碳基锂离子超级电容器负极预嵌锂方法

超级电容器是一类新型的电化学能量存储器,具有功率密度高、充放电速度快和寿命长等优势。探究碳基锂离子超级电容器负极预嵌锂方法,通过对以炭为主要原料的负极材料实施一系列处理工艺,可得到预嵌锂炭材料。通过对预嵌锂炭材料的物理性能、电化学性能以及电容性能的测试,证明了该预嵌锂方法可显著提高超级电容器的能量密度、功率密度和循环稳定性。此外,还探讨了该预嵌锂方法的机理,并对其可能的应用前景进行了展望,对碳基锂离子超级电容器的开发和应用具有重要的理论和实际意义。     

不同预嵌锂方式对锂离子电容器性能的影响

研究了三种不同的负极预嵌锂方式(短路嵌锂、放电嵌锂、循环充放电嵌锂)对锂离子电容器性能的影响,并提出最佳预嵌锂工艺。测试结果表明:短路嵌锂耗时最长,嵌锂容量最高;放电嵌锂最快,电容性能和倍率性能最差;循环充放电嵌锂的各项电化学性能和短路嵌锂性能较为接近,循环充放电嵌锂倍率性能和循环稳定性最好。最佳的嵌锂工艺是三次0.05 C恒流充放电嵌锂,嵌锂充放电电压区间为0.05~2 V,锂离子电容器的测试电压范围为2.2~3.8 V。     

嵌入型炭正极材料的研究进展

炭材料因具有充放电可逆性好、容量大和放电平台低等特征而经常被用作锂离子电池的负极材料。近年来,很多研究者发现炭材料能够可逆地嵌入/脱出阴离子,做正极也有很大潜力。综述了炭材料作为正极的储能机理及应用该类炭电极提高传统电化学双电层电容器比能量的方法。通过对比,证明了活性炭/石墨体系电化学电容器的优势,并介绍了其性能及影响因素。     

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%。     

微膨胀石墨正极锂离子电容器性能研究

研究了以微膨胀石墨为正极,分别以微膨胀石墨、硬碳及不同嵌锂量的硬碳为负极的锂离子电容器,通过对比不同样品间的容量、交流阻抗及循环性能等得出结论。硬碳嵌锂电位控制在0.005 V的样品具有较好的循环周期性,8 000次循环后容量保持率为90.1%,且80C倍率放电容量保持率为64.2%。     

高可逆比容量锡负极循环性能的改善

为了改善锂离子蓄电池中高比容量锡负极的循环性能 ,采用多孔结构、高比表面积的多孔碳材料为载体制备得到Sn/PC复合材料。电化学测试表明 :用该类复合材料制备的电极表现出良好的锂嵌脱能力 ,循环性能比锡类电极有显著提高 ,其循环性能和可逆比容量与复合电极中锡的含量密切相关。第二次循环后复合电极充放电效率接近 10 0 % ,具备较好的充放电倍率特性和较低的嵌、脱锂电位。制备出的复合材料能防止锡嵌、脱锂过程产生的严重体积效应 ,从而提高电极循环性能 ,为锂离子蓄电池中合金类高比容量负极材料的实用提供了崭新的思路     

石墨粉的嵌锂性能及颗粒结构研究

研究了若干种通过不同制备方法获得的石墨粉的电化学嵌锂性能 ,得到一种高比容量的锂离子蓄电池负极材料 ,组装成扣式电池以 0 .32mA·cm-2 充放电时 ,前 10次平均放电比容量可达 35 5mAh·g-1。对各种石墨粉做了XRD、SEM和BET比表面积等结构测试 ,讨论了石墨颗粒的结构与其嵌锂性能的关系 ,认为石墨化度高、微晶尺寸小、颗粒内有大量微裂缝且粒径分布合理的石墨粉具有更高的可逆嵌锂容量。     

预嵌锂石墨负极超级电容器的性能

以活性炭作为正极、预嵌锂石墨作为负极,制备高能量密度超级电容器。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗谱进行电化学性能测试。与传统双电层电容器(EDLC)相比,制备的超级电容器具有良好的电化学性能,工作电压从2.5 V提高到3.8 V,能量为EDLC的3.16倍;以200 m A/g的电流在2.2~3.8 V循环2 000次,放电电容保持率约为98.2%。     

预嵌锂石墨材料制备超级电容器性能试验研究

制备变电站超级电容器的正极为活性炭,负极为预嵌锂石墨,通过恒流充放电、交流阻抗谱、循环伏安等方法对所制备电容器的电化学性能进行测试。通过与传统双电层电容器相比较可发现,制备的超级电容器所具备的电化学性能较好,其工作电压从2.2 V升至3.8 V,且能量为传统双电层电容器的3.58倍;当以200 m A/g的电流在2.0~3.8 V下循环2 000次时,其放电电容的保持率可高达97.8%。     

硬碳材料在功率型锂离子电池中的应用

碳材料作为电化学嵌锂宿主材料一直是锂离子电池负极材料研究的重点。硬碳材料具备循环性能和倍率性能较好、成本低等特点,使其在动力型锂离子电池方面受到人们的关注。选用了硬碳材料作为负极材料,正极材料采用氧化镍钴锂(NCA)体系,探讨了材料体系、电极配方设计、电极制备工艺、隔膜对电池设计的影响。制备15 Ah功率型锂离子电池,对电池进行了大倍率快充、快放性能、循环性能及安全性能的相关测试。     

锂离子电池石墨负极材料表面镍包覆

对可作为锂离子电池负极材料的重庆石墨试样（CX）的电化学性能进行了比较详细的研究。为了改善 CX在大电流条件下的充放电性能,尝试在CX石墨表面采用次磷酸钠碱性化学镀镍。讨论了不同浓度镀液对镀镍石墨嵌锂性能的影响。实验发现,在大电流条件下,镀镍石墨CXNi1的嵌锂性能和循环性能最好。     

锂离子电池集流体的研究

研究了锂离子电池用Cu和Al集流体.用恒电流测试研究了Cu和Al作为不同电极集流体的充放电性能,并用线性扫描伏安法研究了它们的极化曲线.结果表明:Cu和Al分别作为锂离子电池负极和正极集流体时,都具有嵌锂容量小、高电化学稳定性、降低电极极化的特点.     

C/LiCoO2系锂离子电池低温充放电性能

研究了低温(-20℃)对锂离子电池充放电性能的影响,并与其常温(25℃)性能作了比较.结果表明:在低温条件下电池的放电性能显著变差,0.2C放电时,放电容量仅为常温放电容量的77%,放电平台比常温时降低了0.5 V;1C放电时,放电客量仅为0.2C放电容量的4%.低温充电性能也明显恶化,恒压充电时间增长.锂离子电池低温电化学性能变差,主要是低温条件下锂离子在正负极颗粒中固相扩散阻抗增大引起的.     

硬炭作为钠离子电池炭负极材料的研究

报道了以商品化硬炭作为钠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)对其结构进行表征;利用恒电流充放电、循环伏安和阻抗谱技术对电化学性能进行了测试。结果表明:硬炭呈现无序乱层多孔结构,比表面积为2.2 m2/g,层间距远大于石墨负极材料(0.38 nm)。该硬炭材料对钠离子电池表现出较好的嵌入/脱嵌钠的容量、倍率性能和良好的循环性能。在20 m A/g电流密度下的首次嵌钠比容量为361.7 m Ah/g,脱钠比容量为259.8 m Ah/g,首次效率为72%;在40 m A/g电流密度下循环100次的比容量保持在250m Ah/g,容量保持率99%,是一种具有应用潜力的储钠负极材料。     

锂离子动力电池低温性能的研究

目前,锂离子动力电池低温充电性能较差的问题,一直制约着动力电池的发展。采用无定型碳包敷负极复合型材料并结合功能电解液的使用,可有效地改善锂离子电池在低温-20℃下的充放电能力,通过与常温充放电性能对比,表明这种无定型碳包敷负极复合材料可以实现动力锂离子在低温下充放电。     

以Li_4Ti_5O_(12)作负极的聚合物锂离子电池的性能

应用纳米级钛酸锂粉末作为负极活性材料制作聚合物锂离子电池,并对电池进行测试.分析和评价了其电压特性、倍率充电特性、倍率放电特性、低温放电特性、循环寿命以及安全性能,同时与石墨负极的聚合物锂离子电池进行了比较.研究表明,钛酸锂负极的聚合物锂离子电池在安全性能、倍率充放电性能、低温特性等方面超过石墨负极的聚合物锂离子电池,能够适合于在混合动力汽车和电动汽车上的应用.但电池的能量密度需要进一步提高,同时制作的成本需要进一步降低.     

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%。     

中间相沥青炭微球的嵌锂模型

碳材料用作锂离子蓄电池的负极材料导致了可充锂电池的飞速发展 ,但碳材料的结构、性能及其贮锂性能的影响至今仍然是有争议的课题。锂离子蓄电池应用领域的迅速扩大对负极材料的嵌锂性能提出更高要求 ,理论上也相应地提出了一些解释高嵌锂容量的新机理。在介绍中间相沥青炭微球 (MCMB)结构的基础上 ,综述近年来MCMB在嵌锂模型方面的一些主要进展 ,并简要指出其发展方向     

聚苯胺包覆r-GO/Fe_3O_4复合电池材料的研究

采用原位聚合法制得聚苯胺包覆r-GO/Fe_3O_4锂离子电池负极材料,通过X射线衍射、恒流充放电测试及电化学测试技术研究聚苯胺的包覆量对复合材料的组成及性能影响。结果表明,聚苯胺以无定型态分布于r-GO/Fe_3O_4中,其引入并未改变r-GO/Fe_3O_4的结构,经聚苯胺包覆后复合材料的电化学性能提升,其中聚苯胺的包覆量为0.15 mol时,复合材料的阻抗最小,首次充放电比容量分别为569.332和645.720 m Ah/g,库仑效率达86.8%,经过20次循环后,库仑效率保持在98%以上,嵌锂容量保持率稳定在81.1%,循环性能良好。     

介稳相碳微球嵌锂特性

报道石墨化介稳相碳微球 (MCMB)的嵌锂特性 ,着重研究其电化学嵌锂过程中动力学性能。国产MCMB材料具有良好的锂离子嵌入和脱出功能 ,首次放电容量达 330mAh/g ,充放电效率为 93.9%。XRD结构测量表明该材料与人造石墨的结构相近 ,用慢速扫描循环伏安法研究不同阶锂插入碳层化合物的组成 ,循环伏安法测定出锂离子扩散系数为3.8× 10 -12 cm2 /s。为研究介稳相碳微球电极嵌锂过程的动力学性质 ,还用交流阻抗法和电位阶跃法测定了在不同电极电位下锂离子的电化学扩散系数 ,表明随着锂嵌入量的增加 ,锂离子扩散系数逐渐减小。