高温锂离子电池用混盐电解液体系

正极电解质相界面(CEI)膜会影响锂离子电池的高温性能。商用电解液在高温下的热稳定性差,形成的CEI膜不够稳定,易导致电池失效。以热稳定性及成膜性能良好的双三氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)为锂盐,EC+EMC(体积比3∶7)为溶剂,构建电解液体系,考察制备的LiCoO₂/Li半电池的电化学性能。在70℃下,LiCoO₂/Li半电池在0.5 mol/L LiTFSI+0.5 mol/L LiODFB基电解液体系下,以1.0 C在2.7～4.2 V循环,首次放电比容量为131.2 mAh/g,循环100次的容量保持率为90.8%。这得益于电解液体系生成了均匀、致密且具有良好离子电导率的CEI膜。     

低温钠离子电池有机正极与电解液的兼容性

钠离子电池电极材料和电解液的发展越来越成熟，但低于0℃环境下的性能仍不理想，其中，电极/电解液界面的稳定性会在很大程度上影响低温下电池内部的动力学过程。选用苝3,4,9,10-四羧基二氢化物作为正极材料，搭配3种普适性的电解液组装半电池，进行不同温度下的性能测试。电解液为1 mol/L NaClO₄/EC+PC(体积比1∶1)+5%氟碳酸乙烯酯(FEC)的半电池在常温与低温下均具有较好的电化学性能，并具有高的氧化还原稳定性和低的电荷转移电阻，-20℃下，以50 mA/g的电流在1.5～3.5 V循环50次，可保持94.5 mAh/g的比容量，说明电解液与电极之间的兼容性较好。     

碱性固态Zn/MnO2电池研究

为解决碱性锌锰电池体系存在的电解液易泄露、加工封闭难等问题,利用溶剂浇铸法制备了PVA-KOH-H2O碱性固态聚合物电解质(ASPE),通过XRD、循环伏安及交流阻抗测试对ASPE样品进行表征.结果表明:ASPE具有良好的导电性(室温电导率达10-2S/cm)及较宽的电化学稳定窗口(相对于不锈钢电极,其电压稳定窗口为2.0 V).Zn|ASPE|MnO2模拟电池以1 mA恒电流放电至0.9 V,放电容量达210 mAh/g.     

LiBF_4/LiODFB混合盐电解液的低温性能

研究四氟硼酸锂(LiBF_4)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池时的低温-20℃性能。探讨电导率与电解液组成、温度的关系;通过循环伏安、充放电、倍率性能及电化学阻抗谱(EIS)测试,比较不同电解液体系中LiFePO_4正极在25℃和-20℃的放电比容量、循环稳定性等。在25℃和-20℃下于2.5~4.2 V充放电,LiFePO_4电极在LiBF_4/Li ODFB基电解液体系中的电化学性能较好:在25℃时以1.0 C倍率充放电,混合盐基电解液电池的首次放电比容量为140 m Ah/g,优于六氟磷酸锂(Li PF6)基电解液的130.5 m Ah/g;-20℃时0.1 C倍率下,首次放电比容量为101.7 m Ah/g,100次循环的容量保持率为86.62%,优于Li PF6基电解液的97.4 m Ah/g和60.57%。     

圆柱形LiFePO4锂离子电池高温循环失效分析

研究商用15 Ah圆柱形LiFePO₄锂离子电池高温(55℃)循环老化的衰减机理,主要分析循环后电池负极片出现的波浪形异常区域。通过SEM、X射线能量色散谱(EDS)、XRD和傅里叶红外变换光谱(FT-IR),分析相关区域的形貌、结构及组分。对石墨/Li半电池进行充放电和电化学阻抗谱(EIS)测试,研究该区域的电化学性能。异常区域被富含F、P、S和O元素的副产物覆盖,该沉积层增大了石墨嵌脱锂的阻抗,降低了负极的比容量。高温循环加速负极表面的副反应,覆盖在负极表面的副产物导致该区域出现,是电池高温循环容量衰减的原因之一。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

FEC对不同混盐电解液体系的影响

少量添加剂的使用，可以改善锂离子电池的低温性能。采用不同锂盐[四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)]及添加剂[氟代碳酸乙烯酯(FEC)],与溶剂EC+PC+EMC+EA(体积比1∶1∶1∶2)构建电解液体系，对LiCoO₂/Li半电池进行测试，考察电池的首次充放电、倍率及循环性能，循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等。FEC最佳加入量为3%(质量分数)。在-20℃下，0.5 mol/L LiBF₄+0.5 mol/L LiODFB/PC+EC+EMC+EA+3%FEC体系组装的电池，以0.1 C在2.7～4.2 V循环50次后，放电比容量为113.5 mAh/g,容量保持率为96.34%,高于未添加FEC电解液组装的电池。添加一定量FEC,有利于提高该电解液体系电池的放电比容量及低温下的循环稳定性。     

电解液对不同结构氟化碳材料性能的影响

分别使用两种结构不同的氟化碳材料(CF_x-A、CF_x-B)，电解液LiPF₆、LiBF₄以及锂带制备5 Ah的18650型圆柱电池，利用XRD、SEM、EDS等测试技术对材料的形貌结构进行表征分析，并对电池进行恒功率恒流放电测试，研究了不同的电解液、氟化碳材料、环境温度和高温贮存时长对电池电化学性能的影响。试验结果表明，LiBF₄与氟化碳材料的匹配协同效果较好，但LiBF₄性能的发挥受温度影响较大，环境温度从50℃下降到-20℃时，比容量下降约25%～35%。相较于CF_x-A,CF_x-B的层间距和比表面积较大，Li/CF_x-B电池具有更高的放电电压，较好的倍率性能，但容量偏低；而Li/CF_x-A电池的放电平台更平稳、容量更高、高温贮存性能更好，但倍率性能较差。     

锂离子电池电解质LiBC_2O_4F_2的合成与电化学性能

以草酸锂和三氟化硼乙醚溶液合成了草酸二氟硼酸锂(LiBC2O4F2),并用碳酸二甲酯溶剂进行萃取和重结晶对其提纯。LiBC2O4F2基电解液能钝化集流体铝箔,从而抑制了电解液溶剂的氧化。电化学测试结果表明:使用1.0mol/LLiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池首次放电比容量为110.2mAh/g,而使用1.0mol/LLiPF6基电解液时放电比容量为121.1mAh/g,但LiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池在室温和高温(60℃)的循环寿命比LiPF6基电解液好,且具有优良的低温放电性能。     

不同温度烧结制备Li[Li_(0.17)Ni_(0.17)Co_(0.10)Mn_(0.56)]O_2

将共沉淀反应与高温固相烧结相结合制备富锂层状正极材料Li[Li0.17Ni0.17Co0.10Mn0.56]O2。用XRD、SEM、充放电和电化学阻抗谱(EIS)等方法研究烧结温度对产物电化学性能的影响。在850℃下烧结得到的材料,循环性能和倍率性能良好。以0.05 C(1.00 C=250 mA/g)的电流在2.0~4.6 V放电,样品电池的首次放电比容量可达260.5 mAh/g。     

氟化磷酸酯对锂/氟化碳电池放电性能的影响

合成了一种氟化磷酸酯,通过核磁共振(NMR)分析结构,研究合成的氟化磷酸酯对锂/氟化碳电池电化学性能的影响。在合成的氟化磷酸酯电解液体系中,常温0.02 C放电比容量为816 mAh/g,2.00 C放电比容量衰减至435 mAh/g;高温55℃时,0.02 C放电比容量为869 mAh/g,2.00 C放电仍可保持在758 mAh/g。     

共沉淀结合高温烧结法合成Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2

以金属硫酸盐为原料、Na_2CO_3为沉淀剂、NH_3·H_2O为络合剂,采用共沉淀结合高温烧结法合成锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:在800℃下烧结10 h可获得颗粒分布均匀、层状结构明显且电化学性能良好的产物。在2.0~4.8 V充放电,电流为30 mA/g时的最高放电比容量为247.4 mAh/g;电流为300 mA/g时,首次和第50次循环的放电比容量分别为199.3 mAh/g、190.4 mAh/g。     

锂氟化碳电池电解液研究

对氟化碳电池电解液的配制及使用进行了研究。使用两种醚类溶剂DME、THF和两种砜类溶剂TMS、DMSO等,锂盐为LiBF_4、LiClO_4、Li N(SO_2CF_3)_2等,组成单溶剂电解液,进行电化学阻抗、线性扫描及电性能测试,其中LiTFSI-THF电解液所制备的电池以0.1 C放电,比容量为856.9 mAh/g,接近理论容量;LiClO_4-DMSO电解液以0.1 C放电,放电平台达到2.7 V。以VC、FEC作为添加剂使用,提高了电池的放电容量。     

电解液添加剂对高镍锂离子电池性能的影响

研究碳酸亚乙烯酯（VC）、1,3-丙烷磺酸内酯（PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）和硫酸乙烯酯（DTD）等添加剂在高镍[n（Ni）≥80%]正极材料锂离子电池中的应用效果。对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）|SiO_x/石墨软包装电池和Li|SiO_x/石墨扣式电池进行电化学性能、化成产气及负极界面形貌等分析。除PS外的添加剂,均不影响SiO_x/石墨电极的初始容量;VC、PS会增大SiO_x/石墨界面阻抗。VC、PS和FEC可减少软包装电池的化成产气,而DTD化成产气明显偏多,且主要为烷烃。使用FEC的电池,常温和低温倍率性能最好,25℃和-20℃放电容量,在0.5 C时为标称容量的92.0%和68.2%,在2.0 C时为75.2%和21.5%。使用FEC的电池在高温60℃下存储14 d,容量恢复率和保持率分别为63.3%和48.5%,电压降为2.7%;使用DTD的分别为72.4%、63.6%和1....     

正极集流体铝箔高温预处理的耐蚀性研究

研究了锂离子电池正极集流体铝箔的耐腐蚀性能。将厚度为30μm的商业铝箔集流体分别在250℃和400℃下进行了高温热处理,并采用循环伏安扫描、电化学阻抗、计时电流等电化学方法研究了处理前后的铝箔预在BLE-802电解液体系中的耐蚀性能。研究结果表明经过250℃热处理5 h和400℃热处理2 h后的铝箔在电解液体系中耐蚀性能明显提高。     

石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池储存后的衰减机理

用充放电测试、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线能谱(EDX)等方法,研究了石墨/Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电池高温储存后的性能变化.在55℃下储存后,Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极的容量衰减较大,同时阻抗增大,动力学性能下降.储存后的容量衰减...     

用LiBC_2O_4F_2电解液的锂离子电池的电化学性能

研究了使用草酸二氟硼酸锂(LiBC2O4F2)电解液的锂离子电池的电化学性能.循环伏安曲线和交流阻抗谱表明:电池的可逆性优良,电荷转移电阻较低.充放电测试表明:电池的首次充放电比容量较高,循环性能优良,在25 ℃时,0.2 C首次充、放电比容量分别为135.9 mAh/g和125.4 mAh/g;在25 ℃和60 ℃时,第50次0.5 C循环的容量保持率分别为98.7%和92.5%.     

γ-丁内酯基电解液中Li2CO3添加剂的电化学行为

研究了固体添加剂Li2CO3用于锂离子电池"-丁内酯基(GBL)电解液时的电化学行为。发现Li2CO3提高了石墨电极的首次放电容量和循环性能。采用1mol/LLiPF6/(EC DMC GBL)(体积比为4∶4∶3) 0.05mol/LLi2CO3电解液的软包装锂离子电池,首次放电比容量为142.6mAh/g、1C循环200次后的比容量保持率为88.6%。以交流阻抗法和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)方法分析了Li2CO3对SEI膜的影响,结果表明,Li2CO3添加剂促进了SEI膜的形成,降低了SEI膜的阻抗,减少了GBL基电解液的分解,增大了SEI膜中Li2CO3的含量。     

全钒液流电池的容量恢复与保持

电解液的性能和充放电期间的行为会影响全钒液流电池的性能和系统成本。电池运行时,正负极电解液穿过离子交换膜的迁移会导致电解液体积失衡,引起电解液容量损失,限制放电容量、削弱循环稳定性、减少寿命。通过实验探索电解液在充放电过程中的迁移规律,使用二水合草酸作为还原剂还原正极侧过量的VO₂⁺,将衰减失效电解液的容量恢复至初始容量的94.33%。改善储液罐设计,当电解液体积向正极侧偏移5%时,进行手动溢流操作,以100 mA/cm²在1.0～1.7 V循环100次后,电池的放电容量保持率为88.08%。     

电解液用量及负极添加剂对锌镍电池的影响

考察了六次甲基四胺(HT)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、亚硫酸钠(Na2SO3)作为负极添加剂对密封AA型锌镍电池充放电、循环和自放电性能的影响,以及电解液用量对电池循环性能的影响。锌负极中同时加入SDBS、CTAB、Na2SO3的电池,第50次循环(1.0C恒流充放电)的放电容量为设计容量(400 mAh)的87.8%,常温存放28 d后和50℃下存放7 d后的放电容量分别为331.00 mAh和309.10 mAh,是设计容量的82.8%和77.3%。对于设计容量为400 mAh的电池,电解液的较佳用量为2.5 g。