三氟甲磺酸镁电解液添加剂对高压锂离子电池的影响

以三氟甲磺酸镁(MFS)作为高电压双功能电解液添加剂，用于提高Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(Li/LNMO)电池的性能。采用线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、充放电和交流阻抗(EIS)进行电化学性能测试，通过SEM、XPS、FTIR对含不同电解液的Li/LNMO电池循环前后的电极表面进行了表征。结果表明，MFS在充放电过程中优先于电解液溶剂氧化分解，在两个电极上形成电解液界面膜，对电极提供保护，抑制了电解液的分解。在MFS添加量(以基础电解液质量为基准，下同)为0.3%的电解液中，Li/LNMO电池在1 C倍率下循环300次后，放电比容量从初始时的135.12 mA·h/g降至123.86 mA·h/g，容量保持率高达91.67%。与电解液中未添加MFS的电池相比，其循环后阻抗明显减小，表现出较好的循环性能。     

五氟乙氧基环三磷腈添加剂对钠离子电池性能的影响

储量丰富的钠使钠离子电池在大规模储能领域得到广泛应用,但是钠离子电池的循环性能还需进一步改善。在1 mol/L NaClO₄/EC/PC电解液中加入0. 5%五氟乙氧基环三磷腈(FPN)添加剂,可以有效地调控P2-Na_xCo_{0. 7}Mn_{0. 3}O₂(x≈1. 0)钠离子正极材料的界面稳定性,提高钠离子电池的循环稳定性。电化学和物化表征分析测试结果表明,FPN添加剂的加入可以在P2-Na_xCo_{0. 7}Mn_{0. 3}O₂(x≈1. 0)正极材料表面形成一层富含Na F的致密正极电解质中间相(CEI),该CEI层可以明显降低电池的阻抗,抑制电解液的持续分解,使得电池在1 C倍率下循环200圈之后还可以保持92%的容量保持率,而没有添加FPN添加剂的基础电解液在1 C倍率下循环200圈之后的容量保持率只有75%。     

四氟草酸磷酸锂的制备及应用

四氟草酸磷酸锂主要应用于锂离子电池、锂离子电容器等非水电解液的添加剂或作为新型锂离子电池电解液用盐,能改善电解液的热稳定性和水解稳定性。与六氟磷酸锂相比,四氟草酸磷酸锂具有更好的热稳定性和对水的耐受性,在正极材料表面形成更加稳定的固体电解质界面膜(CEI膜),有效提高电池的高温循环和高温存储性能,因此在高镍、高电压领域有着广泛的应用。本文概述四氟草酸磷酸锂的制备及应用,可供锂离子电池电解液以及锂离子电池开发人员参考。     

磷酸铁锂高温循环性能的改善

磷酸铁锂结构稳定、循环性能优异,但是随着主机厂家对质保要求的不断提升,磷酸铁锂仍面临着高温循环性能不能满足客户要求的情况。以磷酸铁锂正极锂离子电池为研究对象,分别对比了基础电解液体系和改善电解液体系[在基础电解液中添加二氟二草酸硼酸锂（LiODFB）]对电池高温循环性能的影响。对循环后的电池采用直流内阻（DCIR）、电化学交流阻抗谱（EIS）、d Q/d U（恒定的电压间隔内电池容量的变化）曲线等无损分析方式进行数据对比,结果表明改善电解液体系电池的电荷转移阻抗进一步降低。通过对电池进行解剖,对两种电解液体系的电池极片进行了厚度分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）元素分析等,结果表明改善电解液体系的电池在抑制负极表面副反应、减少正极铁溶出方面具有明显的效果,因此电池的高温循环性能更好。     

锂电池固态电解质新材料问世

近日,丰田中央研发实验室开发了一种有望用于高功率和高能量的全固态锂离子电池的固体电解质新材料。该材料用于正极为钴酸锂、负极为锂单质的锂离子电池时,具有优异的充放电性能和循环性能。全固态锂离子电池以传统固体氧化物作电解质时,比有机电解液和固体硫化物中的离子电导率低很多。该电解质不仅有高的化学稳定性和宽的电化学窗口,而且在室温下的离子电导率比有机电解液的电导率还高出两个数量级。该固体电解质与正极不会发生副反应和材料剥离,且界面阻抗能低到和普通的液态锂离子电池接近,但界面阻抗的活化能小很多。     

高电压正极与电解液添加剂相容性研究

采用1,2-二甲基-4-硝基苯(DMNB)作为提高锂离子电池充放电效率的添加剂。基础电解液组分为1 mol/L的六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DEC)+碳酸甲乙酯(EMC)(1∶1∶1,体积比)。采用恒流充放电测试、线性伏安曲线(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了添加剂DMNB对电解液电化学稳定窗口的影响,以及DMNB与高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的相容性。结果表明:DMNB作为电解液添加剂,可以优先于基础电解液发生少量氧化分解,在高电压正极表面形成稳定致密的SEI膜。添加质量分数为0.2%的DMNB提高了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li电池充放电效率、以及常温和高温容量保持率。     

高倍率NCM613正极材料制备及性能研究

通过共沉淀法制备草酸盐前驱体，采用固相烧结法镍钴锰三元正极材料(NCM613)。采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、电化学交流阻抗、恒流充放电等手段对不同氨水浓度所制备的NCM613材料结构和性能的影响。结果表明氨水浓度可以改变NCM613三元正极材料颗粒大小，从而影响循环寿命和倍率性能，氨水浓度为2%时制备的NCM613三元正极材料性能最好，在CR2032扣式电池中0.1 C倍率下首次放电容量为188.5 mAh/g,1 C倍率下充放电循环100周后容量保持率为76%。     

磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性研究

在锂离子电池使用过程中磷酸铁锂正极材料会与电解液发生许多副反应,导致铁的溶解,造成正极材料与电解液相容性差。为了研究磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性及其对电池搁置性能的影响,先利用电感耦合等离子发射光谱对不同磷酸铁锂正极材料在不同电解液中的溶铁量进行了表征,后又对制备的电池进行了常温及高温搁置性能测试。结果表明：磷酸铁锂正极材料对电解液具有选择性,并且正极材料在电解液中的溶铁量越大,其相容性越差,对锂离子电池性能影响越大。     

含醌式结构的聚三苯胺衍生物锂电池正极材料制备及其电化学性能

有机聚合物材料因其特有的结构可设计性和优秀的氧化还原性能成为潜在的锂离子电池电极材料。本文合成了一种含有醌式结构的三苯胺衍生物功能单体(BDPAA),并通过氧化聚合法制备了聚[2,6- 双(二苯基氨基)- 9,10- 蒽醌]聚合物(PBDPAA)。作为锂电池正极材料,新型电极材料展现出提高的比容量和倍率性能(与聚三苯胺电极材料比较)。该电极材料首次放电比容量为 184.6mAh·g^-1;充放电循环稳定性能研究表明,电极材料比容量在初始几圈迅速衰减,5 圈之后基本稳定,50 圈循环后比容量保持在 93mAh·g^-1;倍率性能研究表明,在 20、50、100、200 和 500mA·g^-1 电流倍率下,电极材料的放电比容量分别为 119.3、104.9、92.1、90.3和 79.7mAh·g^-1。电化学阻抗测试得到 PBDPAA 材料具有比 PTPA 材料的电荷迁移阻抗,这有利于材料的电化学性能提高。     

高压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4锂离子电池阻燃电解液的研究

研究了甲基磷酸二甲酯(DMMP)含量对1 mol/L Li PF6/EC∶DEC∶EMC(1∶1∶1)电解液的电化学稳定性、热稳定性及电导率的影响,并首次将含DMMP的阻燃电解液应用于高压材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4中。结果表明,加入DMMP添加剂后电解液的热稳定性得到提高,但是该添加剂电解液的电导率有所降低。研究了DMMP对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4扣式电池的电化学性能的影响,循环伏安测试表明,几乎不影响电解液在高压条件下的使用,充放电测试结果表明,DMMP的使用会降低电池的循环性能,当DMMP含量为5%时,对电池的循环性能影响较小。此外,交流阻抗(EIS)分析表明,DMMP对循环性能影响的主要原因是内阻随着循环的增加而增大。     

高压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4锂离子电池阻燃电解液的研究

研究了甲基磷酸二甲酯(DMMP)含量对1 mol/L Li PF6/EC∶DEC∶EMC(1∶1∶1)电解液的电化学稳定性、热稳定性及电导率的影响,并首次将含DMMP的阻燃电解液应用于高压材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4中。结果表明,加入DMMP添加剂后电解液的热稳定性得到提高,但是该添加剂电解液的电导率有所降低。研究了DMMP对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4扣式电池的电化学性能的影响,循环伏安测试表明,几乎不影响电解液在高压条件下的使用,充放电测试结果表明,DMMP的使用会降低电池的循环性能,当DMMP含量为5%时,对电池的循环性能影响较小。此外,交流阻抗(EIS)分析表明,DMMP对循环性能影响的主要原因是内阻随着循环的增加而增大。     

镁铝尖晶石对煅烧LiNixCoyMnzO2正极材料用匣钵材料性能的影响

匣钵在煅烧制备三元正极材料LiNixCoyMnzO2(LNCM)过程中易遭受电池正极材料中Li2O等的渗透侵蚀,而镁铝尖晶石具有良好的高温性能和抗碱侵蚀性能.通过实验室混合反应法研究了镁铝尖晶石与LNCM正极材料前驱体混合试样在800～1100℃的反应,对不同温度煅烧后混合试样的物相组成和微观结构进行了分析.探究了镁铝...     

基于尖晶石锰酸锂正极材料的新型水系储能体系

以水溶液为电解液的水系锂离子电池体系因其功率高、安全性好且成本低廉得到广泛的研究。由于水系电解液的电化学窗口较窄(≈1.23V),在选择水系锂离子电池正极材料时便受到了一定的限制。尖晶石锰酸锂LiMn_2O_4由于合适的充放电电压平台和较好的热稳定性,而且来源广、成本低、合成工艺简单、环境友好等特点,被认为是最具发展前景的水系锂离子电池正极材料。然而LiMn_2O_4在充放电过程中锰溶解导致电池较差的循环稳定性,这在很大程度上限制了其应用。LiMn_2O_4在水系电解液中的循环稳定性,尤其是高温下的循环稳定性,需要研究者深入探究。围绕LiMn_2O_4材料的合成与结构设计,研究了其在水系电解液中容量衰减机理,并基于LiMn_2O_4正极材料建立了一系列具有优异电化学性能的新型水系储能体系。     

三元正极材料结构设计的研究进展

锂离子电池用三元正极材料LiNixCoyM1-x-yO_2(M为Mn或Al)具有比容量高、成本低等优点,已实现商业化应用。然而三元正极材料在安全性能、循环性能、储存性能、加工性能等方面仍存在不足,很多研究结果表明合理的结构设计是改善三元正极材料性能的有效手段。总结了三元正极材料结构设计的研究进展,并对其未来的应用前景进行了展望。     

镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展

随着新能源汽车产业的蓬勃发展,对高能量密度动力电池的需求日益迫切。开发高电压正极材料及其适配性电解液,成为下一代高能量密度动力电池的主要研究方向。镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）材料以其高电压（4.7 V,vs.Li/Li ⁺）、高能量密度（达650 W·h/kg）、资源丰富且价格低廉而受到广泛关注。然而,镍锰酸锂材料在长期的充放电循环过程中,锰从电极材料中溶解,破坏了电极材料的结构,导致电池性能恶化。介绍了镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展。指出离子掺杂、表面包覆、复合方法是改善镍锰酸锂电化学性能的有效途径。同时,通过引入成膜添加剂、改变锂盐的种类及浓度、调整主溶剂的种类及比例等方法,可以提高电解液的耐高压性能,提高镍锰酸锂电极与电解液的界面稳定性,也是提升镍锰酸锂电池性能的重要方法。最后提出,适用于锂离子电池的5 V高电压电解液的研发相对滞后,其是制约高电压电池体系应用的主要问题。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4高压锂离子正极材料改性研究进展

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有三维锂离子传输通道、4.7V的高平台电压,成为最有潜力的锂离子动力电池正极材料之一。但是,过渡金属Mn易溶于电解液,使电池循环性能和倍率性能变差。总结了Li_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的改性进展,在此基础上,提出了材料改性的研究方向。     

SnO2对尖晶石LiMn2O4电极材料的改性

为提高锂离子电池正极材料LiMn2O4在高温下的循环性能,以Sn(OCH2CH2OCH3)4为原料,采用溶胶-凝胶法在LiMn2O4表面包覆了一层稳定的二氧化锡层. 用X射线粉末衍射和扫描电镜对包覆前后LiMn2O4的结构进行了表征. 结果表明,二氧化锡包覆层的存在减少了LiMn2O4与电解液的直接接触,有效地抑制了高温下LiMn2O4与电解液的相互作用,减少了锰在电解质中的溶解;经表面修饰处理后,LiMn2O4正极材料的初始容量虽稍有下降,但高温下(60℃)的充放电循环稳定性能得到了显著提高,40次循环后的高温容量衰减由改性前的31%降低到12%,并且电池的自放电速率也显著减小. 作为锂离子电池的正极材料,该表面改性材料是众多取代LiCoO2材料中最具竞争力的材料之一,也有望成为锂离子动力电池的正极材料.     

锌掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料结构和电化学性能的影响

采用草酸盐共沉淀法制备出锌掺杂的锂离子电池正极材料,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱(EDS mapping)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)测试,研究Zn2+掺杂对材料晶体结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,Zn2+掺杂可抑制高镍材料中的离子混排,形成多孔结构,缩短Li+的扩散路径,从而改善材料的倍率和循环性能。在2.7~4.3 V电压范围内,10 C倍率下Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2表现出87.8 m Ah·g-1的放电比容量,比LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O2提高了37.0%,1 C倍率下循环100圈后,Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2的容量保持率为84.7%,比未掺杂的材料提高了12%。EIS测试结果则进一步验证锌掺杂有效降低了材料的电荷传质阻抗。     

磷酸铁锂电池高温循环性能影响研究

将Li Fe PO4/C锂离子电池分别在25℃(常温)、45℃、55℃下进行0%~100%DOD、1.0 C充/1.0 C放循环测试。结果显示,随温度的升高,电池的循环性能越差。本试验分别比较了电解液、负极材料对不同温度循环性能的影响。电解液中添加高沸点溶剂和抑制Li PF6分解的添加剂、负极使用小粒径中间相碳微球能够提高电池的高温循环性能。     

锂离子电池原理介绍

锂离子电池具有其他化学电源不可比拟的特性,正迎来快速发展时期。锂离子电池主要由正极和负极构成,正极与负极之间由一层薄膜隔开,电池内部有电解液,随着充放电的进行,锂离子在正负极之间嵌入脱出。锂离子电池具有高能量密度、高电压、无污染,绿色环保、循环寿命长、负载能力高和安全性能优的特性。