锂离子蓄电池正极材料表面包覆研究进展

综述了目前对锂离子蓄电池正极材料主要是LiCoO2、LiMn2O4和LiNiO2及其掺杂衍生物进行表面包覆改性的方法、所用材料、效果以及机理的最新进展。LiCoO2、LiNiO2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的热稳定性较差,LiMn2O4和LiNi0.8Co0.2O2由于与电解液的恶性相互作用等原因高温循环性能很差。在正极材料表面通过各种方法包覆一层阻隔物,可弥补材料的缺点,提高材料的实用性。包覆材料主要包括无机氧化物、无机盐、单质和导电聚合物四大类,其中AlPO4和LiMn2O4包覆可明显提高LiCoO2等的热稳定性,LiCoO2、LiAlO2和SiO2包覆可提高LiMn2O4等高温时的循环稳定性。表面包覆是一种非常简便有效的改善锂离子蓄电池正极材料性能的方法,很具有应用前景。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4--包覆LiCoO2对LiMn2O4循环性能的影响

将LiMn2O4置于LiAc和CoAc2的混合溶液中,缓慢蒸干溶液,煅烧后获得了包覆LiCoO2的LiMn2O4材料。通过电化学测试研究了钴的包覆量、煅烧温度、煅烧时间对包覆LiCoO2的LiMn2O4材料循环性能的影响,并比较了包覆Li CoO2前后,LiMn2O4材料分别在常温和高温环境下循环性能的差异。实验结果表明,在LiMn2O4的表面包覆LiCoO2,可以使LiMn2O4在常温和高温环境下获得良好的循环性能。     

尖晶石LiMn2O4的表面改性研究

研究了表面包覆TiO2的尖晶石LiMn2O4.XRD、SEM研究结果表明:经包覆处理后的材料仍为尖晶石结构,粒径均匀.电化学性能测试表明:表面包覆可很好地抑制LiMn2O4材料在电解液中Mn的溶解,提高了循环性能.经包覆处理后的样品的电化学反应阻抗增加.2%包覆量的样品的初始容量为114 mAh/g,常温下,20次循环后容量保持率为100%,100次循环后容量保持率为95%.     

FePO4包覆LiNi0.3Co0.7O2正极材料的改性研究

为了提高锂离子电池正极材料的表面结构稳定性,用沉淀法在层状LiNi0.3Co0.7O2表面包覆一层FePO4,并对材料的结构和性能进行了研究。研究结果表明,表面包覆FePO4,有效地抑制了正极材料与电解液的相互作用,提高了其循环稳定性能。当包覆比例为1.0%wt时,电池的首次放电比容量为127.925 mAh/g,经过30次循环后容量保持率为90.52%;电池的电化学综合性能较好。     

Al2O3包覆LiMn2O4阴极材料的动力学研究

在尖晶石LiMn2O4颗粒表面包覆Al2O3,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子蓄电池阴极材料。采用X射线衍射研究材料晶体结构,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗(EIS)来研究锂离子在材料中脱嵌和嵌入的动力学机理。电极材料包覆Al2O3以后,交流阻抗图谱上显示有两个半圆和一条斜线,而未包覆的LiMn2O4只有一个半圆和一条斜线。这表明经过Al2O3包覆后,LiMn2O4活性材料与电解液的直接接触被隔断。相应的等效电路也给出,以评估反应动力学。     

LiCoO2的TiO2包覆原理探索研究

文献中对LiCoO2材料的表面包覆已经进行大量的报道,清晰显示LiCoO2的表面改性对材料循环性能产生了重要正性效应。然而,材料的包覆原理和作用机制直到目前仍然模糊不清,没有一个确定统一定论。采用溶胶-凝胶法,结合TiO2与LiCoO2体相反应的研究结果,详细地研究了TiO2对LiCoO2的包覆效应,建议了可能包覆原理和作用机制。     

非晶硼磷玻璃包覆Li[Li_(0.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2正极材料的研究

采用聚合物热解的方法合成了富锂正极材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2(RLMO),并对其进行硼磷玻璃(BPG)表面包覆。经过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)实验表明,材料颗粒尺寸在100~200 nm范围,其表面明显具有非晶包覆层,且表面包覆不会改变材料的主体结构。在2.0~4.8 V范围内进行恒流充放电测试表明,非晶硼磷玻璃包覆材料(BPG-RLMO)具有更高的首次放电比容量(279.5 m Ah/g,30 m A/g)、高的首次库仑效率(91.3%)和优异的循环稳定性(100次循环后容量保持率为86.4%,30 m A/g)。这些结果表明非晶硼磷玻璃包覆可有效抑制电解液的表面分解和所引起的表面结构破坏,提高了材料的首次库仑效率和循环稳定性,为高性能富锂正极材料的发展提供一种可借鉴途径。     

锂离子电池三元正极材料Li[Ni,Co,Mn]O_2表面包覆的进展

由于优异的电化学性能、良好的热稳定性、较低的生产成本,三元正极材料Li[Ni,Co,Mn]O2已成为研究者和锂离子电池制造商关注的对象;但是也存在一些问题:阳离子混排,振实密度低,倍率性能和循环性能有待提高,与电解液兼容性不好。表面包覆是改善正极材料电化学性能和热稳定性的重要途径,介绍了近年来三元正极材料的包覆方法、表面包覆物的种类与研究现状以及表面包覆的作用机理,分析了Li[Ni,Co,Mn]O2正极材料存在的问题和今后的研究重点。     

LiNi0．9Mn0.03Co0．07O2的合成及电化学性能

介绍了以β-Ni（OH）2、CoSO4、MnSO4和LiOH·H2O为原料,在β-Ni（OH）2表面同时包覆Co、Mn合成锂离子电池正极材料LiNi09Mn0.03Co0.07O2的方法。XRD测试结果表明：样品为α-NaFeO2结构;SEM和EDS结果表明：Co、Mn均包覆在β-Ni（OH）2表面上,且包覆均匀、致密。合成的材料在电流密度为30mA／g下,第二次循环放电容量为194mAh／g,50次循环后容量仍保持为189mAh／g,材料循环性能稳定。     

化学镀镍包覆提高尖晶石LiMn2O4的高温性能

尖晶石LiMn2O4是最有希望代替钴酸锂的锂离子蓄电池正极材料,高温下容量衰减严重是其得以广泛应用的瓶颈。采用化学镀镍包覆方法对尖晶石LiMn2O4进行了表面改性。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对改性后的尖晶石表面进行了研究。电化学测试结果表明化学镀镍包覆方法能大幅度提高Li-LiMn2O4电池的高温性能。     

导电聚合物材料镀层电阻特性及附着力研究

采用磁控溅射和电镀工艺制备了导电聚合物材料,研究了织物的不同编织结构、纤维粗细及工艺等因素对其电阻及附着力的影响。以数字式微欧计测试样品的表面电阻,以强力胶带测试样品的剥离强度,结果表明:织物纤维越细、纤维间排列越松散,表面电阻就越均匀,其抗电磁干扰(EMI)的能力也就越强,其中以无纺布表现最佳。减少镀液中的杂质及镀液结晶有利于提高镀层与基材的附着力,织物编织越密则附着力越差。     

LiCoO2表面原位包覆AlPO4及性能研究

采用AlPO4对LiCoO2进行了表面原位包覆,并通过扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)及电化学性能测试等分析手段比较了未包覆和包覆后材料的性能.结果表明AlPO4包覆层均匀,厚度为20 nm左右;包覆后LiCoO2的循环性能得到显著改善.     

锂离子电池正极材料的表面包覆研究现状

表面包覆是改善锂离子电池正极材料性能的重要手段之一。总结了锂离子电池正极材料表面包覆的常用方法;介绍了包覆物质的种类及研究现状;讨论了包覆改善正极材料性能的机理;展望了将来表面包覆的研究工作。     

陶瓷涂层隔膜对锂离子电池性能影响

采用锂离子电池聚乙烯（PE）隔膜为基体,在其两侧均匀涂覆厚度为1～2μm混有纳米氧化铝（Al2O3）粉末及胶凝剂的无机有机浆体,得到一种无机复合陶瓷涂层锂离子电池隔膜。通过对该电池隔膜及由此类隔膜制成的电池进行热烘箱测试结果表明：在150℃高温环境下,无机陶瓷涂层隔膜没有出现较大的热收缩,具有优越的热稳定性,能有效提高锂离子电池的热安全性能。由于无机纳米Al2O2颗粒具有较高的比表面积,使得涂覆后的隔膜对电解液具有良好的润湿性及保液性能。采用陶瓷涂层隔膜组装LiFePO2C体系电池并对电池进行1C充放电循环测试,结果表明涂覆后的隔膜能有效提高锂离子电池的容量保持性能。     

无人机用高电压钴酸锂的制备及性能

用机械球磨-高温煅烧法制备钴酸锂(LiCoO_2),然后进行磷酸铝(AlPO_4)包覆。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:制备的LiCoO_2为二次颗粒结构,表面有均匀的AlPO_4包覆层。在3.00~4.50 V以1.0 C充电、2.0 C放电,包覆AlPO_4材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的137.0 mAh/g上升到166.6 mAh/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

Surface recovery of silicone rubber used for HV outdoor insulation

Results of a study performed to obtain a better understanding of the material characteristics responsible for hydrophobicity recovery leading to a high wet surface resistance in silicone rubbers used for outdoor HV insulation, are reported. The samples were obtained from new and artificially aged HV insulators using HTV silicone rubbers (3 different formulations) as weathershed and RTV silicone rubbers (2 different formulations) as a protective coating. The main experimental facilities employed consist of a salt fog chamber for artificially aging the insulators, and a scanning electron microscope (SEM) for material studies. New results of practical significance that have emerged from this study are: (1) hydrophobicity recovery, predominantly due to diffusion of low molecular weight (LMW) silicone polymer chains, occurs with only a fraction (<20%) of the total LMW polymer content initially available in an unaged material surface, (2) LMW chain regeneration and hence surface hydrophobicity recovery occurs even after the initial supply of LMW polymer is depleted, and (3) hydrophobicity recovery is significantly affected by ambient temperature. The results show the same pattern for different formulations of HTV and RTV rubber materials studied. The X-ray Mapping feature in the SEM provides a visual indication of the diffusion process which is a noteworthy contribution     

长效防污闪涂料——室温固化硅氟聚合物的研究

介绍一种室温固化硅氟聚合物(RTVSIF)长效防污闪涂料,用它喷涂后的瓷绝缘子表面具有优异的润滑性和很强的憎水性,从而可以显著提高绝缘子的耐污性能。通过人工加速光老化试验、涂层电性能试验、绝缘子人工污秽试验、自然污秽试验和挂网试运行,表明RTVSIF是一种理想的防污闪涂料。     

基于TiO_2镀膜材料的自洁净光伏玻璃研制与分析

研究了具备光催化性能和超亲水性能的TiO_2镀膜材料的自清洁作用机理。分别测试不同加水量、涂膜层数和水解时温度对TiO_2镀膜材料性能的影响,优化了传统的溶胶-凝胶镀膜材料的制备方法。基于TiO_2镀膜材料,分析掺入HPC、Si和钒,并分析掺杂后镀膜材料特性的变化。其结果表明,HPC改性导致TiO_2薄膜颗粒纳米化和表面粗糙度增加,使得镀膜材料的光催化性能得到提高,而掺入钒后,使得TiO_2薄膜保持长久的超亲水性。通过实验分析得出,在户外环境下,覆盖掺钒的TiO_2镀膜玻璃和纯TiO_2玻璃光伏组件相比于普通组件能够提升5.87%和2.78%的输出功率。可见这种基于TiO_2的混合镀膜光伏玻璃技术有望在将来的生产中得到具体应用。     

Electrical performance of RTV silicone rubber coatings

The role played by two major constituents in a room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber coating, namely, the inorganic alumina trihydrate (ATH) filler and the silicone polymer, on the coating's electrical performance was examined. The principal variable in the RTV silicone rubber coatings evaluated was the different weight fraction of the silicone polymer and ATH inorganic filler normally used for improving the tracking and erosion resistance. Other formulation details were essentially the same in the cured rubber. The coatings were spray coated on glazed porcelain rods and subjected to accelerated aging in a salt fog chamber. The changes produced by accelerated aging on the contamination withstand capability, leakage current suppression and erosion resistance were determined and correlated with the ratio of polymer to inorganic filler in the coating. It is shown that critical aspects of electrical performance necessary for satisfactory service operation such as contamination withstand capability before flashover and leakage current suppression are superior for the coating with a relatively high ratio of polymer to inorganic filler in comparison to the coatings with a relatively low ratio of polymer to inorganic filler. While all the coatings showed a high erosion resistance under mild discharge activity, the erosion resistance was found to be superior for the formulations with high inorganic filler under conditions of intensive surface discharge activity     

聚合物锂离子电池电极研究

介绍了聚合物锂离子电池正、负极集流体表面的蚀刻与顸处理及热压与直接涂布两种电极制备工艺.主要概述了电极各组分配比、电极孔率、正极前后膜厚度比与电性能的关系.优化电极参数可以提高聚合物锂离子电池的电性能.