高温锂离子电池用混盐电解液体系

正极电解质相界面(CEI)膜会影响锂离子电池的高温性能。商用电解液在高温下的热稳定性差,形成的CEI膜不够稳定,易导致电池失效。以热稳定性及成膜性能良好的双三氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)为锂盐,EC+EMC(体积比3∶7)为溶剂,构建电解液体系,考察制备的LiCoO₂/Li半电池的电化学性能。在70℃下,LiCoO₂/Li半电池在0.5 mol/L LiTFSI+0.5 mol/L LiODFB基电解液体系下,以1.0 C在2.7～4.2 V循环,首次放电比容量为131.2 mAh/g,循环100次的容量保持率为90.8%。这得益于电解液体系生成了均匀、致密且具有良好离子电导率的CEI膜。     

新型锂盐——二氟草酸硼酸锂

介绍了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的基本特性.LiODFB作为锂盐用于电解液中,对不同正极和石墨负极有良好的相容性,能显著提高电池的高、低温性能.综述了LiODFB在锂离子电池中的应用情况.     

新型锂盐二氟草酸硼酸锂的研究进展

二氟草酸硼酸锂(LiODFB)是一种很有发展潜质的新型锂盐电解质,在锂离子电池领域具有广阔的应用前景。介绍了LiODFB的结构、基本特性以及制备方法,综述了基于LiODFB的电解液和锂离子电池的性能。     

LiBF_4/LiODFB混合盐电解液的低温性能

研究四氟硼酸锂(LiBF_4)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池时的低温-20℃性能。探讨电导率与电解液组成、温度的关系;通过循环伏安、充放电、倍率性能及电化学阻抗谱(EIS)测试,比较不同电解液体系中LiFePO_4正极在25℃和-20℃的放电比容量、循环稳定性等。在25℃和-20℃下于2.5~4.2 V充放电,LiFePO_4电极在LiBF_4/Li ODFB基电解液体系中的电化学性能较好:在25℃时以1.0 C倍率充放电,混合盐基电解液电池的首次放电比容量为140 m Ah/g,优于六氟磷酸锂(Li PF6)基电解液的130.5 m Ah/g;-20℃时0.1 C倍率下,首次放电比容量为101.7 m Ah/g,100次循环的容量保持率为86.62%,优于Li PF6基电解液的97.4 m Ah/g和60.57%。     

FEC对不同混盐电解液体系的影响

少量添加剂的使用，可以改善锂离子电池的低温性能。采用不同锂盐[四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)]及添加剂[氟代碳酸乙烯酯(FEC)],与溶剂EC+PC+EMC+EA(体积比1∶1∶1∶2)构建电解液体系，对LiCoO₂/Li半电池进行测试，考察电池的首次充放电、倍率及循环性能，循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等。FEC最佳加入量为3%(质量分数)。在-20℃下，0.5 mol/L LiBF₄+0.5 mol/L LiODFB/PC+EC+EMC+EA+3%FEC体系组装的电池，以0.1 C在2.7～4.2 V循环50次后，放电比容量为113.5 mAh/g,容量保持率为96.34%,高于未添加FEC电解液组装的电池。添加一定量FEC,有利于提高该电解液体系电池的放电比容量及低温下的循环稳定性。     

锂离子电池电解质LiBC_2O_4F_2的合成与电化学性能

以草酸锂和三氟化硼乙醚溶液合成了草酸二氟硼酸锂(LiBC2O4F2),并用碳酸二甲酯溶剂进行萃取和重结晶对其提纯。LiBC2O4F2基电解液能钝化集流体铝箔,从而抑制了电解液溶剂的氧化。电化学测试结果表明:使用1.0mol/LLiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池首次放电比容量为110.2mAh/g,而使用1.0mol/LLiPF6基电解液时放电比容量为121.1mAh/g,但LiBC2O4F2基电解液的LiMn2O4/Li电池在室温和高温(60℃)的循环寿命比LiPF6基电解液好,且具有优良的低温放电性能。     

使用新型电解液的磷酸铁锂电池高低温性能

在某商用锂离子电池电解液(CE)中加入双草酸硼酸锂(Li BOB)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)制备了一种电解液(WY)。对使用WY电解液的18 Ah磷酸铁锂/石墨动力电池进行高低温电性能测试,并与使用CE电解液的同规格LiFePO_4电池高低温数据进行了对比。结果表明:与商用电解液相比,使用WY电解液的电池在25℃不同倍率下放电容量均高于商用电解液电池。WY电池在-20℃低温下0.1 C和0.2 C放电容量增加了16.0%和15.8%。WY电池-20℃与室温下的放电容量高于CE电池。在-40℃低温下,WY电池性能优于CE电池。在60℃高温下,使用WY电解液的电池性能优于使用CE电解液的电池性能。     

复合三元电池高温循环性能研究

针对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合三元电池,从电解液溶剂体系筛选、锂盐研究以及添加剂使用三个方面系统研究了电解液对电池高温性能的影响,通过新型锂盐、添加剂的使用,提升了电池55℃高温循环性能。结果显示:使用DEC代替DMC作为溶剂,降低EMC含量能够有效提升复合三元电池高温性能,高温55℃循环从150次提升至300次;使用1.0 mol/L LiPF_6+0.2 mol/L LiFSI,电池阻抗明显降低,电池高温循环进一步得到提升,55℃循环提升至500次;添加0.5%(质量分数)的LiODFB成膜添加剂时,能够改善负极成膜效果,55℃高温循环提升至700次,当加入过量LiODFB时,电池产生大量CO和CO_2,造成复合三元电池高温循环性能恶化。     

LiFePO4锂离子电池的低温性能改进

利用多巴胺自聚合原理,通过包覆一层氮掺杂的碳质材料(无定型碳)来降低磷酸铁锂(LiFePO₄)材料的表面电阻,提高低温下Li+迁移速率。采用含氟有机溶剂氟代碳酸乙烯酯,以物质的量比为1∶1的双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双(五氟乙基磺酰基)亚胺锂(LiBETI)为混合锂盐,制备1 mol/L混合锂盐电解液(MLiE),以解决电池在低温环境下性能下降的问题。与目前的商业LiFePO₄/石墨电池相比,组装使用MLiE的LiFePO₄锂离子电池在-20℃于3.65~2.50 V充放电,0.1 C、0.2 C、0.5 C和1.0 C放电容量分别增加了37.4%、44.6%、51.1%和65.3%。     

电解液锂盐浓度对磷酸铁锂电化学性能的影响

研究了LiPF_6浓度对PC/EC混合溶剂电解液的电导率、可燃性的影响,考察了LiFePO_4电极在不同LiPF_6浓度的电解液中的电化学性质。结果表明,电解液的电导率和可燃性受LiPF_6的浓度影响很大,LiFePO_4电极的倍率性质和循环稳定性随电解液中LiPF_6浓度的升高而升高,特别是在60℃高温条件下,LiFePO_4电极表现出优异的高温循环稳定性,产生这种现象的主要原因是高浓度锂盐电解液有助于降低电解液内部的浓差极化现象,抑制电极/电解液表面的副反应,铝箔的腐蚀也得到了抑制。     

电解质盐LiBOB在锂离子电池中的应用

论述了双草酸硼酸锂(LiBOB)在电极表面形成SEI膜的性质以及对电池高温稳定性的影响,并对LiBOB在溶剂中的溶解性、电导率和安全性及对电池循环性能的提高等问题进行了概述,对相关研究方向进行了简单的阐述.     

磷酸铁锂动力电池失效的研究进展

作为电动车具有竞争力的正极材料磷酸铁锂吸引了很多的关注。了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理,对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。综述了近年来磷酸铁锂动力电池失效的研究进展,讨论了杂质、化成方式、存储条件、循环使用、过充和过放等对电池失效的影响。     

电解液对圆柱形Li/MnO2电池性能的影响

使用LiClO4电解液、LiPF6电解液及两者的混合电解液装配圆柱形Li/MnO2电池,分析LiPF6对电池性能的影响.引入LiPF6后,虽然开路电压上升,放电容量下降;但过放电时的峰值温度最高下降137℃,有利于提高电池的安全性能.     

加速量热仪对锂离子蓄电池安全性能的评估

在国外,加速量热仪(ARC)已被广泛应用于锂离子蓄电池的研究.使用该设备,在绝热条件下记录电池内的温度、压力及自放热速率和时间的函数关系.使用英国THT公司生产的加速绝热量热仪及附加设备(KSUTM)和(BSUTM)检测电池使用过程中充放电、滥用以及短路和高温下的热分解,并利用这些数据来量化电池储存和放置等条件下的热稳定特性.     

锂离子电池纳米结构LiMn2O4正极材料的研究进展

越来越多的纳米结构材料(包括纳米颗粒、纳米线、纳米管和核壳结构、介孔纳米材料)已经应用于锂离子电池。不同的合成方法制备出的材料性能有所不同。本文介绍了锰酸锂(LiMn2O4)纳米正极材料的合成方法及性能,指出了纳米正极材料应用中存在的问题。     

熔融碳酸盐燃料电池阴极材料的导电性

通过交流阻抗方法研究了熔融碳酸盐燃料电池阴极材料锂镍氧化物、锂钴氧化物和锂铁氧化物的导电性能。结果表明:锂镍氧化物电极的导电性最好,锂钴氧化物电极的导电性次之,锂铁氧化物电极的导电性最差;它们的导电性都随着温度的升高而按指数规律增加;在合成锂钴氧化物(或锂铁氧化物)的过程中,使Li2CO3轻微过量,可以提高锂钴氧化物(或锂铁氧化物)电极的导电性,而且在同一温度下,随着nLi∶nCo(或nLi∶nFe,摩尔比)值的增大,锂钴氧化物(或锂铁氧化物)电极的导电性显著增加。     

表面修饰LiCoO2的LiFePO4/C正极材料的性能

采用碳热还原法合成橄榄石型LiFePO4/C正极材料,并用溶胶-凝胶法在表面修饰LiCoO2颗粒。XRD和场发射扫描电镜(FE-SEM)分析发现:表面修饰LiCoO2没有改变LiFePO4/C的晶体结构。恒流充放电和交流阻抗测试结果表明:以0.2C在2.4~4.2 V循环,未经表面修饰的LiFePO4/C,首次放电比容量为135.5 mAh/g,第30次循环的容量衰减率为9.1%;表面修饰2%LiCoO2的LiFePO4/C,首次放电比容量为142.7 mAh/g,循环30次,比容量没有衰减。     

锂离子电池正极材料Li2MSiO4的研究进展

介绍了橄榄石型Li2M SiO4(M=Fe、Mn和Co)的结构和充放电机理;综述了Li2MSiO4的制备方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法和微波法等;简述了Li2M SiO4改性研究的现状,如降低颗粒尺寸、提高导电率等.     

LiFePO_4/C电池的容量衰减研究

从Li Fe PO4/C电池负极角度出发,利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、电感耦合等离子体测试仪(ICP)和X射线衍射光谱仪(XRD)等分析手段研究了此电池储存后的容量衰减机理。结果表明,高温和长期存储为电池负极片的劣化提供条件,促使电池负极石墨表面发生大量的副反应,消耗了正极活性锂和电解质中的锂盐,在负极表面形成不可逆锂,造成电池活性锂离子损失,电池容量衰减。     

电解液中添加LiBOB改善LiMn2O4的高温性能

由恒流充放电和电化学阻抗等研究发现,向电解液中添加双草酸硼酸锂(LiBOB)能改善锰酸锂(LiMn2O4)的高温性能。以0.5C在3.0～4.2 V充放电,在45℃循环300次,容量保持率从82.6%提高到90.5%,循环400次,从73.0%提高到88.6%;在60℃循环300次,从76.5%提高到87.0%。固体电解质相界面(SEI)膜的初始形成电位降至2.0 V。