聚乙烯醇/硅酸镁锂碱性电池隔膜制备及表征

用溶液浇铸法制备含有聚乙烯醇(PVA)/硅酸镁锂(MLS)的有机无机复合碱性电池隔膜。采用扫描电镜、交流阻抗技术研究(PVA)/MLS复合隔膜的特性。在室温时(23℃),PVA/MLS复合隔膜离子电导率最高可达4.6×10-2S/cm。以PVA/MLS复合隔膜为隔膜组装氢镍电池,当以1倍率充放电时,在1.10～1.25 V有放电平台出现,电池经过300个循环后,放电效率仍然有91%,表明聚PVA/MLS复合隔膜的电化学性能很稳定。     

涂胶隔膜对锂离子电池性能的影响

以3 Ah软包装动力锂离子电池为研究对象,考察喷涂和辊涂水系涂胶(聚偏氟乙烯及其共聚物)隔膜对电池性能的影响。水系喷涂涂胶隔膜电池具有较低的分容内阻和脉冲充放电直流内阻(DCR)。以不低于2.00 C倍率在2.50～4.25 V充放电,与辊涂涂胶隔膜电池相比,喷涂涂胶隔膜电池的倍率充电恒流充入比高约1%,倍率放电容量比高约0.2%,-20℃放电容量与25℃的容量比低3%以上。25℃和45℃下循环1 000次,两种涂胶隔膜性能差异较小;在25℃循环超过1 000次,喷涂涂胶隔膜电池性能稍好,循环2 000次的容量保持率高约1.7%。     

磷酸铁锂动力电池寿命中期低温安全性能

以剩余容量84%的磷酸铁锂动力电池为样品,首先在25、0和-10℃充放电循环,然后对不同温度循环后的电池进行热安全实验(ARC实验),最后对不同温度循环后的电池进行拆解,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进一步分析电池正负极材料的理化性能。实验结果表明,寿命中期的电池低温性能较差,电池在25、0和-10℃环境下,循环50周容量保持率分别为100%、93.5%和20%;寿命中期的电池低温循环后热安全性能降低,25、0和-10℃下循环后的电池热失控温度分别是165、157和108℃,低温循环使电池热失控温度提前;电池在低温循环过程中发生不可逆的电化学反应,负极极片表面产生锂枝晶,这是电池低温性能衰减和安全性能降低的主要原因。     

软包装Li/S电池的性能研究

应用软包装技术,用S-C复合材料作为Li/S电池的正极材料,组装了软包装Li/S电池.性能测试结果表明:120 mA首次放电容量达1 700 mAh,比能量达300 Wh/kg;循环50次(100 mA)后的容量保持率约为60%.在0℃和-20℃下的放电容量(100 mA)分别达25℃下放电容量的90%和40%.电池在过充电和短路等滥用条件下,不燃烧、不爆炸.     

陶瓷涂层隔膜对锂离子电池性能影响

采用锂离子电池聚乙烯（PE）隔膜为基体,在其两侧均匀涂覆厚度为1～2μm混有纳米氧化铝（Al2O3）粉末及胶凝剂的无机有机浆体,得到一种无机复合陶瓷涂层锂离子电池隔膜。通过对该电池隔膜及由此类隔膜制成的电池进行热烘箱测试结果表明：在150℃高温环境下,无机陶瓷涂层隔膜没有出现较大的热收缩,具有优越的热稳定性,能有效提高锂离子电池的热安全性能。由于无机纳米Al2O2颗粒具有较高的比表面积,使得涂覆后的隔膜对电解液具有良好的润湿性及保液性能。采用陶瓷涂层隔膜组装LiFePO2C体系电池并对电池进行1C充放电循环测试,结果表明涂覆后的隔膜能有效提高锂离子电池的容量保持性能。     

隔膜涂覆改善锂离子电池性能的研究

通过厚度、吸液率、面密度、拉伸强度及表面SEM形貌特征,对聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)复合隔膜涂覆聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)前后的物理性能进行对比。涂覆厚度为1μm的涂覆隔膜制备的电芯,内阻较常规隔膜制备的电芯下降20%以上,以1.00 C在2.75~4.20 V循环300次,容量保持率在90%以上,正极活性物质比容量提高约4 m Ah/g,在3.00 C/5.5 V过充电条件下的耐过充性能更好。     

浇铸法制备的PEO基偏铝酸锂复合固态电解质

通过浇铸法制备含快离子导体金属盐LiAlO2(LAO)的聚氧化乙烯(PEO)基复合固态电解质,对LAO不同质量分数的复合固态电解质进行电化学性能测试。复合固态电解质的电化学窗口拓宽,离子电导率提高到8.39×10^-5 S/cm。以复合物固态电解质组装Li/LiFePO4全固态电池,当LAO质量分数为4%,在60℃以0.1 C于2.5~4.0 V充放电,电池的首次放电比容量为153.61 mAh/g,循环50次的容量保持率仍在90%以上。     

国产隔膜对MH/Ni电池性能的影响

对3种MH/Ni电池隔膜的厚度、面密度、吸碱量、吸碱速度及抗拉强度等物理性进行对比,分析实验电池的初始放电容量、循环寿命及荷电保持率性能。PGAhrdII 65-150国产隔膜厚度为0.15 mm,具有较好的面密度和吸碱量,制备的电池以1.0 C循环1 000次容量衰减率为32.24%,高温45℃存储7 d荷电保持率为81.3%。     

喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。     

浸渍涂覆法制备熔喷非织造基隔膜

以熔喷非织造布为基材,在表面浸渍4%、6%和8%质量分数的纳米SiO2颗粒,再涂覆粘结剂聚偏氟乙烯,得到锂离子电池用非织造复合隔膜。对非织造复合隔膜的微孔结构、孔径、孔隙率、吸液性能及电化学性能等进行测试。非织造复合隔膜的孔径大于聚烯烃隔膜,但孔隙率、耐热性能更好,制备的电池的电化学性能更好。SiO2质量分数为6%的非织造复合隔膜、聚烯烃隔膜组装的电池以0.2 C在4.5~2.5 V充放电,首次放电比容量分别为175.7 m Ah/g、138.0 m Ah/g,循环30次的放电容量保持率分别为99.1%、97.9%。     

聚酰亚胺隔膜改善锂离子电池的性能

研究聚酰亚胺(PI)隔膜的吸液率、孔隙率和耐温性能。分析PI隔膜和Celgard隔膜组装的电池的倍率性能、循环性能和安全性能。PI隔膜具有比Celgard隔膜更好的耐温性能及更高的吸液率,组装的电池在以高于1.500 C的倍率放电时,电压平台及输出容量与0.100 C输出容量的比值分别比Celgard隔膜组装的电池至少高出0.024 V和1.000%。     

低温倍率方形铝壳磷酸铁锂电池制备及性能

通过正负极材料及电解液隔膜的选型优化，采用分散剂改善正极匀浆工艺，并对生产工艺进行优化改善，制备出一种兼具低温和倍率性能的长寿命方形铝壳磷酸铁锂电池，该电池-40℃下10 C放电时，容量保持率大于97%，平台电压大于2.4 V，下拉电压大于1.5 V，满足低温启动要求；-20℃下0.5 C恒流充电时，容量保持率大于86%；常温25℃下15 C放电时，容量保持率大于97%，常温倍率性能良好；常温1 C循环588次的容量保持率大于96%；电池易于PACK成组，生产成本低，适合工业化生产。     

静电纺SiO2/PVDF-HFP锂离子电池隔膜的制备及性能

以聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基材,通过静电纺丝法制备SiO_2/PVDF-HFP纤维膜,并用作锂离子电池隔膜。详细研究了隔膜的吸液率、耐热性、孔隙率及电化学性能等。研究结果表明,SiO_2/PVDF-HFP纤维膜的吸液率达到620%,室温下的离子电导率为2.92 mS/cm。以SiO_2/PVDF-HFP纤维膜为隔膜组装的扣式电池的首周放电比容量为175 mAh/g,经100次循环后电池容量保持率为92%,循环性能良好。     

纳米硫酸钡改性复合隔膜的性能

以聚酰亚胺(PI)为粘结剂,将混有纳米硫酸钡(BaSO4)颗粒的浆料涂覆于Celgard 2325膜的表面,制成复合隔膜。通过SEM、热收缩、交流阻抗及充放电实验等测试,研究复合膜的结构、热尺寸稳定性及电化学性能。纳米BaSO4涂层可提高热尺寸稳定性,提高对电解液的吸液率,降低界面阻抗,150℃时复合隔膜的热收缩率低于3%。复合隔膜组装的锂离子电池以0.5 C充电、1.0 C放电在2.75~4.20 V循环95次,容量保持率在90%以上。     

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。     

采用PI/PTFE复合隔膜的Li/SOCl_2电池的性能

制备了一种具有超薄、高吸液率和良好热稳定性的Li/SOCl_2电池用聚酰亚胺(PI)/聚四氟乙烯(PTFE)复合隔膜。通过SEM、同步热分析(STA)、吸液率及恒电流放电等方法,研究PI、玻璃纤维(GF)和PTFE隔膜的结构、热稳定性和吸液性能,以及复合隔膜对Li/SOCl_2电池输出电压的影响。相对于采用GF/GF隔膜的电池,采用PI/PTFE复合隔膜的电池输出电压提升了0.130 V,热生成速率降低了39.4%。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的413450型电池的性能

采用自制的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作正极材料,以石墨作负极,组装成413450型锂离子电池。分别在25℃和55℃下以3.0~4.2 V为电压区间,1C充放电,对其电化学性能进行测试和研究。结果表明:55℃下电池的首次放电比容量为143 mAh/g,25℃下为138 mAh/g;电池在55℃下充放电循环85次,容量保持率为92.15%。过充、热冲击和常温短路实验的顺利通过,证明样品材料有很好的安全性能。     

纳米HZSM-5/PAAS/KOH/PVA电解质在Zn/AgO电池中的应用

以聚乙烯醇(PVA)为基体,加入增塑剂聚丙烯酸钠(PAAS)、纳米分子筛HZSM-5和KOH,制备具有高导电率的纳米HZS M-5/PAAS/KOH/PVA电解质,并进行了XRD、SEM和电化学性能测试.在室温下,该复合纳米碱性聚合物电解质的电导率可达0.049 S/cm,电化学稳定窗口为2.2V.以0.1C在1.0～ 1.6 V充放电,使用该电解质的Zn/AgO电池具有较好的电化学性能,首次放电比容量为286.1 mAh/g,第20次循环的容量保持率为76.8％.     

硫炭复合正极材料的制备及性能研究

通过正交试验设计研究,优化出锂硫电池用硫炭复合正极材料的最佳制备工艺为硫炭比6∶4,150℃恒温5h,300℃恒温2h,在该条件下制备的材料首次放电比容量1206.2mAh/g,20周循环后放电比容量为1102.9mAh/g,容量保持率为91.4%,材料的循环性能较佳。     

可充电5号锂离子电池的研制

为满足新一代可充电5号(AA)电池对高比能、长寿命和高安全性的需求，采用高电压LiCoO2材料，通过正极材料的选型优化，负极压实密度和电池注液量参数设计优化，开发出了容量为1.0 Ah的14460型锂离子电池。电池的比能量达192.5 Wh/kg，常温下以1 C在3.0～4.35 V循环1 000次，电池容量保持率达到80%以上，-20和60℃放电容量分别为常温容量的75.7%和98%,3 C放电容量为0.2 C容量的94.4%，且通过了1 C 6.3 V过充、短路、热冲击、重物冲击和挤压等项目测试。电池具有较高的比能量，并显示出良好的循环性能、高低温性能、倍率性能和安全性能。