固体电解质在锂空气电池中的应用

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。     

矿物电解质及其固态电池

蒙脱石型天然矿物经纯化,离子交换以及有机化,形成有机化锌蒙脱石或有机化锂皂石,用其作为固态电池的隔膜所制得的R6固态锌锰电池或CR2032固态锂锰电池,具有较为稳定的工作电压,而且没有电解质泄漏。     

M型固体电解质电池(下)

4 M型固体电解质电池 4.1 扣式固态电池 电池的组装:将阳极(经过表面处理的金属片或金属粉)、MSSE及复合阴极依次装入模具内,在3—4t/cm~2压力下成型,然后装在不锈钢或有机玻璃壳体内,加上集电极,密封后即成实验电池。 电池结构:Me|MSSE|复合阴极|集电极 表4 几种扣式固态电池的规格性能     

三价离子取代NASICON型固体电解质的制备及其性能

采用磷酸溶液法制备了Li_(1.3)Y_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LYTP)、Li_(1.3)La_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LLaTP)、Li_(1.3)In_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LInTP)三种NAS ICON型固体电解质。讨论了粉末烧结温度、电解质片烧结温度对电解质电导率的影响,结果表明:当电解质粉末的烧结温度为800℃、电解质片的烧结温度为900℃时,所制备电解质的电导率最大,电导率分别为1.85×10~(-4)、1.82×10~(-4)、1.27×10~(-4)S/cm。以制得的LYTP电解质片为电解质,LiFePO_4为正极,组装了固态电池,电池在60℃充放电时,1 C下循环100圈的容量保持率为85%。     

锂离子电池聚合物电解质的改性研究进展

介绍了锂离子电池聚合物电解质的研究现状,评述了聚合物电解质的特点和性能,指出了目前存在的问题和发展趋势,重点从聚合物结构的改性、微孔体系、纳米复合体系及锂盐的改性4个方面介绍了聚合物电解质的最新改性研究进展。     

基于LLZTO固态电解质的固态锂金属电池

有机液态电解质具有可燃性,存在起火甚至爆炸等安全隐患,有限的电化学窗口限制了锂金属负极和高电压正极的应用。采用固态电解质代替电解液和隔膜,有望解决安全问题,更宽的电化学窗口可匹配锂金属负极和高电压正极,较大幅度地提高电池的能量密度。采用高温固相法合成具有高离子电导率(8.14×10^-4 S/cm)的锂镧锆钽氧(LLZTO)固态电解质。基于LLZTO电解质组装匹配镍锰酸锂(LNMO)高电压正极的锂金属电池,以0.05 C的倍率在3.5～5.3 V充放电,能稳定循环超过50次,放电比容量保持在100～120 mAh/g之间。     

低温固体氧化物燃料电池研究进展

题记:清华大学毛宗强教授作为本刊的编委,多年来始终支持着本刊的发展,不断给予本刊建设性和指导性的意见与建议。本期我们约请他为读者撰文介绍了低温固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展趋势,从电池结构、电池材料和产业现状等诸方面说明其进展。低温SOFC已经突破传统的管式和平板式结构,出现直径为毫米级的微管式SOFC、金属支撑的平板式SOFC以及单气室SOFC。低温SOFC可以直接操作天然气、煤气、生物质气、甲醇、乙醇和氨水等燃料,因此本文特别关注600℃以下的低温SOFC,认为其最有市场前景,希望能引起我国同行的关注     

基于LiFePO4的高容量固态锂离子电池的设计

通过在磷酸铁锂(LFP)正极浆料里加入基于PEO的固态电解质浆料,使得固态电解质浆料在正极片里均匀分布,减小锂离子传输距离,改善界面阻抗,从而提升固态电池的容量与安全性能。结果表明当LFP/导电炭黑/PVDF质量比为4.5/0.25/0.25时,扣式固态电池容量可达162.1mAh/g,60℃条件下循环50次后仍有96.2%的容量保持率。     

含锌的分子筛型固体电解质的研究

本文在文献[6]的基础上,通过扩散的方法在4A分子筛中添加ZnCl_2和NH_4Cl,制备了一种含锌的分子筛型固体电解质Zn-MSE。由于其中含有超量的正、负离子并控制了适当的含水量,故Zn-MSE的电导率σ在室温下(12—14℃)达到了10~(-3)Ω~(-1)Qcm~(-1)的数量级。用Zn-MSE组装成的全固态Zn/MnO_2电池具有较优的性能。     

碱性电池用准固态聚合物电解质膜

用乳化浸溃的方法,由交联聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、氢氧化钾和水制备了准固态复合聚合物电解质(QSPE)膜.QSPE膜的室温离子电导率可达10-3S/cm数量级,可作为固态碱性电池的隔膜使用.研究了其组成、无机盐和纳米CeO2添加剂对QSPE膜离子电导率的影响及电解质膜的热稳定性.添加Na2SO4或1.0%的纳米CeO2,可使膜的离子电导率在55℃时,提高到10-2S/cm数量级;添加无机盐或纳米CeO2,膜的热稳定性较好.     

锂空气电池复合电解质电化学性能研究

采用LiPF_6与EC/EMC/DMC作为锂空气电池电解质主体,并分别加入LiTFSI和LiBF_4锂盐制成复合电解质材料,组装成锂空气电池,通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等方式研究复合电解质的电化学性能。结果表明,LiPF_6+LiBF_4与EC/EMC/DMC体系复合电解质表现出较优的电化学性能,在0.10 mA/cm~2电流密度下电池首次放电比容量为3 163 mAh/g,能量密度7.98 m Wh/cm~2。     

锂/钠离子电池材料的固体核磁共振谱研究进展

深入全面理解锂/钠离子电池材料的静态结构及演化过程是提升电池材料性能的关键因素,在材料结构的各种表征方法中,固体核磁共振波谱(SS NMR)技术是获取电池材料局域结构以及微观离子扩散动力学等定量信息的一个重要表征手段。到目前为止,人们通过SS NMR技术在获取与分析电池电极/电解质材料的离子占位,充放电过程中材料的结构演化以及微观离子扩散动力学过程如离子传输路径与离子扩散系数等信息上已取得重要的研究进展,进而为理解分析电极材料的储锂机制,电池材料的构效关系乃至电池的衰减机理等方面提供了重要实验数据。结合课题组的研究工作,综述了近三年来SS NMR技术在锂/钠离子电池电极和固体电解质材料研究以及核磁共振成像技术在电池领域的应用研究进展。     

NASICON型固态电解质LATP电化学性能及稳定性

NASCION型磷酸钛铝锂Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(LATP)作为一种低成本、高锂离子电导特性的无机固态电解质材料,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。基于LATP固态电解质在正极材料及隔膜包覆领域的潜在应用,对其电化学性能及充放电结构变化过程进行全面评价。结果表明,LATP在锂离子电池体系中循环稳定性较差,充放电循环容量迅速衰减,导致这一现象的原因在于,LATP储锂容量的主要贡献来源于Ti⁴⁺/Ti³⁺的价态变化,但是该过程并不完全可逆,使得储锂容量骤降。同时,LATP会与电解液中含氟组分反应生成TiF₃,使得Ti³⁺向电解液中溶出。但是,在循环后LATP导电性有所增强,可能得益于材料表面形成的电子导电层,该特性将有助于其在正极材料表面包覆应用领域的性能发挥。因此,针对LATP在实际电池体系中的应用开发,未来仍需评估LATP结构变化对电池性能的影响,在充分发...     

电池及电池材料近期进展

本文综述了1992年以来电池及电池材料的进展,文中特别注意了二次电池及复合电池材料的迅速发展。     

铝/空气电池进展(上)

本文论述了铝/空气电池的工作原理、优势、应用以及包括负极材料、正极材料和电解液等方面的研究进展,最后论述该种电池的发展前景。     

锂离子电池用聚丙烯腈基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是解决商业化锂离子电池安全性问题的一条有效途径。聚合物聚丙烯腈（PAN）耐热性高且电化学稳定性好,是一种有发展潜力的凝胶聚合物电解质骨架组分。本文首先指出了PAN为基体的凝胶聚合物电解质主要存在的问题;接着综述了几种当前存在的基于PAN基的凝胶聚合物改性的制备方法,包括聚合物基质改性法、无机纳米粒子复合改性法、离子液体改性法和制膜工艺改性法等,并对PAN基凝胶聚合物电解质的可持续性发展进行了展望。     

MH-Ni电池隔膜空心阴极远区等离子体改性

利用空心阴极远区等离子体技术对MH-Ni电池隔膜进行改性处理,研究了等离子体处理条件对隔膜性能的影响.采用了红外光谱和SEM对处理前后隔膜表面的化学组成进行了表征分析,通过电化学性能测试,测定了处理前后隔膜电化学性能的变化.结果表明,通过空心阴极远区等离子体改性处理,在电池隔膜的表面引入了亲水性基团,改善了隔膜的浸润性,显著提高了MH-Ni电池的性能指标.