分散剂对石墨烯正极浆料的影响

以脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9）为分散剂,添加到含少层石墨烯粉末的三元材料LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂正极浆料中,制备出分散性较好的含石墨烯三元正极浆料。通过扫描电子显微镜（SEM）、电池测试系统及电化学工作站对含不同质量的分散剂的正极极片的形貌、电性能和内阻进行表征。研究表明,加入0.4 %的分散剂制作出的正极极片导电率最高,有效抑制正极浆料中石墨烯颗粒的团聚现象,降低正极材料界面内阻,提高循环性能;在2.75~ 4.2 V电压范围内,以1 C充电6 C放电情况下,循环500次后,容量从126 mAh/g衰减至106.2 mAh/g,容量保持率为84.2 %,而未加分散剂含石墨烯的容量保持率为80%。      

石墨烯和碳纳米管二元复合导电剂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能的影响

主要以石墨烯(Gen)、碳纳米管(CNTs)及其二者的复合材料石墨烯/碳纳米管(Gen/CNTs)为研究对象,将其以不同的含量、比例添加在LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中,制备了一系列软包电池。通过XRD、SEM、电化学性能等测试研究了不同导电剂与正极材料结合情况,以及导电剂含量配比对锂离子电池性能的影响。结果表明：电池的性能与导电剂含量密切相关,并且复合导电剂的性能优于单一导电剂。在石墨烯/碳纳米管比例相同的情况下,随着导电剂添加量增加,电池的内阻显著降低,放电容量、倍率性能、循环性能均得到改善。导电剂为1.5%Gen/CNT (3/7,质量比)时,0.2 C下放电比容量可达163.2 mAh/g,在5 C下放电比容量仍可达85.5 mAh/g,其循环性能也最好,1 C循环200次后,容量保持率可达103.12%。     

溶液燃烧合成法制备钒酸锂及其电化学性能

以硝酸铵、偏钒酸铵、硝酸锂、葡萄糖、柠檬酸、甘氨酸为原料,采用溶液燃烧合成法成功制备了锂离子电池正极材料LiVO₃粉末,探究了煅烧温度和煅烧时间对LiVO₃制备的影响,并将制备得到的LiVO₃粉末作为活性物质进行电池组装,进一步探究了其作为锂离子电池正极材料时的电化学性能。结果表明：400℃煅烧1 h时制备的LiVO₃粉末具有最佳的电化学性能,0.1 A/g的充放电速率下,电池首次放电比容量为244.3 mAh/g,经过50次循环后放电比容量为193.6 mAh/g。     

石墨烯与导电炭黑Super-P复合导电剂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能的影响

主要以石墨烯(Gen)、导电炭黑Super-P(SP)以及复合导电剂石墨烯/导电炭黑(Gen/SP)为研究对象,将LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂作为正极材料,通过制备浆料、涂布、卷绕等工艺,分别制备了单一导电剂SP、Gen,以及不同质量比复合导电剂Gen/SP的软包电池。采用XRD、SEM和恒流充放电等测试手段,研究了不同含量的导电剂与正极颗粒的复合情况,以及对电池性能的影响。结果表明,复合导电剂含量为1.0%时,电池性能最优;复合导电剂含量为0.5%时,电池性能最差。复合导电剂的电池性能优于单一导电剂,含量为1.0%的复合导电剂Gen/SP (5∶5,w/w)制备的软包电池性能最优,0.1 C首次放电比容量为160.38 mAh/g,0.5 C循环100次后容量保有率为97.3%。     

钴含量对锂离子电池正极材料LiCo2xNi0.5-xMn0.5-xO2的性能影响

采用共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo2xNi0.5-xMn0.5-xO2(2x=0.1,0.2,0.33和0.5).对产物进行了XRD,SEM、充放电和DSC测试,以考察不同Co含量2x对材料的结构、电化学性能和热稳定性能的影响.结果表明,随着材料中Co含量2x的提高,材料的品格参数和晶胞体积逐渐减小,材料的循环性能和倍率放电能力得到改善.特别当2x=0.33时,材料具有较好的电化学性能:首次放电容量为175 mAh·g-1,30次循环后容量保持率为89.1%.同时其具有最好的热稳定性能.     

面密度和压实密度对锂离子电池快充性能的影响

以LiCoO₂为正极材料制备成软包电池,探究不同面密度及压实密度对其快速充电性能及循环性能的影响.采用扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）技术表征正极材料表面形貌和结构的变化.实验电池以高倍率6 C充电（1 C放电）并测试其电性能.结果表明:随着面密度增加,电池内阻明显增加,放电比容量降低且循环性能变差;面密度从150 g/m2提升到220 g/m2,电池循环1 000次后容量保持率由89.06 %下降到60.45 %.而随着压实密度的提高,循环性能先提升后下降,适当增大压实密度可有效地减小电池内阻并缩短Li+迁移路径,循环性能也有所提升.当压实密度为3.32 g/cm3时,电池循环500次后,容量保持率有91.50 %.      

3D打印锂离子电池正极的制备及性能

采用挤出式3D打印技术制备锂离子电池电极,选取三元镍钴锰酸锂（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂）作为正极活性材料,以去离子水、羟乙基纤维素和其他添加剂为溶剂来制备性能稳定且适合3D打印技术的锂离子电池正极墨水,利用流变仪、X射线衍射仪、电池测试仪、ANSYS模拟等探究了增稠剂种类和含量、墨水黏度、打印工艺等对墨水流变性质和可打印性能的影响。结果表明:选取羟乙基纤维素/羟丙基纤维素质量比为1∶1混合且质量分数为3%时,所制备的墨水黏度为20.26 Pa·s,此时墨水具有较好的流变性,打印过程出墨均匀,打印电极光滑平整,满足后期墨水的可打印性要求,经模拟分析,墨水黏度对墨水流动性影响明显;电极材料经超声分散、打印、烧结等过程后未造成原有晶体结构的改变;电极首次充放电容量分别为226.5和119.4 mA·h·g?1,经过20次循环后,电池充放电容量的变化率减小并趋于稳定,3D打印电极表现出良好的循环稳定性。      

碳纳米管导电浆料的制备及其对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 电化学性能的影响

用CVD法制备碳纳米管,通过强酸超声处理后溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备成碳纳米管导电浆料,利用XRD,SEM,BET考察了制备的碳纳米管导电剂浆料的结构和表面形貌,并考察了其作为导电剂对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂锂离子电池电化学性能的影响;研究结果表明经过王水处理后的碳纳米管获得了更好的分散性,并且得到了更多的介孔。添加了碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是186.1 mAh/g,而未添加碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是181.2 mAh/g。添加了碳纳米管导电浆料的电池循环性能更好,100次循环容量保持率是95.95%;添加了碳纳米管导电浆料的电池大倍率性能优越,在2C、3C、5C倍率下要明显高于单独用SP做导电剂的电池(1 C=180mA/g)。并且,添加碳纳米管导电浆料的电池电极界面阻抗要小。      

烧结温度对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法+高温固相法,首次在740~820℃制备了一系列LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料,探讨温度变化对材料结构性能的影响.通过X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统表征材料性能.结果显示在780℃烧结出的材料有纯的六方晶相、层状结构优异,在2.75~4.2 V、0.1 C倍率获得188.11 mAh/g,0.5 C循环100次后容量稳定率为88.55 %,高于其他温度制备的材料; 经过不同倍率放电后,780℃烧结出的材料不可逆容量损失远低于其他温度制备的材料.      

In-Mg-Al共掺杂高电压钴酸锂正极材料的研究北大核心

钴酸锂正极材料(LiCoO_(2))具有较高的能量密度,是当今锂离子电池正极材料的主流。然而钴酸锂在高压条件下的不可逆相变与析氧会导致容量的快速衰减与安全隐患,严重制约了钴酸锂正极材料的实际应用。采用In-Mg-Al共掺杂方法,制备了高压钴酸锂正极材料,采用X射线衍射与扫描电镜研究其物相结构与表面形貌;采用电化学阻抗谱研究元素掺杂对正极表面固体电解质膜的影响。通过组装钴酸锂/金属锂扣式半电池与钴酸锂/石墨软包全电池评估其电化学性能。结果发现,In-Mg-Al共掺杂后,所组装的钴酸锂/金属锂扣式半电池在3~4.6 V区间的0.1 C放电克容量可达到217.6 mAh/g,在0.1~5C区间倍率性能均优于未经掺杂与经Mg-Al共掺杂的钴酸锂样品。所组装的钴酸锂/石墨软包全电池0.5 C循环500圈后容量保持率可达75.1%。     

锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi₂MnO₃·(1–x)LiMO₂ (M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g–1,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结。最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。      

钠源对正极材料Na3V2（PO4）3性能的影响

采用溶胶凝胶-高温固相法,用不同的钠源制备NASICON结构钠离子电池正极材料Na₃V₂（PO₄）₃.借助扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射分析（XRD）,电池测试系统及电化学工作站对制备的Na₃V₂（PO₄）₃结构,形貌,电性能和内阻进行表征.研究结果表明,以Na₂CO₃为钠源合成Na₃V₂（PO₄）₃有更好的颗粒尺寸,形貌结构完整,充放电性能及循环稳定性更好,阻抗也较小;在2.5~4.0 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到110.8 mAh/g,50次循环后容量保持率为85.1 %.      

La3+掺杂对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备添加了La3+的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料, 通过XPS、X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统详细地探讨了不同添加量的La3+对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示, 与无添加的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料比较, 添加了La3+的材料一次颗粒尺寸更大, 球形度更好且材料的电极R_sf+R_ct阻抗均显示有所降低; 当添加x=0.01时, 材料的大电流循环稳定性得到了较大提升, 1 C条件下经过100次循环后, 添加La3+材料容量保持率为75.81 %, 而未添加材料容量保持率只有49.57 %; 添加了La3+材料制得的电池在0.5、1、5 C倍率下的放电比容量也要明显高于无添加材料。      

不同放电倍率磷酸铁锂电池循环性能研究

磷酸铁锂电池的容量、能量、内阻和开路电压是其性能的重要指标,也是涉及电池管理系统设计的重要参数.这些特性均与电池充放电倍率紧密相关.通过对40 ℃下不同放电倍率的LiFePO₄锂离子电池的容量、能量、交流阻抗和开路电压等循环性能试验,研究不同放电倍率循环下以上特性的变化规律.结果表明,电池放电容量与放电倍率间满足幂函数规律; 高倍率下循环,电池容量衰减更快; 在循环过程中,放电倍率对电池的欧姆阻抗和电化学阻抗的影响程度不同,欧姆内阻受倍率影响很小,电化学阻抗则随着放电倍率升高,增加越快; 另外,在循环后期,放电倍率越高,开路电压下降越快; 大电流下,电池放出能量降低,产热增加,老化加快,寿命降低.      

前驱体烘干温度对富锂锰基正极材料形貌和电化学性能的影响

以过渡金属硫酸盐、氢氧化钠、氨水为原料,通过连续共沉淀–高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_1.17Ni_0.33Mn_0.5O₂。对其进行了包括微观形貌、宏观形貌、晶体结构、电化学性能等方面的表征,研究了前驱体烘干温度对于粒度较小前驱体的宏观形貌及锂化后正极材料的微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,烘干温度较高的前驱体在烘干后出现了明显了宏观烧结现象,锂化并涂布后出现了明显的颗粒;烘干温度较低的前驱体在烘干后并未出现宏观烧结现象,锂化并涂布后未出现明显的颗粒。在电化学性能方面,前驱体烘干温度较高的正极材料在经历50个循环后,可逆比容量只剩下85%,下降比较明显;前驱体烘干温度较低的正极材料在经历了50个循环后,可逆比容量未出现明显下降。      

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。