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%。     

2-甲基噻吩对锂硫电池电化学性能的影响

通过充放电测试考察了电解液添加剂2-甲基噻吩的含量对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,添加2%(质量分数)的2-甲基噻吩能有效改善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49.6%,前50次的平均库仑效率由60%提高到75%。     

锂离子电池预锂化专利预警分析

锂离子电池预锂化技术可以在电池初始循环过程中补偿其所造成的不可逆容量损失，提高能量密度和库仑效率。对锂离子电池预锂化技术的研发进展及专利布局情况进行调研，统计、分析预锂化专利技术的发展趋势及国内外重要专利申请人的相关布局，从技术分支出发，对材料的技术功效、技术发展路线、制备方法、专利应用等方面进行阐述，围绕当前研发的热点开展专利预警分析，以期为预锂化技术的产业化及相关专利的布局提供参考信息。     

空心碳球修饰碳纳米管用于锂硫电池的硫载体

锂硫电池因具有超高的理论比容量(1 675 mAh/g)和比功率(2 600 Wh/kg)被认为是极具竞争力的储能体系之一。由于“穿梭效应”和反应动力学缓慢等问题，使得其商业化极具挑战。在这项工作中，结合了多孔空心碳纳米球和碳纳米管的优点，合理设计和制备了空心碳纳米球修饰碳纳米管(HCS-CNT)材料，并成功应用于锂硫电池的硫载体。具有独特结构HCS-CNT复合材料不仅可以作为高导电框架提高硫正极的导电性，而且可以通过物理限域来抑制多硫化锂的穿梭，因此HCS-CNT/S电极表现出优异的电化学性能。在0.5 C下可提供1 095.7 mAh/g的初始放电比容量，同时保持了超过98.6%的库仑效率，1 C下平均每循环的衰减率仅为0.09%，提供了一个可应用于锂硫电池和其他储能系统的优异碳基材料。     

片状外延结构Co3O4刺球的合成及其性能研究

通过采用不同钴源制备Co3O4材料,对材料进行物相和形貌表征,并了解不同结构Co3O4材料在锂硫电池正极材料中的作用.结果表明,具有片状外延结构的Co3O4刺球与S/C材料结合以后,能够增强正极材料在电化学反应中对多硫化锂的吸附,提升电池比容量、首次库仑效率及其循环稳定性.将S@C/Co3O4复合材料作为锂硫电池正极材...     

纳米SnO2-SiO2复合氧化物的制备与电化学性能

以SnCl2·5H2O和Si(OMe)4为原料,通过尿素控制反应的pH值,采用水热法制备出了细小的SnOy-SiO2复合物,使活性物质SnOy很好地分散于非活性相物质SiO2中,保持活性成分在原子或纳米尺度上均匀分散于非活性基质成分中。纳米SnO2-SiO2复合物作为锂离子电池负极材料,其首次放电容量达到1208mAh/g,首次可逆容量为756mAh/g,首次库仑效率达到62.6%,随后的库仑效率都保持在90%以上,20次内每次循环的容量衰减率只有0.9%。纳米SnO2-SiO2复合物电极具有较好的循环嵌脱锂性能,是有希望的锂离子电池负极材料。     

静电吸附法制备复合锰酸锂的研究

使用静电吸附法将氧化铝对进行包覆锰酸锂改性,形成壳核结构的复合锰酸锂材料。通过SEM扫描电镜及EDS表面能谱对材料表面分析,氧化铝在锰酸锂形成连续包覆层。将包覆后的锰酸锂材料制作成纽扣电池进行电性能测试,其首次充放电容量为113 mAh/g,比普通锰酸锂材料提高5%。     

锂硫电池用LiPFSD/PVDF/SiO2复合膜的研究

锂硫电池正极活性物质理论比容量高达1 675 m Ah/g,单质硫具有环境友好,资源丰富,价格低廉等优点,因此,锂硫电池最有希望成为下一代二次电池的有力竞争者。硝酸锂是抑制锂硫电池飞梭的常用添加剂,会随着电池循环不断被消耗。不断消耗的硝酸锂难以长期抑制硫负载量较高电池的飞梭。有研究表明锂离子选择透过性聚合物电解质膜能够有效抑制飞梭效应。将聚偏氟乙烯(PVDF)和SiO_2改性并与Celgard膜复合的全氟磺酸双氰胺锂(LiPFSD)单离子聚合物电解质膜应用于锂硫电池中,研究了电解液中无硝酸锂条件下,复合膜对电池性能的影响。膜的厚度为15μm,膜内添加20%PVDF和10%SiO_2,正极硫负载量3.5 mg/cm2的锂硫电池,其首次放电比容量为995 m Ah/g,0.1 C下50次循环后放电比容量为798 m Ah/g,库仑效率维持80%以上。     

官能团改性对锂硫电池性能的影响

以椰壳为原料、氢氧化钾为活化剂,制备高比表面积(2 258 m2/g)、具有微孔结构的活性炭。采用氨水、双氧水进行改性,随后经高温封装法将改性活性炭与硫复合(硫含量为60%),作为正极材料制备锂硫电池,研究官能团改性对锂硫电池性能的影响。氨水改性引入了大量的氨基,以200 m A/g的电流在1.7~2.8 V循环,首次放电比容量由硫正极的1 058m Ah/g提高至硫碳复合正极的1 333 m Ah/g;双氧水改性引入了羧基基团,对锂硫电池的容量和循环性能不利。     

非晶硼磷玻璃包覆Li[Li_(0.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2正极材料的研究

采用聚合物热解的方法合成了富锂正极材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2(RLMO),并对其进行硼磷玻璃(BPG)表面包覆。经过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)实验表明,材料颗粒尺寸在100~200 nm范围,其表面明显具有非晶包覆层,且表面包覆不会改变材料的主体结构。在2.0~4.8 V范围内进行恒流充放电测试表明,非晶硼磷玻璃包覆材料(BPG-RLMO)具有更高的首次放电比容量(279.5 m Ah/g,30 m A/g)、高的首次库仑效率(91.3%)和优异的循环稳定性(100次循环后容量保持率为86.4%,30 m A/g)。这些结果表明非晶硼磷玻璃包覆可有效抑制电解液的表面分解和所引起的表面结构破坏,提高了材料的首次库仑效率和循环稳定性,为高性能富锂正极材料的发展提供一种可借鉴途径。     

溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂

以聚乙二醇(PEG)400和水为共溶剂,抗坏血酸(VC)为还原剂,经溶剂热法制备磷酸铁锂,并将其应用于锂离子电池正极材料.采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG-DTG)对其结构、形貌和性质进行表征.在PEG和VC的共同作用下,所制备的纯相磷酸铁锂在0.1 C下首次放电比容量最高可达143.2 mAh/g,循环20次后容量保持率为74.4％.VC的加入可防止二价铁的氧化,VC含量的变化对磷酸铁锂的晶型和放电容量也具有重要影响.高温热处理可使残留在磷酸铁锂表面的PEG原位生成碳,避免了由传统球磨掺碳过程造成的结构缺陷和碳包覆层不均匀,使材料的充放电可逆容量和循环性能进一步提高.循环30次后容量保持率为97％,库仑效率100％.     

固态电池硬碳复合负极的制备及其性能研究

固态锂离子电池在安全性和能量密度方面有超过传统锂离子电池的潜力。作为电池的重要组成部分,高性能固态负极的研究和开发具有重要意义。硬碳在充放电过程中的体积变化较小,有利于维持与固体电解质(膜)的物理接触,是固态锂离子电池负极材料的首选之一。在电极中构建良好的离子和电子传导网络是制备高性能固态负极的关键。首次利用硬碳为活性物质、锂化的全氟磺酸(Li-Nafion)树脂与Li--_6.4La₃Zr_1.6Ta_0.6O₁₂(LLZTO)的复合物同时作为粘结剂和电极内部固体电解质研制了固态复合负极。运用电化学测试和XPS表征,探究了固态复合负极中不可逆容量的来源。通过优化复合负极的组成和结构,实现了硬碳复合负极的稳定循环。所研制的固态复合电极在70℃下循环180次的平均库仑效率为99.82%。以Li-Nafion膜作为电池的固体电解质隔膜,将经预锂化处理的硬碳复合负极与磷酸铁锂正极组装了全电池。该电池稳定循环400次,平均库仑效率达99.80%。此外,该复合负极与单晶LiNi_0.6...     

1,3-二氧戊环预处理锂片对锂硫电池性能的影响

采用1,3-二氧戊环对锂金属电极表面进行预处理,并通过充放电测试研究了预处理对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,与以未经预处理锂片作负极的锂硫电池相比,经1,3-二氧戊环预处理5 min的锂片做负极的锂硫电池的性能较好,在电流密度为200 mA/g时,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到53.5%,首次循环的库仑效率由60.2%提高到70.1%。     

高容量富锂层状材料Li_2MnO_3·2LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2的制备与表征

通过共沉淀法制备了富锂层状正极材料Li2Mn O3·2 Li Ni0.5Mn0.5O2,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、循环伏安和恒流充放电测试对其结构和电化学性能进行了表征。研究结果表明富锂正极材料Li2Mn03·2 Li Ni0.5Mn0.5O2具有相对高的比容量及良好的循环性能,首次放电比容量为187.2 m Ah/g,首次充放电库仑效率为74.3%,第二次充放电库仑效率升至97.6%。经过30次循环,放电比容量仍有156.8 m Ah/g,容量保持率为83.7%。     

碳热还原法制备负极复合材料Sn/C

通过碳热还原法,以纳米碳、改性天然石墨为碳源还原SnO2,并用沥青进行二次碳包覆,制备了锂离子电池负极复合材料Sn/C。对样品进行了XRD、SEM分析及充放电性能测试。SnO2被过量的碳还原,形成粒径为1～2μm的金属Sn球。以改性天然石墨为碳源制备的样品,首次充电(脱锂)、放电(嵌锂)比容量分别为412.4 mAh/g和591.1 mAh/g;第20次循环的充电比容量为342.1 mAh/g,库仑效率从第2次循环开始均在97.0%以上。     

Li5FeO4的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

以Fe₂O₃和Li₂O为原料,采用高温固相法制备了Li₅FeO₄材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li₅FeO₄首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的Li₅FeO₄时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li₅FeO₄的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10%Li₅FeO₄的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。     

LiFePO4锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池经破碎分选后制得黑粉，对黑粉采取湿法回收及再生，其中，锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝，铁粉置换法除铜，可将铜质量分数降至0.000 1%以下，采用硫酸铵化学沉淀，可将铝质量分数降至0.000 6%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂，并通过高温固相法制备LiFePO₄正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00～3.75 V循环，充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。     

热电池新型负极材料锂硼合金的研究与应用

锂硼合金是近年国内外积极研制的一种物理混合物 ,作为热电池负极使用时 ,显示锂的电化学电位 ,电池放电过程中 ,参加反应的活性锂达到 1 0 0 %的库仑效率 ,使用温区为 40 0～ 60 0℃ ,提高了热电池比能量和输出功率 ,延长了放电时间。总结了锂硼合金的制备方法和电化学性质的研究进展 ,阐述了其作为负极材料应用于热电池的电化学反应机理 ,通过与其它锂合金负极材料进行对比 ,说明其优越的电化学特性 ,以扩展锂硼合金在热电池上的应用。     

高电压钴酸锂/硬碳电池的化成

以高层间距、各向异性的硬碳材料匹配高电压、高容量的钴酸锂材料，制备锂离子电池。针对硬碳材料比表面活性大、界面不稳定的问题，研究高电压钴酸锂/硬碳电池化成工艺，考察化成电流对电池首次库仑效率、dQ/dU、容量、倍率性能、贮存性能和循环性能的影响。电池以0.10 C或1.00 C充电至4.2 V循环3次进行化成后，首次库仑效率分别约为62%、69%,4.4 V下的容量分别为900 mAh、950 mAh,比能量分别为94 W·h/kg、99 W·h/kg, 60.00 C放电比能量分别为81.10 W·h/kg、84.83 W·h/kg,以10.00 C充电、20.00 C放电在4.4～2.5 V循环600次，容量保持率分别为80.03%、75.47%。     

碳材料在锂空气电池中的应用及研究进展

综述了有关锂空气电池所应用的碳材料的种类及其性能,总结了不同种类碳材料的物理参数,如比表面积、孔体积、粒子尺度以及电导性等对锂空气电池性能的影响规律;以及碳材料改性对锂空气电池氧电极的性能改善。已有的文献数据表明用于锂空气电池的碳材料必须具有较好的导电性、较大的比表面积、合适的孔体积和粒子尺度等。这些物理化学参数为应用于锂空气电池的碳材料的选择提供了依据。