锂硫电池正极材料研究进展

锂硫电池是一类极具发展前景的高容量储能体系,将是下一代电动汽车以及混合电动汽车的化学能源。通过十余年的研究和开发,虽然对其电化学过程中复杂反应机理还没有完整系统的理论描述,但是围绕锂硫电池的研究取得了很多成果。回顾了过去十余年在锂硫电池正极材料领域取得的研究成果,介绍了锂硫电池正极材料的研究现状,分析了该体系的缺陷和存在的问题,并展望了今后锂硫电池的研究方向。     

电解质组成对锂-硫电池电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电解质的电导率和粘度的测试,研究了电解质对硫电极电化学性能的影响。实验以LiClO4为电解质,选用1,3-二氧戊环(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)、四氢呋喃(THF)三种有机溶剂,配制了三种电解质:1mol/LLiClO4/(DOL THF)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME DOL)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)。比较了这三种电解质在锂-硫电池中的电化学性能,实验结果表明:在配制的电解质中,硫电极在2.3V和2.0V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解质的粘度密切相关。使用1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)的电解质时,硫电极有很好的大电流性能,首放比容量高达860mAh/g,当放电电流密度为0.6mA/cm2时,硫电极的充放电效率超过了80%。     

锂硫电池的研究现状与展望

从电解质体系研制、锂负极改性、硫系正极材料制备等3个方面,介绍了近年来锂硫电池的研究现状,并对发展前景进行了展望.     

粘合剂对硫电极电化学性能的影响

采用恒流放电、循环伏安和交流阻抗等方法,研究了粘合剂聚环氧乙烷(PEO)和水溶性聚合物LA对硫电极电化学性能的影响.当电流密度为0.2 mA/cm2、电极厚度为70 μm时,LA-硫电极的放电比容量比PEO-硫电极高100 mAh/g,放电平台电压高近50 mV.随着放电电流密度或电极厚度的增加,PEO-硫电极极化的加剧程度比LA-硫电极的大;随着电解液的浸润、渗透,PEO-硫电极的阻抗增大,而LA-硫电极的阻抗逐渐减小并趋稳定,这是PEO-硫电极的放电性能不如LA-硫电极的主要原因.     

电解液对硫电极电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电导率和粘度的测试,研究了电解液对硫电极电化学性能的影响。结果表明,在配制的电解液中,硫电极在2.3 V和2.0 V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解液的粘度密切相关。当电解液为1 mol/L LiN(SO2CF3)2/1,3-二氧戊环(DOL) 乙二醇二甲醚(DME)(50∶50,体积比)时,在室温、0.4 mA/cm2的电流密度放电时,硫电极的首次放电比容量达1 050 mAh/g,第50次循环,放电比容量仍维持在600 mAh/g以上。     

高性能锂硫电池正极复合材料研究现状

锂硫电池具有理论比容量高（1 675 mA·h/g）、硫资源丰富、环境友好无毒和价格低廉等优点,是下一代二次电池的研究重点。单质硫作为锂硫电池正极材料时,其导电性差、中间产物溶解及放电过程体积膨胀导致的电化学性能衰减,严重制约着锂硫电池的商品化。对单质硫进行复合是目前主要的改性方法和研究热点。综述了吸附型、包覆型和多元复合型等多种硫基正极复合材料的研究现状,分析了复合材料微观结构对其电化学性能的影响,并展望了硫基正极复合材料及锂硫电池的发展前景。     

聚合物电解液添加剂对锂硫电池性能的影响

采用聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物电解液添加剂,通过充放电测试研究了这些添加剂对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,添加2%(质量分数)电解液添加剂PVP能有效提高锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到50.8%,首次循环库仑效率由60.2%提高到95.3%。     

高比能锂硫二次电池用电解质研究进展

当今锂硫电池由于其高理论比能量而得到了越来越多的关注.电解质作为锂硫电池的重要组成部分,其性能优异程度对提高电池的综合性能具有重要的作用.简要介绍了锂硫电池体系的主要问题及对策;对该电池体系用电解质的国内外研究进展进行了详细的阐述,尤其是液态电解质;对上述电解质的发展前景进行了展望.     

锂硫电池负极研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2 600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注。但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题。同时,负极锂在电池循环过程中也不可避免存在锂枝晶等问题,对锂硫电池负极保护技术进行了详细的综述,最后对负极的发展前景进行了展望。     

锂硫电池复合正极材料的制备及性能研究

以3-丁基噻吩作为导电聚合物,三聚硫氢酸作为交联剂,采用自由基法制备环状结构锂硫复合正极材料。用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪和扫描电镜来表征材料的结构和形貌,结果表明,复合材料形成了明显的环状结构,相互间结合紧密,硫含量大约为质量分数60%。电化学性能测试表明,当电流密度为167.5 mA/g时,电池的首次和第100次放电比容量分别为1 356和910 mAh/g;当电流密度增加到3 350 mA/g时,放电比容量仍然有498 mAh/g,说明制备的复合正极材料大倍率电化学性能好,具有强的结构稳定性。     

锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的研究现状

介绍了锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4)的结构及充放电特性,评述了合成Li2FeSiO4的方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、微波法、水热法和水热辅助溶胶-凝胶法等.介绍了提高Li2FeSiO4电化学性能的研究,包括碳包覆、金属离子掺杂、形貌控制和高于1个Li+脱嵌的研究等.反应机理及实现高于1个Li+...     

电池用铝合金负极的热处理研究现状

介绍了热处理对铝负极极化性能、耐腐蚀性能、合金元素分布及微观结构的影响,指出随着合金元素种类及用量的变化,热处理效果将有所差异;对铝合金采用适当的热处理方法及控制条件,可改善电化学性能,减轻极化与自腐蚀。     

锂/亚硫酰氯电池的研究现状

锂/亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池具有比能量高、工作电压高、贮存寿命长、工作温度范围宽、成本低等优点.对近几十年Li/SOCl2电池的电化学性能、安全及电压滞后等方面的研究状况进行了综述.     

锂离子电池电解质锂盐的研究进展

按照锂离子电池对电解液的要求,即较高的离子电导率、良好的热稳定性、较低的化学活性和优良的环境适应性,总结了锂离子电池电解液中无机锂盐和有机锂盐的研究进展,对未来的锂盐发展进行了展望。     

锂硫电池过渡金属氧化物/碳/硫正极

提出了由金属-有机骨架材料(MOF)衍生的菱形十二面体NiO-NiCo2O4空心多面体结构包覆还原氧化石墨烯(rGO)作为硫载体的设计方案,极性金属氧化物可以有效吸附多硫化物,抑制穿梭效应,空心结构可以有效缓解电极反应过程中的体积变化,rGO的引入可有效提高电极材料的电导率,促进正极硫的充分反应,进而提高硫的利用率,提...     

锂离子电池用电解质掺铝磷酸钛锂的研究现状

综述无机固体电解质和NASICON型体系的基础理论,重点介绍掺铝磷酸钛锂(LATP)的制备和掺杂改性研究进展,展望无机固体电解质LATP的发展趋势。LATP的室温离子电导率可超过10~(-4)S/cm,具备实际应用的水平;电极材料与固体电解质固固界面阻抗较大,倍率性能相对较差。     

铅炭电池的研究现状

综述了铅炭电池电极结构、负极炭材料及运行制度等的研究现状.介绍了混合电动车运行模式下铅炭电池的改进方向,讨论了炭材料对负极活性物质内阻、极化等的影响和作用机理,以及负极添加剂对电池电化学行为和循环性能的影响.     

HEV用MH/Ni电池系统的研发现状

综述了混合动力电动车(HEV)用氢镍(MH/Ni)电池系统的国内外发展状况.对现阶段国内相关系统有待进一步改善的电池一致性、超高功率充电接受、荷电态(SOC)精确估算和价格等进行了分析.