正极集流体对锂离子电池性能的影响研究

采用扫描电镜、交流阻抗、电性能测试等手段研究对比了除油铝光箔、腐蚀铝箔、涂碳铝箔、冶金结合型C/Al复合箔[分别为:CNT-PyC/Al-P(多孔型)、CNT-PyC/Al-Y(低孔型)]五种不同的集流体对磷酸铁锂电池及极片的方阻、粘接强度、倍率性能的影响。结果表明,以多孔型冶金结合型C/Al复合箔为集流体的电池在极片粘接强度、交流阻抗、方阻、倍率性能、循环寿命等方面具有明显优势,是大功率、长寿命锂离子电池的理想集流体材料。     

抗腐蚀性鳞片石墨涂层水系电池正极铝箔集流体

集流体的腐蚀是限制水系电池发展的主要瓶颈之一，目前仅有金属钛或石墨等可以用作水系电池正极集流体，常见的铝箔因腐蚀无法作为集流体应用于水系电池。本文以炭黑和鳞片石墨为防护基材，采用涂布方法制备了两种涂炭铝箔，其中鳞片石墨涂层的铝箔不仅涂层均匀具有较好的附着力，而且具有较好的疏水和耐腐蚀性能，以该涂碳铝箔为正极集流体、石墨纸为负极集流体组装的LiFePO₄‖NaTi₂(PO₄)₃电池可以正常循环90次，具有潜在应用价值。     

集流体对尖晶石LiMn2O4电化学性能的影响

介绍了采用固相反应法合成尖晶石型LiMn2O4材料。将合成的尖晶石型LiMn2O4与炭黑、PTFE按照质量比85∶10∶5混合均匀,然后将这混合物分别涂布在泡沫镍、碳纸、不锈钢网和铝箔等集流体,研究了各种集流体对电池充放电性能、库仑效率、循环性能的影响,研究表明:铝箔、不锈钢网作为集流体,电极的充放电性能和循环性能明显优于泡沫镍和碳纸为集流体的电极。     

CNT及集流体对电池内阻增幅的影响

研究了正极使用0.5%碳纳米管(CNT)或导电涂层Al箔对锂离子电池内阻增幅的影响。充放电后,极片的剥离强度由常规极片的0增强至2.5~3.5 N。电池在2.50~3.65 V充放电,当电流分别为0.33 C和5.00 C时,极片的电阻率增幅由分别由常规极片的4倍和10倍下降至1.5倍和3倍。电池在化成、分容阶段及循环过程中的内阻增幅较常规电池低,以2.00 C循环900次,容量保持率较常规电池增加8%以上。正极使用0.5%CNT或导电涂层Al箔作为集流体,可降低电池在使用过程中内阻的增幅,提高电池的容量保持率。     

集流体改性对双电层电容器性能的影响

在有机电解液双电层电容器中,用铝箔作为集流体时,在铝箔的表面容易生成一层难导电的氧化膜,使得集流体和活性物质之间的接触电阻大大地增加,降低了电容器的整体性能.实验采用碱(NaOH)液蚀刻的方法,除去铝箔表面的氧化膜,然后在铝箔的表面沉积上一层易导电的金属锌膜来提高集流体的性能.实验结果表明,改性后的铝箔集流体可使得集流体和活性物质之间的接触电阻大大地降低,提高活性物质的利用率.当蚀刻后的铝箔在镀液中浸渍10 s时,铝箔与活性物质之间的接触电阻最小.经过集流体改性后的双电层电容器具有良好的电容性能和循环性能.     

锂盐种类对Li/FeS_2一次电池性能的影响

考察了Li I、Li PF6、Li Cl O4、Li TFSI不同锂盐对锂/二硫化亚铁(Li/Fe S2)一次电池内阻、开路电压及放电性能的影响。按Li I、Li PF6、Li Cl O4、Li TFSI的顺序,Li/Fe S2电池平均内阻分别为122、108、152、136 mΩ,平均开路电压为1.91、1.92、1.87、1.93 V。在-30℃下锂盐采用Li TFSI的Li/Fe S2电池性能最好,1 000 m A恒流放电Li TFSI电池放电中值电压比最低的Li Cl O4约高0.09 V,1 000 m A放电容量比Li Cl O4约高243 m Ah。随着温度的升高,不同锂盐电池的放电性能均明显提升,Li I、Li PF6性能提升幅度最大。当低于50℃时Li PF6放电性能优于Li I,Li PF6可作为Li/Fe S2电池用锂盐Li I的替代品。     

使用微孔铝集流体的LiFePO4正极的性能

采用直流通断电源,对立方织构大于95%的铝箔进行电解腐蚀,制备表面具有微孔结构的铝集流体。微孔铝集流体与活性物质的结合力增强,降低了界面的阻抗。与光铝箔集流体相比,微孔铝集流体(通电时间为2 s)与LiFePO4组成的正极的首次放电比容量从105.3 mAh/g提高到165.8 mAh/g,高倍率放电性能得到改善。     

化学刻蚀铝箔集流体在超级电容器中的应用

比较了不同化学刻蚀时间后铝箔集流体的表观形貌和比表面积,用交流阻抗、恒流充放电和循环伏安等测试分析了铝箔制备的电极的性能。随着铝箔刻蚀时间的延长与腐蚀程度的增加,电极的比电容增大、等效串联电阻减小;当刻蚀时间为80 s时,电极的比电容(165.2 F/g)最大、等效串联电阻(1.4Ω)最小;刻蚀铝箔集流体制备的电极以0.3 A/g的电流在0~2.7 V循环2 000次,电容衰减率不超过1.1%。     

铝箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响

通过SEM、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)等测试,研究铅箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响.与光铝箔比,双面涂碳铝箔的EIS阻抗值小,且随着涂碳层厚度的增加,先变小再增大;当涂碳层总厚度为2.0μm时,电池的阻值最小;在低温下,涂碳层总厚度为2.0μm时电池的放电平台最高,极化最轻,释放的电量最多.全电池测试...     

MnO_2掺杂对锂/氟化碳电池性能的影响

通过球磨法制备了二氧化锰(MnO_2)掺杂的氟化石墨(CF_x)复合材料;以复合材料为正极、锂带为负极,制备了1 Ah方形软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。探讨掺杂比例对Li/CF_x电池电化学性能的影响。与纯CF_x相比,掺杂30%MnO_2的电池以0.1 C倍率放电,低波电压和平台电压分别为2.360 V、2.463 V;以0.5 C、1.0 C倍率放电,低波电压分别提高约0.4 V、0.5 V。掺杂MnO_2可改善Li/CF_x电池的电压滞后现象,并提高放电平台电压。     

Li-B合金用作Li/SOCl_2电池负极材料

研究Li-B合金作为负极对锂(Li)/亚硫酰氯(SOCl_2)电池性能的影响。采用Li-B合金可提高Li/SOCl_2电池的工作温度范围,最高工作温度为250℃,且电池在150℃以上时以0.1 C倍率工作,电压平台不低于3.6 V;SEM分析表明:金属锂表面由丝状团簇的锂所组成,Li-B合金由Li_7B_6和Li共同组成;同步热分析表明:Li-B合金具有更好的热稳定性;电化学阻抗谱测试表明:与Li负极相比,Li-B合金负极具有较大的传荷电阻,即具有较低的反应活性。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

镍钴锰酸锂的制备及高电压充放电性能

用共沉淀-机械球磨-高温煅烧法制备纳米三氧化二铝(Al_2O_3)包覆镍钴锰酸锂材料,研究材料在高电压充放电条件下的电化学性能。XRD、SEM、容量微分(d Q)/电压微分(d U)和电化学性能测试结果表明:在镍钴锰酸锂颗粒表面得到了均匀的纳米级Al_2O_3包覆层,并提高正极材料的电化学性能。以0.5 C在3.0~4.6 V循环,Al_2O_3包覆量为0.5%材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的155.3 m Ah/g上升到172.7 m Ah/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

无人机用聚合物锂离子电池的研制

研制比能量为217.4 Wh/kg的高电压C/LiCoO_2锂离子电池,测试电池在25℃、以6.00 C倍率从4.35 V放电至3.00V的性能,优选正极面密度为2.66 mg/cm~2的电池。该电池在-32℃下的放电容量达到额定容量的83.4%;以1.00 C充电至4.35 V,4.00 C放电至3.00 V循环300次,容量保持率为91.3%;在75℃下储存2 d的压降值为0.146 V,内阻升高0.5 mΩ,且没有胀气现象出现,容量恢复率为87.7%。     

氧化锌在镍氢动力电池中的应用

以氧化锌(ZnO)为添加剂,制备了加锌MLNi_(3.9)Co_(0.6)Mn_(0.3)Al_(0.3)贮氢合金电极。添加0.5%的ZnO制作的电池,初始开路电压为1.20 V;在1.0~1.6 V循环,0.2 C首次放电比容量达到291.7 mAh/g,第100次循环的容量保持率为95.88%,相比于空白MLNi_(3.9)Co_(0.6)Mn_(0.3)Al_(0.3)电极,分别提高了0.39 V、31.6 mAh/g和5.70%。用该电极制作的200 Ah镍氢动力电池,搁置电压大于1.20 V,在0.8~1.6 V循环,0.2 C首次放电容量达到200 Ah,而未加锌的合金电极制作的电池,第3次循环才达到额定容量。ZnO的加入不影响电池标准循环寿命、荷电保持和容量恢复能力。     

荷电状态对锂离子电池电化学性能的影响研究

以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O为主要正极材料制备锂离子电池,通过循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流间歇滴定技术研究了过充状态、过放状态和正常使用条件下锂离子电池电化学参数变化规律。结果表明,锂离子电池在过充、过放时,固体电解质界面(SEI)膜遭到破坏,电荷转移和离子扩散难度增加,电池整体电阻增大,安全性降低;然而,以恒电流间歇滴定方式将电池过充到4.5 V时,电池正、负极材料结构的改变具有可逆性,电池可以恢复到正常状态;将电池过放至2.5 V后,正极或负极材料的结构遭到严重破坏,该破坏过程不可逆。该项研究结果对于明确荷电状态对电池整体性能的影响、开发新型电池检测技术并进行电池安全设计具有重要意义。     

车载铅酸电池的五段式充电修复方法

在分析车载铅酸电池硫酸盐化机制的基础上,提出五段式充电修复方法。该方法将充电过程分为脉冲、恒流、恒压、活化和浮充等5个阶段,介绍充电脉冲宽度、时间间隔、放电时间、充电电流、恒压和活化充电电压等参数。搭建实验验证平台,对不同型号和使用年限的车载铅酸电池进行充电修复实验,测量充电修复前后的内阻、冷启动电流和使用寿命。该方法可将车载铅酸电池的内阻减小2%~33%,最大冷启动电流提高7~72 A,输出电压提高约0.8 V,使用寿命延长6~12个月。     

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

LiDFOB对LiCoO_2锂离子电池循环稳定性的影响

采用线性伏安扫描(LSV)、SEM、X射线光电子能谱(XPS)、恒流充放电等方法,研究二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)作为电解液添加剂对钴酸锂(LiCoO_2)正极锂离子电池循环稳定性的影响。在3.0~7.0 V,首次到第4次扫描时,添加LiDFOB的电解液,氧化电流逐渐减小;LiDFOB可在LiCoO_2电极表面形成含有LiF、O-B化合物的保护膜;含3%LiDFOB的电解液可抑制隔膜在常温及高温循环过程中的氧化;使用含1%、3%LiDFOB电解液的LiCoO_2/石墨全电池,循环500次的容量保持率分别为80.88%、86.62%,高于空白组的74.75%。LiDFOB提高电池循环稳定性的原因是:使铝集流体钝化,降低了电解液的氧化分解电流;在正极表面形成保护膜,抑制电解液/电极界面的副反应;对隔膜具有抗氧化保护作用。