软碳掺杂对大容量锂离子电池低温性能的影响

锂离子电池的低温性能是制约锂离子电池发展的重要因素之一。研究了负极中掺杂20%软碳的电池样品在低温条件下的倍率充电性能、低温放电性能及低温循环性能。实验结果表明,负极掺杂20%软碳的锂离子电池,-10、-20℃充电容量分别能达到25℃时充电容量的91.11%和81.74%;-20℃循环50次,剩余容量为低温初始容量的91.91%。     

超低温锂离子电池性能的综合调控

为提高锂离子电池-40℃场景下的充放电性能，采用电导率、黏度、SEM和电化学测试等，研究电解液以及负极调控对锂离子电池低温性能的影响。当采用LiBF₄和VC作为添加剂的改性电解液，负极搭配硬碳材料，钴酸锂锂离子电池具备优良的超低温性能。在低温-40℃放电，容量可达常温时的94.9%。该电池具备较好的低温充电能力，在-40℃以0.2 C充电、0.5 C放电在2.5～4.2 V循环100次，容量为首次低温充电时的71.8%。     

锂离子电池的低温性能改善

研究正负极、电解液对锂离子电池低温性能的影响及作用机理.在低温-40℃下,采用小粒径LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2(D50=8μm)作为正极材料,与常规粒径LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2相比,1.00 C放电容量与额定容量之比提升了22％;采用倍率性更好的中间相碳微球(MCMB)作为负极材料,1.00 C放电容量为额定容量的72％,高于使用人造石墨的60％.在低温-40℃下,人造石墨负极的电荷转移阻抗大于MCMB;采用低温性能较好的LiBF4电解液制备的软包装电池,放电容量为额定容量的90％,但使用常规LiPF6电解液时只有70％,说明电池的低温性能得到提升.     

圆柱LiFePO_4电池低温性能的研究

圆柱磷酸铁锂32650-4Ah电池有着优异的循环性能和倍率性能,但低温-40℃放电容量只有常温的40%;采用小粒径磷酸铁锂,复合石墨负极和低温电解液制作锂离子圆柱动力电池,低温性能有较大的改善,电池在-40℃下0.5 C放电容量能够达到常温0.5 C放电容量的75%以上,但循环性能却大大降低,1 C常温循环1 000次后,容量保持率约为80%。     

富锂锰基正极材料动力锂离子电池的倍率性能

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量为4%、负极/正极容量比为1.1并以1 mol/L Li PF6/EC+PC+EMC+DMC为电解液时,电池的倍率性能最好。25℃时以1.00 C充电、5.00 C放电循环1 000次,容量保持率为99.5%。     

复合电解液添加剂对充电接受能力和低温高倍率放电性能的影响研究

充电接受能力和低温高倍率放电性能是富液电池的关键性能指标。本文分别采用K型、J型两种电解液添加剂并分别考察了其单独对富液单体电池充电接受能力和低温高倍率放电性能的影响趋势,并得到Kn+、Jm+的最佳添加浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L。最后按照Kn+、Jm+的最佳浓度进行复配添加,发现:当二者在最佳浓度时进行复配添加,能提高负极的充电接受能力10%以上,-18℃低温高倍率放电性能提高3%。此外,本文还通过循环伏安扫描、阴极极化分别对含不同Kn+、Jm+离子浓度的电解液添加剂对负极铅电极的电化学行为进行了研究。     

电解液对锂离子电池电化学性能的影响

在1mol/LLiPF6/(EC+DMC+EMC)(体积比1∶1∶1)电解液中加入不同体积比的亚硫酸丙烯酯(PS)制成不同的电解液,用循环伏安、电化学阻抗谱和恒流充放电测试研究了电解液对锂离子电池电化学性能的影响。结果表明:添加一定量PS,可改善电解液与石墨负极材料的相容性,提高锂离子电池的循环性能和低温性能。其中,电解液中PS含量为3%时,与不含PS的电解液相比,常温循环200周后电池容量保持率提高了8%;同一放电制度下低温-40℃的放电容量提高了4.9%。     

软碳掺杂对大容量锂离子电池性能的影响

锂离子电池的低温性能是制约锂离子电池发展的重要因素之一,在负极中掺杂一定比例的软碳能够有效地改善锂离子电池的低温充电性能。对比了不同软碳含量对电池低温充电以及其他性能的影响。随着软碳含量的增加,电池在低温下恒流充电的比例升高,对电池容量及开路电压(OCV)的影响增大。实验结果表明,在负极中掺杂20%的软碳,能够满足电池的低温充电性能,-20℃时其恒流充电比例为56.04%,总充电容量达到25℃时充电容量的81.74%。     

锂离子电池超低温放电性能的影响因素

针对比能量为180 Wh/kg以上的18650型锂离子电池,对比不同正极材料、电解液、负极黏结剂和面密度的超低温-40℃放电性能,发现正极材料种类对超低温放电起主要影响作用。钴酸锂(Li Co O_2)材料以0.2 C放电,-40℃下(4.2~2.5 V)与常温下(4.2~3.0 V)的容量比为90.8%,优于LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料(二次颗粒为53.1%,单晶一次颗粒为30.9%)。LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2二次颗粒的粒径越小,-40℃放电性能越好;将电解液溶剂组分中碳酸二甲酯(DMC)替换为丙酸乙酯(EP),可将锂离子电池-40℃下0.2 C放电容量与常温0.2 C放电容量之比从47.6%提升至53.1%;负极黏结剂聚丙烯酸酯-40℃放电性能优于丁苯橡胶,且放电倍率增加,该优势表现更明显;相同材料体系下,减小面密度有助于提升-40℃放电性能。     

石墨的形貌及粒径对锂离子电池性能的影响

采用D50为10μm的中间相碳微球(MCMB)、D50为10μm的层状石墨和D50为15μm的层状石墨制备实验电池,并研究了电池的性能。在2.5~3.7 V循环,MCMB、D50为10μm的层状石墨和D50为15μm的层状石墨制备的电池的5.0 C放电容量保持率分别为95.6%、94.2%和91.3%;1.0 C充电、3.0 C放电、100%放电深度(DOD)循环1 600次的容量保持率分别为85.6%、84.4%和80.4%。同等粒径下,球形的MCMB相对于层状石墨有较好的倍率及循环性能;相同形貌下,粒径较小的石墨具有较好的倍率及循环性能。     

石墨形貌对锂离子电池倍率性能的影响

选取了4类不同形貌的人造石墨样品作为锂离子动力电池的负极材料,结合XRD、SEM等手段对石墨的结构、形貌和物理性能进行分析,并组装圆柱形磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池进行电化学性能测试,综合考察石墨形貌对动力电池倍率性能的影响。采用二次造粒型石墨负极的LiFePO_4电池表现出较好的倍率和循环性能,6C倍率放电保持率达105.9%,6C放电温升32℃,6C循环200次,容量保持率91.06%。     

移动通信设备氢镍电池的制备及性能研究

采用烧结镍为正极,添加氧化亚钴和羰基镍粉的储氢材料为负极,聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)的复合物为隔膜,制备得到通信设备用富液式QNG90方形氢镍电池,对所得电池充放电时的温度变化及电化学性能进行测试,并与贫液式QNF90方形氢镍电池进行比较。当富液式电池以0.2 C充电6 h,温升为5.0℃;以1.0 C放电,温升为9.5℃。20℃下对电池进行倍率放电与低温放电测试结果表明,当富液式电池以10.0 C放电至0.8 V的放电容量为室温0.2 C放电容量的73.4%,-40℃下以0.2 C放电时容量为常温0.2 C放电容量的75.2%,50℃下满容量电池以1.436 V恒压浮充50 h,未出现热失控和电流失控,0.2 C充放电的循环次数超过1 100次。     

黏结剂对锂离子电池负极膨胀的影响

以LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2软包锂离子电池为平台,研究不同黏结剂丁苯橡胶(SBR)及含量对负极膨胀、循环寿命的影响。不同处理对SBR机械性能、负极极片膨胀率以及循环性能有重要影响,经羟基化处理的SBR弹性模量和机械强度均增大;负极膨胀率降低,循环100次后满电态膨胀率由30.5%(未经处理SBR)降至24.0%,卷芯变形量变小,使得电池的循环寿命得到提升。SBR含量减少,极片辊压时所受压力越小,负极极片前期的物理搁置、循环前电化学膨胀率均降低(满电态膨胀率由21.0%降至17.5%),但循环100次的满电态膨胀率不变。     

粘结剂对石墨负极性能的影响

研究了水溶性粘结剂F-103和油性粘结剂P(VDF-HFP)对锂离子电池石墨负极电化学性能和表面SEI膜成膜机理的影响.循环伏安的结果表明:在1 mol/L LiPF6/EC+DEC+DMC电解液中,油性粘结剂石墨负极的电化学性能较好.电化学阻抗谱的结果表明:水溶性粘结剂石墨负极和油性粘结剂石墨负极表面SEI膜的成膜电位分别为1.00～0.60 V和0.80～0.55 V.油性粘结剂石墨负极表面SEI膜的稳定性较好.     

复合三元电池高温循环劣化分析

选用LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合正极材料,与石墨负极材料制成额定容量为38 Ah的2714891型电池,研究55℃下电池的循环性能,对影响循环性能的电解液和电极进行分析。负极容量衰减是高温循环性能衰减的主要因素,负极石墨比容量测试分析发现其容量损失占负极总损失的85.1%。石墨电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明:高温循环后,石墨表面脱嵌锂活性降低,电化学反应难度增大;扫描电子显微镜(SEM)与BET比表面积测试表明:石墨表面结构破坏,体相发生膨胀。石墨本征结构的变化,是负极劣化的主要因素。     

复合负极锂离子电池的低温充电性能

相比人造石墨,软碳具有更好的低温循环性能.考察软碳与人造石墨复合负极材料在三元材料/人造石墨-软碳体系中的低温循环性能.使用软碳与人造石墨(质量比3∶7)复合材料的电芯,在-20℃下以1.0 C于2.5～4.2 V循环25次,放电容量恢复至初始容量的48.20％,高于使用人造石墨的34.73％.分析低温充电曲线可知,使...     

正极集流体铝箔高温预处理的耐蚀性研究

研究了锂离子电池正极集流体铝箔的耐腐蚀性能。将厚度为30μm的商业铝箔集流体分别在250℃和400℃下进行了高温热处理,并采用循环伏安扫描、电化学阻抗、计时电流等电化学方法研究了处理前后的铝箔预在BLE-802电解液体系中的耐蚀性能。研究结果表明经过250℃热处理5 h和400℃热处理2 h后的铝箔在电解液体系中耐蚀性能明显提高。     

介孔碳纳米微球在锂离子电池中的应用

将介孔碳纳米微球粉末与磷酸铁锂(LiFePO_4)、石墨混合(介孔碳含量为8%)作为电池的正负极材料,组装锂离子电池。添加碳纳米微球后,电池的可逆性和比容量均优于未添加的,尤其在大电流9.0 A充放电时,充电电压平台约低0.25 V;充放电效率高出约88.5%;输出容量与放电电流为0.8 A时的比值高约15%。在低温0℃、-10℃和-20℃放电时,添加碳纳米微球的电池输出容量与额定容量的比值比未添加的分别高12.4%、14.9%和16.7%。     

锂电池 Li-SCl_2和 Li-S_2Cl_2 非水体系的研究

报道了Ｌｉ－ＳＣｌ２和Ｌｉ－Ｓ２Ｃｌ２非水电池体系的研究工作。该体系由锂负极、多孔石墨电极和电解质溶液构成,电解质溶液由非水溶剂（硝基苯）和溶解在该溶剂中的活性物质ＳＣｌ２或Ｓ２Ｃｌ２及电解质构成。制成锂片和碳膜面积为１ｃｍ２、所含电解液为０．４ｍＬ的模似电池,将其在恒流放电测试系统中进行测试。结果表明：Ｌｉ－ＳＣｌ２电池的开路电压为４．１０Ｖ左右,当ＳＣｌ２与溶剂硝基苯的体积比为１５％至２０％时,电池显示良好的放电性能;而Ｌｉ－Ｓ２Ｃｌ２电池的开路电压为３．６Ｖ左右,当Ｓ２Ｃｌ２与硝基苯的体积比为２５％时,电池体系也显示较好的放电性能。此外,对电池体系的电化学还原行为也作了初步的探索。     

膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究

报道了以超低温膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及氮气吸脱附测试(BET)对其物相、表面形貌及结构进行表征;利用恒电流充/放电对其电化学性能进行了测试。结果表明:超低温膨胀石墨呈现出蜂窝状多孔结构,比表面积为54 m~2/g。该材料表现出较好的脱/嵌锂容量和良好的循环性能,在100 m A/g的电流密度下,首次可逆比容量达到410 m Ah/g;循环220次后,比容量仍能维持在400 m Ah/g,容量保持率高于95%,是一种具有很好应用前景的储锂负极材料。