锂离子电池电解液负极成膜添加剂的研究进展

解决锂离子电池电极材料和电解液相容性的关键是形成稳定且Li⁺可导的固态电解质界面膜(SEI膜),因此,对优质负极成膜添加剂的研究成为锂离子电池研发中的一个热点。本文综述了锂离子电池电解液成膜添加剂的作用原理,具体介绍了各类负极成膜添加剂的研究现状,从成膜反应机理和理论计算方面详述了近几年来负极成膜添加剂的研究进展。分析了所存在的问题主要是如何快速地挑选出更适宜、更高效的成膜添加剂,并指出了成膜添加剂未来的发展趋势为:①研究各添加剂与电解液的反应机理,着重开发对锂离子电池副反应小的负极成膜添加剂;②通过选择两种或两种以上的添加剂的协同作用,以弥补一种添加剂的不足;③提高无机成膜添加剂在电解液中的溶解度。     

锂离子电池硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术,能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量,得到广泛关注,但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果,是电解液体系不可缺少的部分,具有“用量小,见效快”的特点,通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面,改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展,对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述,并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后,针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结,并展望了未来的研究方向。     

锂离子电池电解液防过充添加剂研究进展

综述了锂离子二次电池防过充添加剂的原理及分类。氧化还原对添加剂包括金属茂化合物、聚吡啶络合物、噻蒽及其衍生物、茴香苯及其衍生物、茴香醚及其衍生物等;电聚合添加剂包括联苯、环己苯、酯类及其衍生物、N-苯基等。介绍了这两类添加剂的过充保护机理和相关性能,展望了防过充添加剂的发展趋势。     

锂离子电池电解液及功能添加剂的研究进展

从电解液的组成和功能添加剂两大方面,综合阐述了锂离子电池电解液的研究进展。在电解液组成方面,找到具有高的介电常数和能在石墨类电极表面形成有效SEI的有机溶剂,并且找到具有良好电导率、稳定电化学性能的电解质。而电解液功能添加剂方面,重点研究是找到改善电池安全性能的添加剂。     

锂离子电池安全添加剂的研究进展

锂离子电池具有高能量密度和良好的循环性能,是目前最为理想的动力电源储能体系。然而,由于大容量和高功率锂离子电池技术尚未成熟,存在安全隐患,导致其商业化应用受到了很大程度的限制。锂离子电池的安全问题主要有机械力破坏、异常充电、气体积聚和热失控等,本文分析了上述危险因素产生的原因以及抑制的方法。在这些增强电池安全性的方法中,使用安全添加剂是最为经济有效的手段,但要在电解液中找到一种对电池具有高安全性能且不牺牲其他性能的实用添加剂并不容易,未来同时具备多功能的添加剂将会是对电池性能提升最有希望的研究方向。本文分析了成膜添加剂、阻燃添加剂和防过充添加剂的作用机理,并对相关领域的发展方向进行了展望。     

聚合物锂离子电池的研究进展

介绍了聚合物电解质的开发过程、分类、导电机理和研究方法以及聚合物电解质存在的问题.综述分析了提高导电聚合物电解质离子电导率的途径,并讨论了今后聚合物电解质的发展方向.     

锂离子电池及其电解液

概述了锂离子电池与传统的镍镉（Ni/Cd）、镍氢（Ni/MH)电池性能的比较，着重论述了锂离子电池电解液中的导电锂盐和有机溶剂，并介绍了锂离子电池工业的现状和对前景的展望。     

电解液对锂离子电池性能的影响

锂离子电池的性能与电解液有着密切的关系。电解液的组成主要是:有机溶剂、锂盐、添加剂。本文综述了电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响规律;探讨了电解液量对锂离子电池性能的影响以及不同正极材料锂离子电池对电解液量的需求。     

硅烷添加剂在锂离子电池电解液中的应用

硅烷添加剂因具有高热稳定性、低可燃性、无毒性、高电导率和高分解电压等优点,近年来成为了锂离子电池电解液新型添加剂的研究热点。本文重点介绍了在硅烷电解液添加剂中Si—O结构、Si—N结构所发挥的作用以及机理,最后对硅烷添加剂的进一步研究趋势和应用前景进行了展望。     

有机电解液在锂离子电池中的充放电机理

讨论了锂离子电池充放电过程中有机电解液的电化学行为,研究发现,有机电解液会在电极活性材料表面发生电化学反应而形成聚合物钝化层(SEI膜),其厚度和疏密性与电解液的组成及充放电制度有关;其组成和电化学性能还将直接影响锂离子电池的充放电容量和循环寿命。通过改变电解液的导电锂盐成分、有机溶剂组成和加入极性添加剂等方法可优化电解液的电化学特性,从而可有效控制该钝化层的成膜过程、膜组成与膜结构,提高锂离子电池的充放电及循环性能。     

锂离子电池电极材料SEI膜的研究概况*

综述了锂离子电池电极材料表面的“固体电解质界面膜”（SEI 膜） 的成膜机理及研究概况,并分析了电解液、温度和电流密度对SEI膜形成过程的影响;在此基础上,对SEI膜的改性（主要包括电极材料的改性和添加电解液添加剂）进行了分析,认为SEI膜的研究将对电极材料和电解液添加剂的改进研究产生重要影响。     

磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性研究

在锂离子电池使用过程中磷酸铁锂正极材料会与电解液发生许多副反应,导致铁的溶解,造成正极材料与电解液相容性差。为了研究磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性及其对电池搁置性能的影响,先利用电感耦合等离子发射光谱对不同磷酸铁锂正极材料在不同电解液中的溶铁量进行了表征,后又对制备的电池进行了常温及高温搁置性能测试。结果表明：磷酸铁锂正极材料对电解液具有选择性,并且正极材料在电解液中的溶铁量越大,其相容性越差,对锂离子电池性能影响越大。     

锂离子电池产业分析及市场展望

得益于多年培育,当前中国锂电池产业链发展齐全,电池技术进步明显,锂电市场增长迅速,行业迎来更多的发展机遇。一方面,作为国家鼓励发展的行业,锂电池产业受政策和技术进步等推动而发展迅速;另外一方面,锂资源等问题也制约着锂电池产业的发展。通过研究相关文献等对锂离子电池技术发展和产业链进行了介绍,对影响锂电池产业发展的重要因素包括政策、技术发展、成本及锂资源等进行了论述,并结合相关数据对全球锂电池市场发展进行了展望,未来3 a全球锂电池市场将继续保持较快增长并有望迎来“TWh”（“亿千瓦时”,即1 000 GW·h,下同）时代。指出在锂电池性能、回收、行业标准化和能源生产端等方面的不足,建议加大研究力度和探讨适宜政策促进行业规范化,提醒需谨慎防范短期发展过热和产能过剩。     

锂离子电池正极材料技术进展

概述了国内外近30 a有关锂离子电池正极材料的研究进展以及笔者在锰系正极材料方面的研究结果; 比较了几种主要正极材料的性能优缺点;阐明了正极材料发展方向。近期镍钴锰酸锂三元材料将逐步取代钴酸锂,而改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料以及两者的混合体将在动力型锂离子电池中获得广泛使用。在未来5~10 a,高容量的层状富锂高锰型正极材料或许会是下一代锂离子电池正极材料的有力竞争者。     

荧光聚氨酯固态锂电池电解质的制备及性能

以聚碳酸酯二元醇(PCDL)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为主要原料,1,4-丁二醇(BDO)和荧光小分子二元醇N,N-二羟乙基苯胺-β-三联吡啶(TPPDA)为扩链剂,制备了一种热塑性荧光聚氨酯,其与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)共混制备了荧光聚氨酯电解质(FPU)。采用傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪、拉伸测试仪、同步热分析仪、电化学工作站和电池测试仪对制备的电解质进行了结构、光学性能、力学性能、热稳定性能和电化学性能的测试与分析。结果表明,随着膜内LiTFSI质量分数的增加,荧光强度增大;LiTFSI质量分数为30%制备的荧光聚氨酯电解质膜(FPU-3)拉伸强度达到4.5 MPa,电导率达到1.03×10~(–4) S/cm;采用LiTFSI质量分数为30%的荧光聚氨酯电解质膜与磷酸铁锂正极和锂金属负极组装的全固态电池表现出良好的倍率与循环性能,在80℃、0.2 C和1.0 C倍率下首次放电比容量分别达到164和112 mA·h/g。     

锂离子废电池资源化技术进展

介绍了锂离子电池的结构。分析了锂离子电池中各种材料的物理化学性质。综述了近年来锂离子废电池的资源化处理技术的国内外研究进展。重点分析了各种综合回收处理方法的工艺特点。估算了处理成本和利润。阐述了锂离子电池的资源化处理技术今后的发展方向。     

溶胶-凝胶法制备新型锂离子负极材料MnV2O6

偏钒酸锰MnV2O6具有特殊的钛铀矿结构,被认为是最有希望成为锂离子电池的负极材料之一.采用溶胶-凝胶法制备出的MnV2O6,对其结构和形貌进行表征,结果表明所制得的样品结晶度高,无杂相,颗粒粒径较均匀.     

热力学研究在锂离子电池回收中的应用

废旧锂离子电池的回收是近年来资源回收研究领域的热点,但相关回收体系的理论基础研究仍然较为薄弱。其中在热力学研究方面,研究者们大多仍以经典冶金物理化学理论为指导,并借助E-pH图、优势区域图等方法开展研究。本文对该领域已有的较为典型的热力学研究进行综述,详细阐述了热力学研究对废旧锂离子电池常规回收工艺的指导作用以及对三元正极废料选择性提锂、磷酸铁锂正极废料选择性提锂和失效电池材料再生修复等新技术开发的启发性作用。同时,基于对现有锂离子电池回收体系热力学研究的总结和评述,指出了未来锂离子电池回收体系热力学研究亟待解决的关键问题和发展方向。     

锂离子电池电解质盐四氟硼酸锂的制备与表征

四氟硼酸锂由于具有良好的热稳定性,对环境水分不太敏感而成为锂离子电池电解质研究的热点。介绍了四氟硼酸锂电解质材料的性质,综述了气-固反应法、水溶液法、非水溶剂法及氟化氢溶液反应法等四氟硼酸锂的制备方法。同时阐述了红外光谱分析法、X射线分析法、离子色谱分析法、热分析法及电化学性能分析法等四氟硼酸锂的表征技术,并提出了四氟硼酸锂作为锂离子电池电解质的研究与开发方向。