Li-MnO2电池LiClO4系电解液低温性能的研究

研究了以LiClO_4为电解质盐,采用不同配比的溶剂、添加剂配制成的系列电解液体系,在0℃工况,对采用不同配方电解液电池的放电性能进行了测试,且讨论了几种电解液的交流阻抗图谱。研究发现:加入配比为DME∶PC∶DOL体积比为5∶2∶3电解液的电池,界面阻抗小,稳定性好,容量保持率高。     

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。     

基于铋与醚类电解液耦合的钠离子电池

钠离子电池的应用受限于高温引发的安全隐患和容量衰减等问题。用简单的掺杂、包覆等修饰方法改善电池高温性能仍有局限,寻找合适的电解液体系成为扩大工作温度范围的较好方法。研究1 mol/L NaPF₆/乙二醇二甲醚(DME)或NaPF₆/碳酸丙烯酯(PC)两种电解液在Na|Bi电池中的特性。采用DME基电解液的电池,在60℃下,以400 mA/g电流在0～1.5 V循环100次后,比容量保持294 mAh/g,为常温下的92.45%。温度(20～80℃)和电流(400～2 000 mA/g)变化导致的电池比容量衰减不明显。由SEM和电化学阻抗测试可知,DME与Bi在耦合作用下形成的孔状结构,限制了Bi的体积膨胀,同时电池呈现较低的电化学阻抗,揭示了DME基电解液的Na|Bi电池具有优良高温电化学性能的原因。     

Li-MnO_2电池低温电解液研究

研究了电解质盐为LiCIO4的一系列新型电解液体系.在-40～25℃温度区间内,测定了各体系的离子电导率,并进行比较.选择电导率较好的1 mol/L LiCIO4/PC/MA(1:3)电解液体系组装成扣式U-Mn02电池,进行常温和低温放电性能的测试,并与使用常用电解液体系1 moVL LiPR6/EC/DMC(1:1)及1 mol/L UCIO4/PC/DME/DOL(1:1:1)的Li-MnO2的常温和低温放电性能进行了比较.探讨了电解液低温电导率提高的机理,特别是线性羧酸酯的加入对电解液低温电导率和放电性能的影响.     

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。     

石墨电极在PC系电解液中的嵌锂行为

用循环伏安法研究了石墨电极在PC系电解液中的电化学行为。溶剂为PC时,PC在石墨电极上大量分解并同Li 一起嵌入石墨层中,导致石墨完全剥落,通过调整溶剂的组成和配比,可抑制PC嵌入石墨电极。对石墨电极在PC系电解液中的首次充放电研究表明:随着电解液中DMC含量的增加,电池首次充放电的不可逆容量减小。对含PC系电解液的锂离子电池循环性能的研究表明:电池的初始容量和循环稳定性随着电解液中DMC含量的增加而增加,电解液组成为1 mol/L LiPF6/EC PC DMC(1∶1∶4)时,电池初始放电容量为784.2 mAh,经50次循环后,容量保持率达97.0%。     

高温热处理石油焦在不同电解液中的嵌锂特性

采用原位X射线衍射技术 ,研究了经 2 2 5 0℃高温热处理的石油焦在 1mol/LLiClO4 +EC/DEC( 1∶1)和在 1mol/LLiClO4 +PC/DME( 1∶1)两种电解液中的嵌锂过程 ,结果表明 :在 1mol/LLiClO4 +EC/DEC( 1∶1)电解液中的嵌入物为锂离子 ,在 1mol/LLiClO4 +PC/DME( 1∶1)电解液中的嵌入物主要为溶剂化锂离子。     

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%。     

锂氟化碳电池电解液研究

对氟化碳电池电解液的配制及使用进行了研究。使用两种醚类溶剂DME、THF和两种砜类溶剂TMS、DMSO等,锂盐为LiBF_4、LiClO_4、Li N(SO_2CF_3)_2等,组成单溶剂电解液,进行电化学阻抗、线性扫描及电性能测试,其中LiTFSI-THF电解液所制备的电池以0.1 C放电,比容量为856.9 mAh/g,接近理论容量;LiClO_4-DMSO电解液以0.1 C放电,放电平台达到2.7 V。以VC、FEC作为添加剂使用,提高了电池的放电容量。     

改善Li/FeS2电池的放电性能

讨论了二硫化铁(FeS2)材料的热处理温度、导电剂的种类、电解液溶剂及电解液加入量对Li/FeS2电池放电性能的影响.热处理温度为180℃、导电剂为胶体石墨、溶剂中含二甲氧基乙烷(DME)的电解液及电解液加入量约3.0ml时,制备的容量为1.5Ah的电池性能最好,工作电压达1.414 V,FeS2的比能量为1 110.44Wh/kg.     

富锂锰基锂正极材料和动力电池的性能研究

以全浓度梯度核壳(Full Concentration Gradient Core-Shell,简称FCGC-S)富锂锰基材料为正极材料,以中间相碳微球为负极材料,采用叠片工艺制备了高电压17Ah的富锂锰基锂离子电池。从材料合成工艺、性能优化和电池设计及集成关键技术几方面,评价电池的充放电倍率性能、高低温性能、循环寿命性能等。通过优异的全浓度梯度核壳富锂锰基材料正极材料、容量匹配和负极匹配技术、电解液和添加剂的兼容性优化等集成,制作了高电压富锂锰锂离子电池。实验结果表明,电池样品的能量密度处于220Wh/kg;室温1C倍率放电容量为额定容量的97.90%,10s放电的比功率为240W/kg;低温(-20℃)1C放电容量为额定容量的90.09%;高温(55℃)1C放电容量为额定容量的93%;在室温下储存28天,荷电保持能力为97.12%,恢复容量为额定容量的97.79%;在高温(55℃)下储存7天,然后在室温下以1C电流放电荷电容量为额定容量的95.53%,恢复容量为额定容量的95.72%;标准寿命循环500次时放电容量为额定容量的95.09%。安全性能测试符合GB/T 31485-2015标准要求。     

锂离子电池PC基电解液的电化学行为研究

介绍了用循环伏安法研究石墨在D EC、D M C、EM C和PC单组分电解液以及以PC、E C为基础的电解液中的电化学行为。研究结果表明:D EC、D M C和EM C 3种线型碳酸酯溶剂表现出相似的伏安行为,而环状碳酸酯溶剂PC则表现出不同的伏安行为,单纯用PC作锂离子电池电解液的溶剂,PC极易嵌入石墨中,并使锂离子在石墨中的脱出峰电位变正;线型碳酸酯溶剂DM C与PC的混合可以降低锂离子在石墨中的脱出峰电位,但不能抑制PC嵌入石墨电极;EC能对PC嵌入石墨电极起抑制作用,通过调整溶剂的配比可以完全抑制PC嵌入石墨。研究了PC,EC及DM C混合溶剂电解液的053048型锂离子电池的循环性能。结果表明,电池的初始容量和循环稳定性随着电解液中D M C含量的增加而增加。电解液组成为1m olL/LiPF6/EC∶PC∶DM C=1∶1∶4的电池初始容量接近理论容量,经50次循环后容量衰减很少,容量保持率高达97%。     

正极材料单质硫在LiCF3SO3/DOL+DME电解液中的放电性能

研究了单质硫在1 mol/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中的倍率放电性能.结果表明:单质硫的首次放电容量随着放电倍率增大呈现先增后减的趋势.单质硫具有良好的充放电性能,在0.6 mA/cm2的充放电电流密度下,首次放电比容量为972 mAh/g,第50次循环的放电比容量达到605 mAh/g.单质硫的低电压平台能够提供约70%的放电总容量,但低电压平台容量衰减速率较快,平均容量衰减率为0.8%.循环伏安实验的结果表明:在1 mo]/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中,单质硫的还原反应为浓差扩散过程,在峰电位1.90 V低电位处的第2还原反应产生固相硫化锂,引起电极钝化现象.     

混合锂盐LiTFSI-LiODFB基电解液的高温性能

研究双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO_4)锂离子电池时的高温60℃性能,用SEM和X射线光电子能谱(XPS)研究高温60℃下LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀及LiODFB的防腐蚀机理。在高温60℃下,LiODFB的加入能减少LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀;当LiTFSI与LiODFB物质的量比为4∶6时,混盐基电解液电池以1 C在2.5~4.2 V充放电,第80次循环的放电容量保持率为99.7%,优于商业化六氟磷酸锂(LiPF_6)基电解液电池的58.6%。     

电解液对硫电极电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电导率和粘度的测试,研究了电解液对硫电极电化学性能的影响。结果表明,在配制的电解液中,硫电极在2.3 V和2.0 V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解液的粘度密切相关。当电解液为1 mol/L LiN(SO2CF3)2/1,3-二氧戊环(DOL) 乙二醇二甲醚(DME)(50∶50,体积比)时,在室温、0.4 mA/cm2的电流密度放电时,硫电极的首次放电比容量达1 050 mAh/g,第50次循环,放电比容量仍维持在600 mAh/g以上。     

磷酸铁锂正极锂离子电池的高温循环性能

对磷酸铁锂(LiFePO4)正极锂离子电池的循环性能进行研究.电池以1C、100％放电深度(DOD)循环,在常温下的循环次数可达1 800次以上,而在60℃高温下只有200次左右.在高温下循环后,电池的内阻和厚度增幅大于常温时,说明高温会加速容量衰减.对高温循环失效的电池补加电解液,常温放电容量提高了约9.46％.电解液匮乏是电池高温循环性能变差的原因之一,但不是主要原因.     

电解液对锂离子电池低温放电性能的影响

向常规电解液[六氟磷酸锂(LiPF6)-碳酸乙烯酯(EC)-碳酸甲乙酯(EMC)-碳酸二甲酯(DMC)]中添加溶剂乙酸乙酯(EA)和碳酸丙烯酯(PC),制得的低温电解液可改善锂离子电池的低温放电性能.在-40℃下,低温电解液和常规电解液的电导率分别为0.864 mS/cm、0.370 mS/cm;在0.20 C、0.50 C时,使用低温电解液的电池的放电容量分别为室温放电容量的71％和41％,放电中值电压比室温时分别降低了0.90V和1.03V.     

PC作电解质组分的锂离子蓄电池高低温性能

研究比较了含和不含碳酸丙稀酯(PC)两种电解液的063048型锂离子蓄电池的循环性能、高温和低温放电性能。结果表明,室温下两种电解液的电池初始容量和循环稳定性相似,两种电解液的电池都表现出良好的循环性能,循环50次后电池容量都保持在95%以上。电池的高低温性能测试结果表明,含PC比不含PC组分电解液的电池在70℃的高温下和-10℃的低温下放电容量高得多。70℃和-10℃下,不含PC电解液的电池容量分别只有室温时的46%和68%,而含PC电解液的电池容量分别保持在78%和87%。     

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。     

电解质组成对锂-硫电池电化学性能的影响

采用恒流充放电、循环伏安等方法并结合电解质的电导率和粘度的测试,研究了电解质对硫电极电化学性能的影响。实验以LiClO4为电解质,选用1,3-二氧戊环(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)、四氢呋喃(THF)三种有机溶剂,配制了三种电解质:1mol/LLiClO4/(DOL THF)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME DOL)(50∶50,体积比)、1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)。比较了这三种电解质在锂-硫电池中的电化学性能,实验结果表明:在配制的电解质中,硫电极在2.3V和2.0V附近有两个放电电压平台,低电压平台的电位和电解质的粘度密切相关。使用1mol/LLiClO4/(DME THF)(50∶50,体积比)的电解质时,硫电极有很好的大电流性能,首放比容量高达860mAh/g,当放电电流密度为0.6mA/cm2时,硫电极的充放电效率超过了80%。