为143mAh·g~(-1),循环50次后仍高达135.3mAh·g~(-1)。电流密度为300mA·g~(-1)时,放电比容量为100.2mAh·g~(-1)。     

高性能自支撑CuS/SnS2锂电池负极材料

过渡金属硫化物作为锂电池负极材料具有极高比容量,但其制备的电极普遍存在导电性差、体积变化大等问题,本研究设计了一种新型的自支撑CuS/SnS₂镂空片状锂电池负极材料,以导电碳布作为基底,生长包覆CuS/SnS₂镂空纳米片,具备特殊的纳米包覆结构及双金属协同效应,使其在保持较高比容量的同时具备良好的循环稳定性,整体电化学性能优异。研究不同Cu/Sn含量对CuS/SnS₂负极材料电化学性能的影响,最佳配比的CuS/SnS₂负极材料在0.2 A·g?1电流密度下循环50次后比容量为1480 mAh·g?1,库伦效率稳定在99.5%,在2 A·g?1电流密度下循环200次后比容量仍能保持在697 mAh·g?1,库伦效率为99.8%。      

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的ＬｉＭＮ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９和Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２以及层状结构的ＬｉＭｎＯ２。对于ＬｉＭＮ２Ｏ４,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶－凝胶法制备复相 可以有效地克服Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应所造成的容量衰减现象。Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９display structure     

碳纳米管纸/纳米硅复合电极的锂离子电池性能

采用纳米硅和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料作为活性材料,以纸纤维为基体,MWCNTs为导电剂制得的MWCNTs导电纸代替铜箔集流体应用于硅基锂离子电池。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、恒流放电测试、电化学阻抗对复合材料的形貌和电化学性能进行分析。结果表明,采用MWCNTs导电纸-纳米硅复合的锂离子电池在80mA/g的电流密度下,循环50次后比容量达到约1000mAh/g,在2000mA/g大电流密度下仍保持好的循环稳定性。     

大倍率高耐热聚醚酰亚胺-聚偏氟乙烯芯壳纳米纤维锂离子电池隔膜

以高耐热、高强度的聚醚酰亚胺（PEI）为芯层材料,以电解液亲和性和界面稳定性优良的聚偏氟乙烯（PVDF）为壳层材料,构建了一种具有同轴结构的大倍率、高耐热PEI-PVDF纳米纤维锂离子电池隔膜。通过SEM、TEM、TGA、电化学工作站、电池测试系统对PEI-PVDF同轴隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。结果表明:PEI-PVDF同轴纤维具有清晰的芯壳结构,与商业隔膜相比,PEI-PVDF同轴隔膜具有优异的热稳定性,在180℃下处理2 h,尺寸稳定并未发生热收缩;吸液率达到520%;电化学稳定性优异,电化学窗口达到5.0 V;离子电导率达到2.3 mS·cm-1;采用PEI-PVDF隔膜组装的锂离子电池在8 C的放电流下放电比容量仍能达到107 mAh·g-1,再回到0.2 C时恢复到原始比容量的95.4%,且电池在1 C电流下循环100次后容量保持率高达92.5%,PEI-PVDF隔膜表现出的大倍率、高耐热的特点说明该纤维膜是一种高功率、高安全的锂离子电池隔膜。      

全固态锂离子电池中金属锂负极界面优化改性研究

以共聚物PEDOT-co-PEG作为锂金属阳极的表面改性层,采用磷酸铁锂复合阳极和“石榴石型”物质以及聚合氧乙烷聚合物组成的固体电解质制备了全固态锂离子电池。采用SEM分析了锂金属充电-放电反复操作后的形态学改变;采用电化学组抗谱试验研究了改性后的锂金属以及复合固体电解质接触面的稳定性并对全固态锂离子电池的充电-放电性能和界面稳定性进行了研究。结果表明,未改性的锂金属在固态电池充电-放电过程中会生成锂枝晶,从而导致全固态锂离子电池的高电流密度容量快速衰变;“石榴石型”物质以及聚合氧乙烷聚合物组成的固体电解质与改性后的金属锂具有良好的接触面,从而扼制锂枝晶的形成,提高全固态锂离子电池的机械性能;在PEDOT-co-PEG共聚物改性锂金属后,全固态锂离子电池的平稳性显著提高,且容量减弱放缓。     

三维网络结构氧化铜纳米线锂离子电池负极材料的制备和性能研究

通过阳极氧化法和后退火处理在铜箔上合成了三维网络结构氧化铜纳米线,将其作为负极材料制备了无需添加粘结剂的锂离子电池。研究了恒压氧化时间对材料形貌和电化学性能的影响。在1C的倍率下,氧化1000 s制备的CuO纳米线表现出最高的1172 mAh/g首圈放电比容量和594 mAh/g的可逆比容量,500圈循环可逆比容量为607.6 mAh/g,可逆容量保留率为102.3%。交联的三维网络结构CuO纳米线相互支撑,提供稳定的结构,有效缓解了CuO纳米线作为锂离子电池负极材料中的体积膨胀问题,表现出了优异的倍率性能和循环寿命。     

Ultrathin graphite foam: a three-dimensional conductive network for battery electrodes

We report the use of free-standing, lightweight, and highly conductive ultrathin graphite foam (UGF), loaded with lithium iron phosphate (LFP), as a cathode in a lithium ion battery. At a high charge/discharge current density of 1280 mA g(-1), the specific capacity of the LFP loaded on UGF was 70 mAh g(-1), while LFP loaded on Al foil failed. Accounting for the total mass of the electrode, the maximum specific capacity of the UGF/LFP cathode was 23% higher than that of the Al/LFP cathode and 170% higher than that of the Ni-foam/LFP cathode. Using UGF, both a higher rate capability and specific capacity can be achieved simultaneously, owing to its conductive (～1.3 × 10(5) S m(-1) at room temperature) and three-dimensional lightweight (～9.5 mg cm(-3)) graphitic structure. Meanwhile, UGF presents excellent electrochemical stability comparing to that of Al and Ni foils, which are generally used as conductive substrates in lithium ion batteries. Moreover, preparation of the UGF electrode was facile, cost-effective, and compatible with various electrochemically active materials.