LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2+LiMn_2O_4/软碳体系电池的研究

选用锰酸锂(Li Mn2O4)、复合镍钴锰酸锂(Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2)按不同比例混合作为正极,软碳作为负极材料,制备复合镍钴锰酸锂与锰酸锂混合型锂离子全电池(简称混合型锂离子全电池),选择质量分数为15%,35%的Li Mn2O4与Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2混合作为正极活性物质进行实验,研究Li Mn2O4对锂离子全电池充放电性能、安全性能、倍率放电性能、脉冲功率特性等的影响。结果表明:Li Mn2O4质量分数为35%时,既提升了锂离子全电池的电性能,又保证了其较高的安全性能;常温下电流为1I1(I1代表1 h率放电电流)充放电循环预计寿命可达到1 500周,55℃高温下电流为0.5I1充放电循环335周容量保持在92%以上;在放电深度(DOD)10%~80%内10 s脉冲充放电状态下,混合型锂离子全电池阻抗均在9 mΩ以下,50%DOD时的10 s放电比功率在700 W/kg以上。     

尖晶石型锰酸锂制备及其电化学性能

锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料的LiCoO2候选材料.以二氧化锰、醋酸锰及氢氧化锂为原料,蒸馏水为分散剂,在空气气氛下进行分段烧结,控制烧结温度和时间,制备了锂离子电池正极材料锰酸锂.用X射线衍射仪,电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制得正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀,首次放电比容量为117.3 mAh/g(0.5 mA/cm2,2.8~4.4 V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g,比容量保持率为92.0%.得到了很好的综合电化学性能.     

掺杂元素Co、Cr、La对尖晶石型锰酸锂电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺杂Co、Cr、La元素的尖晶石型锰酸锂Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4电池材料;X射线衍射（XRD）表征所合成的产物呈现出良好的尖晶石型结构材料;扫描电子显微镜（SEM）显示合成材料均具有良好的粒径分布（2～3μm）及外貌.以该活性物质作为锂离子电池正极材料,经充放电测试研究表明：掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4能够更好地抑制尖晶石型锰酸锂材料的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出更好的电化学可逆特性,100次循环后放电容量仍能保持初始容量的95%以上.作为锂离子电池正极材料LiCoO2的替代材料,该研究为锰酸锂尖晶石型正极材料的改性提供了一种新方法.     

锂硫电池电解液添加剂的研究进展

锂硫（Li⁃S）电池是一种高性能储能电池,在便携式电子设备、电动汽车等行业广泛应用,被认为是最具发展前景的电池之一。在不增加电池成本的情况下,通过开发不同电解液添加剂的方法,提高锂硫电池的电化学性能。介绍了锂硫电池电解液添加剂的研究进展,以添加剂的不同官能团作为出发点阐述了不同添加剂的作用原理和优缺点。最后对锂硫电池电解液的发展方向进行展望。     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

CNT@PP膜的制备及其在锂金属电池中的应用

为解决锂金属作为负极时锂金属/电解液界面的不稳定性和锂金属表面可能出现的锂枝晶生长问题,利用聚乙烯亚胺(PEI)与聚丙烯酸(PAA)的静电吸引作用包覆碳纳米管(CNT),通过真空抽滤的方式制备了PEI与PAA包覆CNT(CNT@PP)膜,对其微观形貌和分子结构进行表征,并将CNT@PP膜作为锂金属负极的保护层组装为电池,对电池的循环稳定性能、倍率性能和循环性能进行测试。结果表明：PEI和PAA均匀附着在碳纳米管上,并形成纳米级孔道结构;PEI与PAA具有强静电作用;在1.0 mA/cm²的电流密度下,Li‖Li对称电池能稳定循环250 h,表明CNT@PP膜有利于锂的均匀沉积和界面稳定;在全电池恒流充放电中,CNT@PP膜能明显提高全电池的倍率性能,2.0 C下比容量达91 mAh/g,而无保护电池的比容量仅为22 mAh/g;在0.5 C长循环测试中,CNT@PP膜保护的电池可稳定循环200圈,并有75.21%的容量保持率。该研究表明,CNT@PP膜可以有效地保护锂金属负极,是改善锂金属电池的可行策略。     

新型纳米钛酸锂电极材料

复旦大学采用固相合成技术,结合独特的碳包覆技术,成功制备了具有自主知识产权的高电子导电性的纳米钛酸锂材料。以碳为电极材料的传统锂电池,存在一定的安全隐患,手机电池在一些情况下发生爆炸伤人的事件时有发生。另一方面,传统锂离子电池循环寿命有限和对极限温度耐受性较低,使其在大规模储能及电动汽车上无法推广使用。纳米钛酸锂材料为"零张力"材料,使电池寿命大大延长,充放电循环可达数千次以上。新研发的     

钛酸锂作为锂离子电池负极材料的改性进展

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,但导电性差和锂离子扩散率低等问题限制了其广泛应用.在介绍钛酸锂主要制备方法的基础上综述了国内外对于该材料作为锂离子电池负极材料的改性方法,包括体相内的金属离子掺杂、碳包覆和氮化处理等表面改性手段以及材料粒子的大小和形貌控制等.除了体相内锂位的掺杂对材料性能提升不明显外,导电层包覆和颗粒纳米化对材料性能都有较大的提高,因此对于钛酸锂体相内氧位或锂位的掺杂是比较有价值的研究方向.要同时提高材料的离子导电率和电子导电率必须从多个方面综合考虑和设计.     

加拿大开发出新型碳纳米管阴极电池

加拿大阿尔伯塔大学的研究人员采用碳纳米管材料开发出一种新型碳纳米管阴极电池。与目前市场上普通的锂硫电池和锂空气电池等锂离子电池相比，该新型电池的充电速度更快，容量更大，使用寿命更长，且更易于小型化，可用来制造手机或可穿戴设备的电池。     

镍碳修饰的硅亚微米线用于高效能锂离子电池负极

电动汽车、便携式电子设备和储能设备等行业的快速发展,对高能量密度锂离子电池的需求 日益迫切．硅材料由于具有最高的理论储锂容量,目前成为锂离子电池负极材料的研究热点．通过 温和的溶液刻蚀工艺并结合热解还原法制备了镍、碳修饰的亚微米一维结构硅负极材料,并对其进 行结构分析和电化学研究．结果表明：制备所得的硅亚微米线表面实现了镍纳米粒子的均匀修饰和 碳材料的包覆,在１Ｃ的电流密度下表现出９００ｍＡｈ／ｇ的可逆储锂容量．一维结构设计与镍、碳修 饰可以提升硅材料的循环与倍率性能,为高性能锂离子电池负极材料的制备提供可能．     

尖晶石型锰酸锂的复合掺杂改性

以固相烧结法制备的尖晶石型锰酸锂为基础,对其结构中掺杂复合非金属元素B和F,合成了B、F掺杂的尖晶石。通过X射线衍射、扫描电镜、电化学分析方法对试样的晶体结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,采用B、F包覆的锰酸锂与纯锰酸锂的X射线衍射结果相似,波峰尖锐且峰值高;随着B的掺入,尖晶石作为正极材料充放电的循环性能得到了提高,但是其初始容量较低,仅为102.3mA·h/g。随着加入复合非金属元素B和F,样品的初始容量提高到了110.9mA·h/g,50次循环后的容量保持率为83.14%。实验结果表明,复合掺杂有效提高了锰酸锂的电化学性能。     

掺杂元素Co、Cr、La对尖晶石型锰酸锂电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺杂Co、Cr、La元素的尖晶石型锰酸锂Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4电池材料;X射线衍射(XRD)表征所合成的产物呈现出良好的尖晶石型结构材料;扫描电子显微镜(SEM)显示合成材料均具有良好的粒径分布(2~3μm)及外貌。以该活性物质作为锂离子电池正极材料,经充放电测试研究表明:掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4能够更好地抑制尖晶石型锰酸锂材料的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出更好的电化学可逆特性,100次循环后放电容量仍能保持初始容量的95%以上。作为锂离子电池正极材料LiCoO2的替代材料,该研究为锰酸锂尖晶石型正极材料的改性提供了一种新方法。     

锂离子电池电解液添加剂联用技术

阐述在锂离子电池电解液中将氟代碳酸乙烯酯（FEC）和四氟硼酸锂（LiBF4）两种添加剂联合使用,通过电解液的物理指标测试、电池在高温条件下的充放电及循环性能的测试,重点研究了组合添加剂与锂离子电池性能的关系,以及对SEI膜形成与稳定的影响.结果表明,使用复合添加剂有明显的优势,同时将FEC和LiBF4作为锂离子电池电解液的添加剂,可利用添加剂间的协同作用来改善锂离子电池的高温性能.     

以镍锰酸锂为正极材料的固态电池制备与性能研究

由于液态电池存在安全隐患,开发新型材料的固态电池成为研究热点.以高电压材料镍锰酸锂作为正极材料,PES-LATP@PVC复合物为固态电解质组装固态锂离子电池,在常温下,利用X射线衍射仪、电化学工作站等测试电池的充放电性能和电化学性能.结果表明:制备的聚合物电解质具有阻燃性;组装的半电池在常温、0.2C电流下的首次充电比...     

近三年来锰酸锂二次锂电池的研究进展

二次锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。总结了近三年来二次锂离子电池的研究进展。正极材料锰酸锂LiMn2O4为尖晶石晶体结构,Li+可在Mn2O4三维网络结构中嵌入-脱嵌,并完成充放电过程。锰酸锂的制备方法有高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应法、溶胶-凝胶法、微乳化法、Pechini法及其它新的合成方法等。通过掺杂其它阳离子和阴离子,特别是多种元素同时掺杂,可提高正极材料的稳定性和可逆性。同时讨论了负极材料的制备方法;正极材料容量衰减机理及相应改善措施;电池制备工艺和其它有关研究。最后指出了今后的研究重点:电极材料的充放电性能与电极制备工艺间的关系、锂锰氧与碳负极直接组装成试验电池、开发固体电解质在二次锂电池中的应用。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究

磷酸钒锂被认为是最有潜力的锂离子电池正极材料之一,具有理论比容量高、循环性能好、工作电压高等优点。但是,较低的电子电导率和离子传导率限制了它的应用。通过碳包覆、金属离子掺杂、纳米化、控制形貌等改性方法可以大大提高其电化学性能。本文综述了以上几种改性方法的研究进展,同时对磷酸钒锂的应用前景进行了展望。     

新型锂储藏合金负极材料研究进展

合金型锂离子电池负极材料由于容量高、安全性好而受到了极大的关注，最有希望取代碳材料在下一代高性能锂离子电池中得到应用．笔者着重介绍了以锡合金为代表的锂储藏合金的研究进展，以及最新的纳米技术和薄膜技术在研究过程中的应用．由于新技术的应用，解决了合金材料在充放电过程中由于体积膨胀而粉化的缺点，锂储藏合金材料的研究取得了突破性的进展，循环寿命已经达到了300周以上，离实际应用仅一步之遥．锡基合金负极材料是最有竞争力的下一代锂离子电池负极材料之一。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

高比表面积炭材料中间层构筑高性能锂硫电池

电动汽车的发展和应用对电化学储能领域的能量密度提出了更高的要求。锂硫电池的理论能量密度为2 600 Wh·kg^-1,是非常有前景的电化学储能体系,其面临的主要障碍包括：单质硫低的导电率影响其放电比容量;充放电中间产物的穿梭效应降低了电池的循环稳定性。针对这些问题,本实验选用具有高比表面积的多孔炭材料PC修饰聚丙烯隔膜作为中间层。PC优异的导电性可以促进活性物质的利用。通过中间层的物理阻挡和PC对多硫化物的吸附作用抑制锂硫电池的穿梭效应。添加PC中间层的锂硫电池在0.1 C的放电比容量为1 150.2 mAh·g^-1,循环100次容量保持在806.6 mAh·g^-1,在2 C下的比容量为444.7 mAh·g^-1。PC中间层显著提升了锂硫电池的循环稳定性和倍率性能。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究新进展

磷酸铁锂（LiFePO4）具有价格低廉、对环境友好、热稳定性高、比容量大等优点,成为目前锂离子电池正极材料的研究热点。对LiFePO4的制备方法和改性研究进行了综述,介绍了一些常用的表征方法。