高功率电解液在锂离子电池中的应用

研究了使用功率型和常规电解液的动力锂离子电池的倍率放电特性、放电效率及循环性能。在常温中倍率放电时,功率型电解液与常规电解液相比没有明显优势;在高倍率放电时,功率型电解液可以提高电池的放电效率;但在高倍率持续放电时,电池有一定程度的发热;功率型电解液的循环性能比常规电解液好,主要是因为含有添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)。2.0%VC和1.5%PS配合使用对提高电池的放电效率和循环性能最好。     

电池结构对锂离子电池功率性能影响

电池结构对锂离子电池的功率性能有重要的影响。本文研究了一种新型结构锂离子电池,并测试不同结构电池的倍率循环特性、不同倍率条件下倍率特性及不同放电电流下电池表面温度分布梯度。测试结果显示：不同倍率条件下新型结构的锂离子电池表现出较佳的倍率放电特性,20C放电容量是1C时放电容量的87．75％;新型结构设计的电池表现出良好的2CC／5DC倍率循环特性,循环850次容量保持90％左右,不同倍率放电电流下电池表面温度分布及温度梯度小,3个位置温度在63．6～74．8℃,对电池内部膜片的表面反应活性影响较小。这种新型结构电池有助于改善单体电池及电池组的综合功率性能。     

中等功率型锂离子蓄电池的研究

研制了中等功率型锂离子蓄电池,对电极材料、电解液体系的选择及电池的制备与化成进行了研究,并进行了一系列电池性能的测试试验.试验结果表明,中等功率型锂离子蓄电池的额定容量为24Ah,比功率达到452W/kg,比能量达到123Wh/kg,4C放电倍率特性良好.在过充、短路、针刺、挤压试验过程中不起火、不爆炸,安全可靠性高.2C放电循环100次后容量为初始容量的91%,能够满足对电池中等倍率放电的要求.     

聚合物锂离子电池的高倍率放电性能研究

研究了正极厚度、正极导电剂含量、负极材料、电池尺寸以及电解液对聚合物锂离子电池高倍率放电性能的影响,结果表明:提高正极导电剂的含量能提高电池10.0 C倍率的放电性能;采用薄正极、中间相碳微球(MCMB)负极材料扣大电池尺寸设计,也能提高电池的高倍率放电性能;在高于10.0 C倍率放电时,功能电解液对高倍率放电性能有较大影响.通过各种影响因素的优化组合,得到了一种聚合物锂离子电池.该电池的最大放电倍率可达20.0 C;300次循环后,10.0 C放电容量仍保持初始容量的84%.     

极耳数量对锂离子电池性能影响

选用正负极体系相同、结构设计不同的两款电芯,比较不同的结构设计对锂离子电池内阻、倍率性能、功率性能等的影响,结果表明:通过增加极耳数量改变电池结构设计,电池的交流内阻值降低约一倍,相应电池倍率放电时的中值电压升高,温升降低;极耳数量增加、交流内阻降低的锂离子电池相应的直流阻抗也越小,在10%~80%放电深度(depth of dis cha rge,DOD)的区间内,同一交流内阻的锂离子电池直流阻抗变化不大;与直流内阻的变化趋势一致,交流内阻小的锂离子电池的功率较强,在深DOD区间内,锂离子电池的功率均明显降低。     

氧化镍钴锂(NCA)体系高功率锂离子的设计研究

具有高功率性能的锂离子二次电池已广泛应用于手机电池、笔记本电池等便携式电源领域。此外,以HEV为代表的动力电池的研制也逐渐成为高功率锂离子电池的研究热点。选用了氧化镍钴锂(NCA)/中间相碳微球材料体系制备了2 Ah软包装、20 Ah圆柱形及18650功率型动力电池,并进行了相关电化学测试。探讨了电极配方设计、隔膜材质及厚度、电解液体系对电池大倍率放电性能和循环性能的影响。     

LiPF_6/LiFSI混合盐在高功率锂离子电池中的应用

将传统锂盐六氟磷酸锂(LiPF_6)与新型锂盐双氟代磺酰亚胺锂(LiFSI)混合作为高功率锂离子电池电解液的导电锂盐,可充分发挥LiFSI离子导电性好、不易水解的优势,相比传统的LiPF_6电解液,混合锂盐电解液应具有更好的功率特性和化学稳定性。利用恒电位极化法、循环伏安法及交流阻抗谱等电化学测试手段,详细研究了(LiPF_6/LiFSI)/(EC+DMC+EMC)(质量比1∶1∶1)电解液在以LiFePO_4为正极的锂离子电池中的电化学性能。结果表明,适量LiFSI的加入能明显提高电解液的电导率和Li+迁移数,改善LiFePO_4电极Li+嵌入/脱出反应的可逆性并降低电极界面阻抗。18650型全电池的倍率放电结果表明,在大倍率放电情况下,混合盐电解液表现出明显优于纯LiPF_6电解液的性能。     

压实密度对高倍率锂离子电池性能的影响

研究不同压实密度对高倍率锂离子电池吸液值、厚度及比能量、内阻、高倍率放电性能、高倍率循环性能的影响,结果表明:提高压实密度可减小吸液量、增大电池体积比能量、降低内阻;压实密度对高倍率放电和高倍率循环性能的影响比较复杂,通过各种压实密度对比实验测试表明,本体系正极压实密度3.5 g/cm~3,负极压实密度1.5 g/cm~3组合得到锂离子电池综合性能优异,15 C倍率放电保持1 C容量的94.7%,15 C 100周高倍率放电循环保持初始容量的91.2%.     

高电压电解液对富锂锰动力电池性能的影响

富锂锰基材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(0x1,M=Mn、Co、Ni)是由Li_2MnO_3和LiMO_2形成复合结构的新型材料,以其高比容量、高电压、高能量密度、低成本、安全性能良好等优势成为新一代的动力锂离子电池正极材料。研究了三种不同的高电压电解液(简写为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)对富锂锰动力电池的首次充放电、储存性能、倍率放电性能以及低温放电性能的影响。结果表明,不同电解液制备的电池首次充放电效率均较小(约为68%),但其第二周、第三周的充放电效率分别达到96%和98%,与首次充放电效率相比,提高了30%左右;储存30天后,Ⅰ电解液的电池自放电较大,开路电压下降了0.66 V,且储存后的放电容量下降了206.1 mAh;在0.2 C和3 C放电条件下,Ⅱ电解液制备的电池放电容量明显高于其他两种电解液电池,具有较好的倍率放电性能;同时,以0.2 C放电,Ⅲ电解液制备的电池在低温0℃放电容量较常温容量下降幅度最小。因此,Ⅲ电解液具有更优异的电化学性能。     

六氟磷酸锂浓度对锂电池性能影响的软件测试

采用LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)/石墨体系并利用浓度为1.25和1.30 mol/L的六氟磷酸锂电解液,研制额定容量为4.5 Ah的功率型软包装锂离子电池。Ba tte ry Monitor软件充放电测试表明,当六氟磷酸锂的浓度为1.25 mol/L,并添加二氟苯硼酸锂电解液的电池,功率性能及循环性能较好,248 A(约55 C)放电容量为3.995 Ah,可达到5 A放电容量的84.8%,平均比功率为4 325 W/kg,500 A脉冲放电2 s实验的瞬时比功率达到8 700 W/kg。     

三元材料在锂离子动力电池上的应用

锂离子电池被认为是电动汽车EV以及混合动力电动车HEV的主要发展方向之一.选用了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料制成了12 Ah能量型及8 Ah功率型动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试.结果表明由LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料制备的大容量动力电池比能量高,在循环性能、倍率放电性能、低温放电性能、荷电保持能力以及安全性能方面均表现优异,能够满足EV及HEV动力电源的要求.     

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%。     

六氟磷酸锂浓度对锂离子电池性能的影响

配制不同浓度(0.8~2.2 mol/L)的Li PF6/EC+EMC+DMC(质量比1∶1∶1)电解液,用循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试并结合Li+迁移数、电导率和黏度等参数的测试,研究锂盐浓度和电解液物化参数对电池倍率性能、循环性能的影响。电解液浓度为1.6~1.8 mol/L时,制得的锂离子电池倍率性能和循环性能最佳。电解液浓度为1.6 mol/L和1.8 mol/L的电池在3.65~2.00 V循环,20.0 C放电相对于0.5 C时的容量保持率分别为89.10%、91.1%;以1.0 C充电、10.0 C放电循环300次,容量保持率分别为56.22%、62.6%。     

环境温度对锂离子电池放电性能的影响

动力型锂离子电池的特性与环境温度紧密相关。开展不同环境温度下电池的放电性能试验，研究不同环境温度对电池的容量和能量、放电平台以及对应续驶里程的影响规律。结果表明，动力型锂离子电池的放电容量和能量以及放电平台在低温环境下迅速降低；室温下放电容量和能量与工况速率（放电倍率）的大小成反比，而低温下二者成正比；对比不同工况温升曲线发现，较低温度环境下大电流促使温升速率加快，对低温放电容量产生了积极效应。     

双氟磺酰亚胺锂对三元材料锂离子电池性能的影响

为了研究LiFSI对三元材料锂离子电池性能的改善作用,测试了0.8mol/L LiPF_6+0.2mol/L LiFSI/(EC/EMC/DMC)和1.0mol/L LiPF_6/(EC/EMC/DMC)在不同温度下的黏度和电导率,并研究了应用这两种电解液的三元材料/石墨电池的低温放电性能、循环性能、倍率性能和安全性能。研究结果表明:LiFSI可以有效降低电解液的黏度、提高电解液的电导率;与LiPF_6基电解液相比,应用LiPF_6/LiFSI基电解液的三元电池-20℃低温放电容量保持率提高了11%,5C倍率放电容量提高了3%,100周循环容量保持率从83.4%提高到93.8%,并且显著改善了电池的针刺安全性能。     

温度对磷酸铁锂动力锂离子电池性能的影响

在不同温度下对32131-8Ah圆柱锂离子电池进行电学性能测试,考察了温度对锂离子电池放电性能的影响。结果表明：温度对锂离子电池的充放电倍率、放电功率、电阻及不同荷电状态（SoC）下的放电能力都有较大的影响,其中在常温下基本都能达到最优结果,温度上升或者下降都会对电池造成不同程度的负面影响。     

电解液对不同结构氟化碳材料性能的影响

分别使用两种结构不同的氟化碳材料(CF_x-A、CF_x-B)，电解液LiPF₆、LiBF₄以及锂带制备5 Ah的18650型圆柱电池，利用XRD、SEM、EDS等测试技术对材料的形貌结构进行表征分析，并对电池进行恒功率恒流放电测试，研究了不同的电解液、氟化碳材料、环境温度和高温贮存时长对电池电化学性能的影响。试验结果表明，LiBF₄与氟化碳材料的匹配协同效果较好，但LiBF₄性能的发挥受温度影响较大，环境温度从50℃下降到-20℃时，比容量下降约25%～35%。相较于CF_x-A,CF_x-B的层间距和比表面积较大，Li/CF_x-B电池具有更高的放电电压，较好的倍率性能，但容量偏低；而Li/CF_x-A电池的放电平台更平稳、容量更高、高温贮存性能更好，但倍率性能较差。     

功率型LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的研究进展

电动汽车等高功率用电终端对提高锂离子电池的工作电压提出了更高要求,镍锰酸锂因具有4.7 V的放电电压而成为高功率锂离子电池正极材料的首选。综述了镍锰酸锂正极材料的结构特点、制备方法,并介绍了通过掺杂,包覆和控制形貌来提高其倍率、循环等电化学性能的研究进展,为功率型锂离子电池的研发提供了参考。     

电池发热性能评价及影响因素

为评价不同化学体系动力电池的发热性能,以电池发热功率与总功率的比值(即发热耗散率,B_HDR)作为评价指标,其值越低,电池发热性能越好。使用绝热加速量热仪,测试磷酸铁锂（LFP）、钛酸锂（LTO）、镍钴锰酸锂（NCM）和锰酸锂（LMO）正极锂离子电池,以及金属氢化物-镍（MH/Ni）电池的发热性能。1 C放电倍率下,NCM锂离子电池的B_HDR为2.36%,发热性能最好;LFP锂离子电池、LMO锂离子电池的B_HDR小于5.00%,发热性能较好;LTO锂离子电池、MH/Ni电池的B_HDR为5.00%～8.00%,发热性能较差。随着放电倍率增大,所有电池B_HDR均显著增加,提供的有效能量减少;LTO锂离子电池放电过程的B_HDR高于充电过程;LFP、LTO锂离子电池在-5～5℃的B_HDR更高,发热性能更差。     

溶剂PC对锂离子电池电化学性能的影响

研究了溶剂PC作为电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响,EIS测试结果表明,电解液中加入PC后电池的界面稳定性变差,阻抗随环境的改变变化幅度较大。同时通过对电池的循环性能和倍率性能研究发现,含和不含PC的电池100周循环,容量保持率分别为89.0%和93.4%;含有PC的电池高倍率放电平台降低50～100mV。