中间相炭微球-LiCoO2锂离子蓄电池性能研究

通过对AA型中间相炭微球(MCMB)- LiCoO2锂离子蓄电池及以MCMB为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的AA型三电极锂离子蓄电池的性能测试及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合双电极模拟电池的交流阻抗实验,研究了MCMB- LiCoO2锂离子蓄电池的性能及其容量衰减的原因。结果表明:在室温条件下,电池的1 C放电容量达600 mAh,并具有较好的循环性能和倍率特性。电池的倍率特性和容量衰减主要受正极控制。     

过放电对MCMB-LiCoO2电池性能的影响

通过对MCMB为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的AA型三电极锂离子电池的性能测试及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合X R D和SEM实验,研究了过放电对MCMB-LiCoO2锂离子电池性能的影响。结果表明:当M CMB-LiCoO2电池过放至0.0伏时,负极MCMB表面上的SEI膜被损坏,集流体铜箔的腐蚀溶解较严重,再次形成的SEI膜的性能可能较差,这使负极阻抗增大,极化增强,相应地使电池在过放电以后的循环过程中的放电容量、放电电压和充放电效率大为降低。但过放电对MCMB的结构和正极性能没有影响。     

锂离子电池负极材料MCMB的过充电行为

研究了过充电对MCMB电极性能的影响.在电位为-0.045 V(vs.Li/Li )时,会发生锂的沉积,且过充时间越长、倍率越高,锂的沉积质量越大.过充电后,MCMB电极的充放电性能下降.SEM与xRD的分析结果说明:过充电后MCMB电极的结构没有发生变化,性能下降是电极表面沉积的锂与电极表面形成的钝化膜所致.     

AA型MCMB/LiCoO2锂离子电池的性能

通过合理的电池结构设计和优化的装配工艺，组装了AA型MCMB／LiCoO2锂离子电池，并对其性能进行了考察。在室温条件下，电池的1C放电容量达600mAh，比能量达123Wh／kg和320Wh／L，并具有较高的放电电压。循环400次时，其容量仍为初始容量的86％，并具有较好的倍率特性。电池在150℃荷电放置的条件下，不起火爆炸。     

中间相炭微球表面镀铜银合金的电化学性能

采用化学镀的方法在石墨化中间相炭微球(MCMB)的表面镀覆铜银合金,对镀覆后的中间相炭微球进行扫描电镜分析和X射线衍射分析,结果表明,铜银合金沉积在中间相炭微球的表面,在空气中具有较强的抗氧化能力。将镀覆铜银合金的中间相炭微球用于锂离子蓄电池负极材料,在较高湿度下搁置后对材料进行了电化学测试,结果表明,镀铜银合金中间相炭微球仍然具有303.8mAh·g-1的可逆容量和良好的循环稳定性,20次循环后放电容量保持率在94.6%。     

钠离子电池用SnSb合金/碳材料的性能

以SnSb为主体材料,中间相炭微球(MCMB)、酚醛树脂为碳源,将机械球磨法与有机碳源热裂解包覆法结合,合成钠离子电池负极用SnSb合金/碳复合材料SnSb/MCMB/C。通过XRD、SEM测试分析材料的物相结构与形貌,通过循环伏安、恒流充放电测试,分析材料的电化学性能。SnSb/MCMB/C复合结构缓解了纯SnSb的团聚和体积膨胀效应,增强了材料的循环稳定性和倍率性能。SnSb/MCMB/C以100 m A/g的电流在0.01~2.50 V充放电,首次放电比容量为590 m Ah/g,首次库仑效率为60%,第100次循环的放电比容量保持在322 m Ah/g。     

催化石墨化MCMB用作锂离子电池负极材料

采用Fe(NO_3)_3对中间相炭微球进行高温催化石墨化处理,制备锂离子电池负极材料.采用Raman光谱、X-射线衍射法、恒电流充放电等对样品进行测试和表征.结果表明,经催化石墨化处理的MCMB内部石墨微晶结构未发生明显变化,而表面碳层的石墨化程度提高;处理后的MCMB的首次可逆放电比容量由直接石墨化MCMB的333.8mAh/g提高到362.3 mAh/g,第50次循环放电比容量与首次循环放电比容量的比值从92.4%提高到97.7%.     

MCMB/LiCoO2电池的循环稳定性

通过对AA型MCMB/LiCoO2电池及以MCMB为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的AA型三电极电池的性能测试,结合XRD实验、双电极模拟电池的交流阻抗-电位实验,研究了MCMB/LiCoO2电池的循环稳定性及其容量衰减的原因.结果表明:在室温条件下,电池具有较好的循环稳定性和较高的放电电压平台.循环150次时,电池的容量仍为初始容量的98%,3.6V以上容量为总容量的82%.随着循环次数的增加,正极性能的恶化是导致电池容量衰减和放电电压平台降低的主要原因.     

锂离子电池过充电行为研究

从充电倍率、负极材料的种类以及正负极材料的电容量匹配等方面,研究了锂离子电池的过充电行为.结果表明:当以低倍率(0.1C和0.5C)过充电时,电池仍可维持密封完好状态;当电池以高倍率(如1C)过充电时,电池的气阀被冲开,内部电芯的温度高达182℃,比电池壳表面的温度高出80℃.在相同电容量匹配的情况下,负极材料的种类对电池过充电的影响很小;正极过量越多,电池的电压平台越长,电压曲线也越不平滑,电池壳表面达到的最高温度也越高;正极量的变化比负极量的变化对锂离子电池过充电行为的影响更大.     

SnO2/MCMB核壳负极材料的嵌锂性能

以酸处理的中间相炭微球(MCMB)为载体,先用液相法在MCMB表面生成少量二氧化锡(SnO2),再以水热法在MCMB表面生长SnO2纳米棒,合成SnO2包覆MCMB的核壳结构材料.用XRD、SEM和透射电镜(TEM)测试对材料进行分析,用恒流充放电和循环伏安实验对材料进行研究.以100 mA/g的电流在0.001～ 2.000 V循环,材料的首次充、放电比容量分别为1 038.4 mAh/g和1 577.6 mAh/g,第25次循环的放电比容量为581.9 mAh/g.     

添加剂、隔膜对锂离子电池过充性能的影响

采用电聚合添加剂环己基苯、联苯来改善以钴酸锂为正极材料的高容量锂离子方形电池过充性能(1 C 10 V、3 C4.8 V),并探讨隔膜性能对电池过充测试的影响。实验发现,1 C 10 V过充测试,电解液中添加环己基量增加时能提高电池过充测试的通过率,添加5%(质量分数)环己基苯+5%(质量分数)联苯时能对电池起到良好的保护效果,但对3 C 4.8V所起的作用不大;具有较大的穿刺强度的隔膜能对电池3 C 4.8 V过充测试起到良好的保护作用;隔膜型号与添加剂对电池循环厚度及容量保持率均有一定的影响,加入添加剂后电池循环性能下降,而良好的隔膜性能可提高电池循环性能。     

三元动力电池过充电研究

针对三元动力电池充电过程可能出现起火、爆炸,通过采用不同隔膜、不同类型电解液、不同负极材料进行综合实验,对实验电芯进行1 C/5 V过充测试,实验得出合适条件的最佳耐过充电方案。     

高性能18650型锂离子蓄电池

研究试验了锂离子蓄电池的不同电极材料及电极成型工艺 ,分别制成了以氧化钴锂 (LiCoO2 )和氧化镍钴锂(LiNi0 .8Co0 .2 O2 )为正极 ,中间相炭微珠 (MCMB)为负极的 186 5 0型锂离子蓄电池。电池的放电容量分别大于 15 5 0mAh和 170 0mAh。电池比能量达到了 130Wh/kg和 35 0Wh/L。在室温条件下 ,0 .5C电池的循环寿命 10 0 0次时 ,其容量仍为初始容量的 6 0 %、70 %。以氧化钴锂为正极的电池在 -4 0℃、0 .2C速率、终止电压 2 .5V的条件下 ,放电容量为室温容量的 6 0 %。实验结果表明 ,电池安全可靠。     

添加剂对锂离子电池电解液防过充保护的研究

作为锂离子电池的基本组成要素之一,电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此,利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类:氧化还原添加剂和电聚合添加剂。选取二甲氧基硝基苯类作为防过充添加剂。研究发现,该类添加剂的防过充能力好且具有很好的循环性能,能明显改善锂电池的循环性能和高低温性能。     

共混材料Li1.04Mn2O4/LiNi0.94Co0.06O2为正极的锂离子蓄电池性能

研究试验了以共混材料Li1.04Mn2O4/LiNi0.94Co0.06O2为正极,中间相炭微球(MCMB)为负极的AA型锂离子蓄电池。结果表明:以n(Li1.04Mn2O4)/(LiNi0.94Co0.06O2)=1∶1为正极材料的AA型锂离子蓄电池,较好地综合了Li1.04 Mn2O4的高放电电压及LiNi0.94Co0.06O2的高比容量的优点,克服了Li1.04Mn2O4的比容量低及LiNi0.94Co0.06O2的放电电压偏低的缺点。在室温条件下,电池的1C放电容量达620mAh,比能量达到120Wh/kg和290Wh/L,循环400次时,其容量仍为初始容量的86%,并具有较好的倍率特性。电池在150℃荷电放置的条件下,不起火爆炸。     

锂离子电池过充保护添加剂shuttle的研究

通过在锂离子电池电解液中添加2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯(2,5-diterbutyl-1,4-dimethoxybenzene,简称shuttle)来提高电池的过充保护能力。对磷酸铁锂电池分别进行了循环伏安扫描、常温循环寿命、过充后循环、交流阻抗测试,实验结果表明,在1 mol/L LiPF6/(EC+DEC+EMC)(1∶1∶1)+1%VC电解液中添加2%(质量分数)shuttle,当电压为3.81 V(相对于Li/Li+)时,shuttle开始发生氧化反应,烷氧基发生氧化离解,消耗电池内部过充的电量,提高了锂离子电池的安全性。此外,添加2%(质量分数)shuttle后电池循环性能有所提高,循环180次后,容量保持率从91.60%提高至94.70%。