锂离子电池用硅基复合负极材料的性能研究

选用比容量较高的氧化亚硅材料配合石墨作为负极,考察氧化亚硅含量对材料电化学性能及其表面成膜和形貌的影响。实验结果表明:增大氧化亚硅含量可有效提高材料的比容量,但其表面较难形成稳定的SEI膜,不可逆损失增大;5%氧化亚硅的LFP/SiO-C软包电池采用较小的充电电流进行循环测试,负极嵌锂过程减缓,可以有效改善SEI膜生成状况,电池经100次循环,膨胀率为102.7%,150次循环时,其容量保持率可达88.27%。     

碳酸乙烯亚乙酯对锂离子电池性能的影响

利用量子化学计算、循环伏安、电化学阻抗及充放电测试等方法,考察了电解液成膜添加剂碳酸乙烯亚乙酯(VEC)对锂离子电池性能的影响.量子化学计算结果表明:VEC具有较低的分子最低空轨道(LUMO)能量值.循环伏安及交流阻抗测试表明:碳酸乙烯亚乙酯的还原电位为1.2 V( vs.Li/Li+),优先于电解液在负极表面发生电化学反应形成电解质相界面(SEI)膜.该膜较稳定,可提高电池的循环性能,并抑制电池气胀.SEI膜阻抗较大,不利于电极的嵌脱锂反应,导致首次充放电容量及效率较低.     

表面镀膜对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响

为了提高锂离子电池石墨负极的电化学性能,采用镀膜法对极片进行表面处理。结果表明:镀层TiN的存在减少了电极在首次充放电过程中形成的SEI膜的量,从而减少了活性物质和电解液的损失,提高了电池的充放电容量10%左右;TiN与SEI膜在电极表面共同形成的钝化膜要优于单纯的SEI膜,前者更有利于电池可逆容量和充放电效率的提高。     

硫酸乙烯酯对LiFePO_4/石墨电池高低温性能的影响

研究了硫酸乙烯酯(DTD)作为电解液添加剂对LiFePO_4/石墨电池高低温性能的影响。研究结果表明:一方面,DTD作为电解液添加剂参与了负极表面固体电解液相界面(SEI)膜的形成,降低了电池阻抗,改善电池的低温性能;另一方面,DTD形成的SEI膜具有良好的热稳定性,能显著提升LiFePO_4/石墨电池的高温循环性能和高温储存性能。     

量子化学在锂离子电池负极SEI膜研究中的应用

锂离子电池负极固体电解质界面膜(solid electrolyte interface,SEI)是决定负极/电解液相容性的关键,因此对电池的性能起着非常关键的作用.研究者多借助于电化学及谱学方法来研究SEI的组成、结构和性质,但这些方法难于阐明SEI的形成机理.综述了量子化学计算方法在锂离子电池SEI膜形成机理研究中的应用,并对其在设计新型成膜功能分子的应用前景进行了展望.     

添加剂Li_2CO_3对锂离子电池石墨负极界面特性影响

运用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了1mol/LLiPF6/[EC(碳酸乙烯酯)+DEC(碳酸二乙酯)+DMC(碳酸二甲酯)(体积比为1∶1∶1)]中添加Li2CO3对锂离子电池负极石墨界面特性的影响。研究结果表明添加剂Li2CO3可以有效地减弱电解液中EC在0.75V的还原分解以及抑制在0.6V烷基碳酸锂的形成,保持电解液的稳定和降低锂离子的损耗,提高锂离子电池的循环稳定性;在3V开路电位时电解液中添加的Li2CO3对接触阻抗及锂离子在石墨电极中的扩散无影响;电解液中添加Li2CO3可以使石墨负极表面的SEI膜仅在1.00～0.80V内快速形成而在0.6～0.8V内基本不变;EIS拟合表明电解液中添加Li2CO3可以同时降低SEI膜电阻和电荷传递电阻。     

电解液添加剂在硅碳负极体系中作用机理研究

选用比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察不同电解液添加剂在其表面上的成膜作用及机理。实验结果表明:在石墨负极中加入质量分数5%的SiO,实际比容量可以达到395.73 mAh/g。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以将电池首次库仑效率提高至89.21%。其中LiPO_2F_2的成膜电位最小,可以在2.4 V即发生成膜反应。LiPO_2F_2+FEC的添加剂组合可以有效地改善硅碳负极的循环性能,在200次循环后容量保持率可以达到90.29%。     

亚硫酰基存在下石墨负极界面的SEI膜机制

使用恒电流充放电和粉末微电极循环伏安方法研究了亚硫酰基添加剂对碳酸丙烯酯(PC)基电解液电化学嵌脱锂性能的影响。研究表明, 所使用的亚硫酰基添加剂可以有效地抑制石墨负极在PC基电解液中首次充电过程的层离现象, 添加剂活性基团的吸电子能力是决定添加剂在电极表面固体电解质相界面(SEI)膜形成电位的重要因素, 成膜电位与Li 在电解液中的溶剂化状况无关,表明电解液组分在电极界面的还原反应, 特别是还原反应的初始反应是电子从电极本体到电解液组分活性中心的迁移。在所使用的亚硫酰基添加剂中, 亚硫酸乙烯酯(ES)可以在碳负极/电解液相界面形成优良的SEI膜, 有望在石墨类负极材料的锂离子蓄电池中得到应用。     

4A分子筛对电解液的改善应用

在电解液1 mol/L LiPF6/EC+ DMC中加入4A分子筛,用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)测试研究了4A分子筛对石墨电极性能的影响.加入4A分子筛后,石墨电极具有更好的循环性能,原因是减少了石墨表面形成稳定固体电解质相界面(SEI)膜时还原分解的电解液量,降低了SEI膜的阻抗.     

电解液组成对锂离子电池碳负极SEI膜性能的影响

综述了液态锂离子二次电池中,电解液组成包括电解质盐、溶剂特别是电解液添加剂对碳负极SEI膜性能的影响,还叙述了改进电极/溶液界面反应的电极表面预成膜方法等。对影响SEI膜的机理作了分析。     

添加剂LiBOB在LiCoO2体系中的性能研究

采用恒流充放电法研究了LiBOB对LiCoO2作正极体系高温循环性能的影响。使用DSC法分析了LiBOB对负极SEI膜热稳定性的影响。初步探讨了LiBOB对PC基电解质与MAG相容性的影响机理。交流阻抗法测试结果表明,LiBOB的添加使MAG电极表面形成一层稳定的固体电解液相界面膜(SEI),抑制了PC共嵌,并使循环性能得到改善。DSC结果分析表明,LiBOB使负极SEI膜的热稳定性得到了改善。     

化成电压对锂离子电池性能的影响

研究化成电压对钴酸锂(Li Co O2)正极、石墨负极的锂离子电池性能的影响。从电池容量、倍率、阻抗、存储和循环性能等方面,并从负极固体电解质相界面(SEI)膜形成机理的角度,分析电池性能的差异。化成充电截止电压设定为3.70 V,与3.80 V相比,电池的容量、倍率、阻抗和存储等性能都有所改善。不同化成截止电压生成的SEI膜厚度不同,3.80 V时生成的SEI膜外层疏松,有机锂盐层增厚,因有机层稳定性差导致电芯的存储性能变差。     

电解液纯化对锂离子电池负极电化学性能影响

运用电化学阻抗谱(EIS)、恒流充放电和循环伏安测试,研究了1 mol/L LiPF_6/(EC+DEC+DMC)(体积比1∶1∶1)电解液中4A分子筛除水处理对石墨电极电化学性能的影响。研究表明:石墨电极在经4A分子筛处理后的电解液中能形成性能优异的固体电解质相界面(SEI)膜,降低了SEI膜的阻抗,改善了石墨电极的循环性能,得到了更优异的电化学性能。     

LiBOB/PC电解液形成SEI膜的过程

利用电化学交流阻抗谱(EIS),结合充放电测试,研究了双草酸硼酸锂(LiBOB)/PC电解液在NG7石墨电极表面形成SEI膜的过程和对应的电位区间.LiBOB/PC在NG7石墨电极表面形成SEI膜是一个连续的过程,在电池的首次放电过程中,1.75 V(vs.Li/Li )放电平台对SEI膜的形成有重要的影响;首次放电至0.55 V左右,SEI膜基本形成;在0.20 V以下放电区间,SEI膜得到了较大程度的完善.     

锂离子电池热失控过程负极放热反应研究

采用热重分析-傅里叶变换红外光谱法(TGA-FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射光谱法(XRD)对锂离子电池中石墨负极材料在热失控和热爆炸中的反应机理进行了系统的研究和探讨.研究表明,石墨表面在最初循环中形成的原始固体电解质(SEE)膜具有热不稳定性,在t＞70 ℃时开始分解.而失去了原始SEI膜保护,会导致石墨中嵌入锂和其表面电解液的接触,在高温时形成二次电解质膜.详细讨论了石墨中嵌入锂的数量和石墨颗粒的结构、形状及其层状结构边缘的比表面对二次电解质膜形成的影响.     

无机添加剂Na2SO3对石墨负极性能的改善

在1 mol/L LiPF6/EC+EMC电解液中添加少量的Na2SO3,通过与空白溶液比较显示添加Na2SO3能显著提高天然石墨负极充放电容量,降低首次循环过程中的不可逆容量损失,提高电极的循环性能和倍率充放电性能;电极表面SEI膜组分的FTIR分析和扫描电镜表明,添加一定量的Na2SO3在动力学方面有助于形成Li+...     

添加剂Na2CO3对石墨电极性能的影响

在电解液1 mol/L LiPF6/EC+DMC中加入碳酸钠(Na2CO3),通过SEM、循环伏安和电化学阻抗谱分析,研究了Na2CO3对石墨电极的影响。添加饱和Na2CO3,可促进在石墨电极表面形成更稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,抑制循环过程中电解液的进一步还原分解,增进Li+嵌脱过程的可逆性,改善石墨电极的电化学性能。     

粘结剂和集流体对石墨负极电化学性能的影响

本文以比容量作为主要衡量标准,对粘结剂和集流体与石墨负极电化学性能的关系进行了研究。结果表明:以聚四氟乙烯(PTFE)乳液为粘结剂时,采用碾压法成型的石墨负极在PTFE的配比为5％时的比容量最高。其前三次循环的平均比容量可高达452mAh/g。采用涂布法成型时,石墨电极采用N—甲基吡咯烷酮比用二甲基乙酰胺作粘结剂聚偏氟乙烯的溶剂的比容量更高。其前10次循环的平均比容量达到183mAh/g。另外,本文还探讨了五种不同集流体对石墨负极比容量的影响,发现铜箔优于铜网,不锈钢网优于其他金属网。     

锂离子电池负极表面膜的研究现状

综述了锂离子电池负极材料表面固体电解质界面膜(SEI膜)的研究现状.在总结SEI膜的组成和特性、形成的机理及模型的基础上,分析了SEI膜可能的影响因素,讨论了SEI膜的质量对电池的热稳定性和可逆性特性的影响.