锂离子电池用低温电解液的研究进展

在低温下由于电解液流动性下降、Li⁺传输能力降低导致的锂离子电池容量快速衰减、循环寿命缩短等问题，日益受到重视。分析锂离子电池低温性能的影响因素，如电解液的本体性质与电解液/电极界面反应。着重从溶剂、锂盐和添加剂等方面，总结低温电解液的研究进展，如开发高低温兼顾的电解液、制备锂盐及探讨不同添加剂的协同作用。对低温电解液的发展提出展望，如制备局部高浓度电解液或发展全氟化电解液等。     

锂电池宽温度范围电解液研究现状

综述了锂离子电池适用于宽温度范围电解液的研究现状和发展前景。总结了前人在新型锂盐的开发和研究、溶剂体系的改善、添加剂的引入等方面做出的努力,提出了从寻找能替代Li PF6的锂盐以提高电池的高温性能,研究新的溶剂组合和新型低熔点溶剂以提升电池的低温性能,再结合其他添加剂改善电解液与电极界面性能来拓宽锂离子电池应用的温度范围的研究思路。     

锂离子电池低温电解液的优化进展

锂离子电池性能易受温度影响,在低温下,容量衰减大,性能受到影响甚至无法使用,限制了其广泛应用。电解液是电池的重要组成,其性能决定了低温电池性能的优劣。因此低温电解液的研究引起了广泛关注并取得了重要进展。综述了近来国内外研究人员在低温电解液溶剂、锂盐与添加剂等方面的优化进展,并对今后低温电解液的发展方向进行了展望。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

锂离子电池用低温电解液的研究

综述了锂离子电池低温电解液的研究现状.从锂盐种类、溶剂配方和添加剂三个方面阐述了改善低温性能的途径:分析了影响锂离子电池低温性能的主要因素.     

锂离子蓄电池电解液研究进展

锂离子蓄电池电解液及其添加剂的研究日益受到研究者的重视。电解液作为锂离子蓄电池重要组成部分对电池性能影响很大。综述了现阶段锂离子蓄电池电解液的溶剂、锂盐、低温性能以及热稳定性方面的研究状况。添加剂是有效改善锂离子蓄电池电解液性能的手段,概述了目前添加剂几个主要方面———SEI成膜添加剂、电导率提高添加剂、电池安全保护添加剂的研究进展。     

一种含硫化合物对锂硫电池低温性能的影响

探讨了一种含硫化合物电解液添加剂(硫辛酸,ALA)对锂硫电池低温性能的影响。研究发现,电解液添加剂硫辛酸的加入可使锂硫电池即使在-20℃的低温下仍表现出优秀的电化学性能。通过一系列电化学性能测试、多硫化锂扩散实验、离子电导率测试以及活化能计算等发现,硫辛酸可以调控活性硫物种的电化学行为,通过加快可溶性多硫化物(Li₂S_x)和难溶硫化锂(Li2_S)之间的相互转化,进而提升锂硫电池的电化学性能。这为提高低温下锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

使用新型电解液的磷酸铁锂电池高低温性能

在某商用锂离子电池电解液(CE)中加入双草酸硼酸锂(Li BOB)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)制备了一种电解液(WY)。对使用WY电解液的18 Ah磷酸铁锂/石墨动力电池进行高低温电性能测试,并与使用CE电解液的同规格LiFePO_4电池高低温数据进行了对比。结果表明:与商用电解液相比,使用WY电解液的电池在25℃不同倍率下放电容量均高于商用电解液电池。WY电池在-20℃低温下0.1 C和0.2 C放电容量增加了16.0%和15.8%。WY电池-20℃与室温下的放电容量高于CE电池。在-40℃低温下,WY电池性能优于CE电池。在60℃高温下,使用WY电解液的电池性能优于使用CE电解液的电池性能。     

2,3-吡啶二羧酸酐用于高电压锂离子电池电解液

将2,3-吡啶二羧酸酐(PDA)作为功能型添加剂加入电解液中，可拓宽电解液的氧化还原窗口，并先于溶剂在正负极表面形成保护膜。添加2.0%PDA后，钴酸锂/石墨全电池在85℃下存储18 h,厚度膨胀率从37.0%降低至8.4%;45℃下，以1.0 C在3.0～4.5 V循环600次，容量保持率从58.3%提升至84.9%;在45℃浮充测试中，含2.0%添加剂的电池78 d后厚度膨胀率仅为9.7%。过多的PDA会导致负极阻抗显著增加，出现析锂现象。综合考虑常温和高温性能，PDA添加质量分数建议为1.0%。     

LiBF_4/LiODFB混合盐电解液的低温性能

研究四氟硼酸锂(LiBF_4)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)混合锂盐电解液用于磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池时的低温-20℃性能。探讨电导率与电解液组成、温度的关系;通过循环伏安、充放电、倍率性能及电化学阻抗谱(EIS)测试,比较不同电解液体系中LiFePO_4正极在25℃和-20℃的放电比容量、循环稳定性等。在25℃和-20℃下于2.5~4.2 V充放电,LiFePO_4电极在LiBF_4/Li ODFB基电解液体系中的电化学性能较好:在25℃时以1.0 C倍率充放电,混合盐基电解液电池的首次放电比容量为140 m Ah/g,优于六氟磷酸锂(Li PF6)基电解液的130.5 m Ah/g;-20℃时0.1 C倍率下,首次放电比容量为101.7 m Ah/g,100次循环的容量保持率为86.62%,优于Li PF6基电解液的97.4 m Ah/g和60.57%。     

FEC对不同混盐电解液体系的影响

少量添加剂的使用，可以改善锂离子电池的低温性能。采用不同锂盐[四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)]及添加剂[氟代碳酸乙烯酯(FEC)],与溶剂EC+PC+EMC+EA(体积比1∶1∶1∶2)构建电解液体系，对LiCoO₂/Li半电池进行测试，考察电池的首次充放电、倍率及循环性能，循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等。FEC最佳加入量为3%(质量分数)。在-20℃下，0.5 mol/L LiBF₄+0.5 mol/L LiODFB/PC+EC+EMC+EA+3%FEC体系组装的电池，以0.1 C在2.7～4.2 V循环50次后，放电比容量为113.5 mAh/g,容量保持率为96.34%,高于未添加FEC电解液组装的电池。添加一定量FEC,有利于提高该电解液体系电池的放电比容量及低温下的循环稳定性。     

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。     

锂-硫酰氯电池的性能改进

综述了锂 硫酰氯电池的优缺点和性能改进等方面的研究工作。锂 硫酰氯电池是一种液体正极一次电池 ,开路电压高 ,安全性能好 ,负极锂的腐蚀和正极的极化是该电池最主要的缺点。通过增大正极表面积、在电解液中加入添加剂或者改进电池结构等方法 ,可以改善电池的性能     

1-丙烯-1,3-磺酸内酯对高电压锂离子电池的影响

用循环伏安和交流阻抗谱测试研究1-丙烯-1,3-磺酸内酯(PST)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱对电极表面元素进行分析,考察添加剂PST对4.4 V高电压钴酸锂锂离子电池的影响。PST能在电池电极表面形成固体电解质相界面膜,抑制溶剂分子在负极的共嵌和还原分解,改善锂离子电池的循环性能和高温性能,但使低温性能劣化。     

锂盐对Li-MnO_2一次电池性能的影响

研究电解液中的锂盐对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池内阻、开路电压、放电性能及安全性能的影响。锂盐为LiClO_4、LiBF_4、LiPF_6和双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)制备的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为253 mΩ、277 mΩ、226 mΩ和293 mΩ,平均开路电压分别为3.31 V、3.25 V、3.26 V和3.29 V。在-25℃下,锂盐为LiTFSI制备的电池放电性能最好,1 000 mA恒流放电的中值电压、容量比锂盐为LiClO_4制备的电池分别约高0.13 V、78 m Ah。Li-MnO_2电池的放电性能均随温度的升高而升高,且差异减小。锂盐为LiTFSI制备的电池安全性能最好。     

4-氯-3-三氟甲基异氰酸苯脂改性电解液

在六氟磷酸锂(LiPF6)基电解液中,掺入不同比例的4-氯-3-三氟甲基异氰酸苯脂(S TD),制备得到改性后的锂盐电解液配方,研究了STD作为电解液添加剂对Li PF6基电解液电化学性能的影响。研究结果表明:STD可与Li PF6耦合,有效提高电解液离子电导率,当STD掺杂量为0.3%(体积比)时,有效提高电池首次充放电效率,改善充放电循环稳定性及降低内阻,其首次充放电效率为62.1%,循环100圈后容量保持率为97.6%;未掺杂STD电解液的首次充放电效率为41.5%,100圈后容量保持率为95.9%。     

锂离子电池低温电解液优化途径

作为绿色环保能源,锂离子电池已经在电动汽车领域占据了极大的市场份额,并逐步扩大了在军工领域的应用范围,然后电动汽车和军工产品都对锂离子电池的环境适应性提出了更高要求。而处于低温环境的锂离子电池,其放电电压平台和放电容量都会较常温环境有较大幅度的降低。本文分析了锂离子电池在低温条件下性能下降的几种因素,并提出可以从锂盐、溶剂以及添加剂三个方面改善锂离子电池低温电解液的性能。     

高功率锂离子电池电解液中导电锂盐的新应用

高功率型锂离子电池是当前电源研究领域的重点和热点,电解液是提高电池功率特性的关键。着眼于电解液中导电锂盐的研究现状,介绍了几种有应用前景的功率型新型锂盐,另外总结了锂盐溶于非水有机电解液之外的其他新应用,如锂盐的混合使用、锂盐用作添加剂以及锂盐与离子液体的配合使用等,从更宽的视角对锂离子电池电解液导电锂盐的合成及应用进行了综述。     

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%。     

锂硫电池电解液研究进展

锂硫电池的理论比能量为2600Wh/kg,被认为是继锂离子电池后最接近商业化的高比能量二次电池体系。基于锂硫电池的液态反应类型,一方面,多硫离子的溶解不可避免且对锂硫电池十分必要,但另一方面,活性物质利用率低和循环性能差是制约锂硫电池发展的关键因素,这些都与所用电解液的组成等密切相关,从电解液的角度改善高比能量锂硫电池的性能显然更为有效。本文从溶剂、锂盐和添加剂的角度对近年来锂硫电池电解液的研发进展进行了总结。