石墨烯改善锂离子电池正极材料LiCoO_2电化学性能的研究

采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯和通过化学还原法还原氧化石墨制得石墨烯,及以石墨烯作为正极材料LiCoO2的导电剂,并研究它们对锂离子电池电化学性能的影响。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果表明,石墨烯的表面褶皱使其能有效地包裹LiCoO2颗粒,形成面接触的导电界面,从而显著提高了导电性。充放电实验表明,石墨烯的加入有利于提高LiCoO2的电化学反应活性、放电容量和高倍率循环性能。相对于传统的炭黑,LiCoO2的放电容量在0.2 C下提高了10 m Ah/g。石墨烯/LiCoO2电池在1C倍率下,循环300次后,放电容量由145.0 m Ah/g衰减到137.8 m Ah/g,放电容量能保持初始容量的95.1%。石墨烯/LiCoO2电池在20 C倍率下的放电容量达到132.1 m Ah/g,是1 C放电容量的91.1%。     

硅负极添加剂对锂离子电池的影响

选用乙炔黑(AB)、SuperP、VulcanXC-72和BP2000四种导电剂, 研究其物化性能及含量对硅电极电化学性能的影响; 探讨了粘合剂种类和用量对硅电极电化学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜对硅电极的形貌进行表征; 采用恒流充放电测试及循环伏安法对硅电极的电化学性能进行测试。结果表明, 导电剂SuperP具有良好的导电性、适中的比表面积(75.8 m²/g)和颗粒尺寸(39.2 nm), 有利于提高硅负极的循环性能及倍率循环性能。采用15wt%的导电剂 SuperP与15wt%的粘合剂CMC所制备的电极循环50次后可逆比容量保持在1143.8 mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiFePO4

一般意义上的电池是由三部分组成的:正极、负极与电解质。对于锂离子电池来讲,锂离子作为电荷载体,承担着传输电能的任务。当电池放电时,锂离子从负极通过电解质流向正极,而充电时则反向流回。如图1所示:锂离子有许多独特的性能,比如质轻、电极电动势低(比标准氢电极低3.04V)等。这些特性使得锂离子电池与其它电池相比具有高能量密度与高工作电压的优势。然而,由于金属锂与空气和水剧烈反应,因此锂离子电池中的电极材料是以将锂离子镶嵌在其它材料中的形式构成的。在晶体学中,客体原子或客体离子移入主晶体结构中的反应多被称作“插入”或…     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型结构的磷酸铁锂（LiFePO4）有望成为一种安全性高、价格低、电化学性能优良的锂离子电池的正极材料。然而由于自身晶体结构的本征特性，LiFePO4具有室温下电子导电率低、离子传导率差等缺点，这已成为限制其应用的最大障碍。通过导电碳包覆及金属或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率已成为锂离子电池材料领域的研究热点之一。在综述了磷酸铁锂改性研究最新进展的基础上，提出了正极材料LiFePO4未来的主要研究发展方向。     

导电剂对锂离子电池性能的影响

综述了锂离子电池电极中添加不同的导电剂对电池性能的影响。用碳黑作为导电剂能明显改善电池的性能；采用具有特殊形状的碳丝则有更好的效果；采用电导率高的金属作为导电剂，可以使电池在大电流充放电时保持高容量和高循环效率；导电剂的含量对电池的性能也有明显的影响，过多则活性剂成分少，容量低；太少则导电性差，电池容易产生极化；导电剂的粒度和分散程度对电池的性能也有重要影响。此外，混料前对导电剂进行一些表面处理也能明显改善电池的循环性能。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO4)有望成为一种安全性高、价格低、电化学性能优良的锂离子电池的正极材料.然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFPO4具有室温下电子导电率低、离子传导率差等缺点,这已成为限制其应用的最大障碍.通过导电碳包覆及金属或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率已成为锂离子电池材料领域的研究热点之一.在综述了磷酸铁锂改性研究最新进展的基础上,提出了正极材料LiFePO4未来的主要研究发展方向.     

动力锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

LiFePO4因具有价格低廉、性能稳定、安全和无毒等优点而备受关注。但LiFePO4电子电导率低、锂离子扩散系数小、低温性能差及振实密度低等缺点限制了其大规模应用。综述了近几年国内外在解决上述问题中的研究进展,包括导电剂包覆与掺杂、控制颗粒形状与粒度、颗粒纳米化、原子掺杂等方法,并展望了LiFePO4正极材料的研究方向和应用前景。     

锂硫电池硫正极材料研究现状与展望

综述了锂硫电池硫正极材料的研究现状。针对锂硫电池目前存在的问题,展望了其发展趋势,并指出硫/有序多孔碳纳米复合材料对提升锂硫电池性能有重要研究价值;同时形成三维空间传导网络的导电添加剂和具有良好粘接性、导电性及电化学稳定性的粘结剂对锂硫电池性能提升也具有重要作用。     

导电剂对锂离子电池性能的影响

综述了锂离子电池电极中添加不同的导电剂对电池性能的影响.用碳黑作为导电剂能明显改善电池的性能;采用具有特殊形状的碳丝则有更好的效果;采用电导率高的金属作为导电剂,可以使电池在大电流充放电时保持高容量和高循环效率;导电剂的含量对电池的性能也有明显的影响,过多则活性剂成分少,容量低;太少则导电性差,电池容易产生极化;导电剂的粒度和分散程度对电池的性能也有重要影响.此外,混料前对导电剂进行一些表面处理也能明显改善电池的循环性能.     

锂离子电池中石墨烯导电剂分散方法的研究进展

石墨烯具有柔性、二维、超薄的结构特性,兼具电导率高、导热性好、力学性能强及化学稳定性良好等物理化学性质,是一种极具潜力的锂离子电池导电剂,石墨烯难以分散的问题是制约其在锂离子电池中广泛应用的重要原因。结合石墨烯的结构特征、衍生物种类及制备方法,从提升石墨烯的浸润性、协同分散以及防止二次团聚等方面,综述了石墨烯导电剂的分散方法,包括化学改性法、原位还原法、复合导电剂法、引入分散剂法以及其它方法,并对未来石墨烯导电剂的应用趋势及研究方向进行了展望。     

锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4的合成及性能研究

采用Pechini法制备了尖晶石LiCr_xMn_2-xO₄正极材料,并用X射线衍射仪、扫描电镜、充放电测试等手段研究了其晶体结构、表观形貌和电化学性能.结果表明,该法制备的尖晶石LiCr_xMn_2-xO₄(0≤x≤0.1)正极材料为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;晶胞参数随着Cr含量的增加而减小,但是Cr掺杂量对于产物的相结构和晶体形貌影响不大;Cr含量的增加使得LiCr_xMn_2-xO₄的比容量减小,但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能.     

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.     

锂硫电池S@pPAN正极用柔性黏结剂研究

硫化聚丙烯腈(S@pPAN)作为锂硫电池正极材料实现了固–固转化反应机制,没有多硫离子溶解现象,但电化学循环过程中出现明显的体积变化,其表界面特性对电化学性能具有重要影响.本研究以单壁碳纳米管(SWCNT)与羧甲基纤维素钠(CMC)复配作为S@pPAN正极黏结剂,调控S@pPAN表界面并缓解充放电过程中的体积变化.在2...     

动力汽车用锂离子电池全生命周期标准体系建设研究分析

当前世界各国都将发展电动汽车作为国家战略,加快推进技术研发和产业化。及时跟进锂离子动力电池技术和市场动态,不断完善相关标准,将为推动我国电动汽车产业化进程起到积极作用。本文分析了我国动力汽车用锂离子电池全生命周期标准的现状和需求,提出了动力汽车用锂离子电池全生命周期标准体系,并给出了意见与建议。     

用作锂离子电池负极材料的包碳螺旋结构碳纳米管

以苯为碳源, 在900 ℃下采用TVD(thermal vapor deposition)法对螺旋结构碳纳米管(Helical carbon nanotubes, HCNTs)进行了包碳修饰, 采用XRD、SEM、TEM、BET 等检测方法对所制备材料进行了表征分析. 包碳后HCNTs的比表面积明显降低. 研究了包碳HCNTs用作锂离子电池负极材料的性能, 结果显示适量包碳不仅提高了HCNTs的首次库仑效率, 而且改善了其循环稳定性和倍率充放电性能. 当TVD包碳45 min、HCNTs增重约220 wt%时, 首次库仑效率从59.2%提高到77.8%, 在1.0C、2.0C、5.0C以及10.0C倍率下的放电比容量分别为265.6、245.7、196.0、163.2 mAh/g, 在10.0C下循环95次后放电比容量保持率为93.3%. 过多的碳包覆虽然会进一步提高材料的首次库仑效率和循环稳定性, 但会导致其倍率性能变差.     

基于BSA-RELM的纯电动汽车锂离子电池SOC估计

提出一种基于鸟群算法优化鲁棒极限学习机的锂离子电池荷电状态估计算法。鲁棒极限学习机克服了极限学习机不能处理异常值的缺点,提高了网络的预测准确率。利用鸟群算法优化鲁棒极限学习机的隐层节点数和调节因子等参数,解决隐层节点数和调节因子等参数难以确定的问题,可进一步提高网络的收敛速度,且利于寻找全局最优值。利用ADVISOR软件采集影响电池荷电状态的主要参数:电流、电压、温度和内阻等进行建模和测试。仿真结果表明,采用鸟群算法优化鲁棒极限学习机比BPNN、RBFNN和FNN的估计误差更小,具有更高的预测精度。     

钾离子掺杂提高锂离子电池正极锰酸锂性能的微观机制

改善尖晶石锰酸锂的大倍率性能是目前锂离子电池的重点研究方向之一。本研究用高温固相法合成掺K⁺的尖晶石锰酸锂, 研究K⁺提高锰酸锂倍率性能的微观机制。结果表明, 尽管随着电流密度增大, 电极的放电比容量下降, 但掺K⁺提高材料的大倍率性能效果显著, 如最佳掺K⁺量(物质的量分数)1.0%时, 在10C (1C=150 mA·g^-1)下比容量提高了一倍, 远高于0.5C下的1.9%。原因在于掺K⁺后, 首先, 锰酸锂的晶胞体积扩大, Li-O键变长, Li、Mn阳离子混排程度降低, 载流子(Mn³⁺)量增多; 其次, 电极极化和电荷迁移阻抗降低, 提高了材料的充放电可逆性、导电性及锂离子扩散能力; 再者, [Mn₂]O₄骨架更稳定, 减小了电化学过程中内应力变化, 抑制了晶体结构变化和颗粒破碎; 最后, 钾离子掺杂使制备过程中材料团聚, 从而减小电解液与电极的接触面积, 减轻电解液的侵蚀, 抑制锰的溶解。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。     

亚磷酸三苯酯作为锂离子电池电解液稳定剂的研究

研究了亚磷酸三苯酯(TPPi)作为锂离子电池电解液的稳定剂对电解液稳定性和电化学性能的影响。在锂离子电池电解液中加入0.1%的TTPi通过常温储存、定期进行取样分析检测电解液的物理指标,并且用储存过的电解液和新配制的不含TPPi的电解液分别制作电池进行电化学性能测试,结果表明,TPPi的加入延长了电解液的保质期且对电池的电化学性能没有负面影响。     

全钒液流电池用石墨-乙炔黑复合电极的研究

用循环伏安法研究了石墨及其与乙炔黑复合所制备的电极在5mol/L H₂SO₄+1mol/L VOSO4溶液中的循环伏安行为, 并用扫描电镜观察了复合材料的表面形貌. 循环伏安结果表明, 石墨对全钒液流电池的正极电对V(IV)/V(V)和负极电对V(II)/V(III)的氧化还原反应具有良好的可逆性, 但氧化还原电流较小; 乙炔黑能够明显提高二电对在石墨上的氧化还原电流. 扫描电镜观察表明, 细小的颗粒状乙炔黑能够均匀地覆盖在片状石墨的表面. 通过比较复合电极的循环伏安行为, 得到用作全钒液流电池的正负极材料的最佳乙炔黑与石墨质量比分别为15:85和4:96.