2-氯苯甲醚对锂离子电池防过充性能的影响

采用循环伏安扫描、充放电循环、过充测试等手段,研究了2-氯苯甲醚作为锂离子电池电解液添加剂,对电池的防过充性能及常温循环寿命、高温循环性能的影响.研究发现,2-氯苯甲醚的氧化峰电位为4.67 V(vs.Li/Li~+),在磷酸铁锂电池中与石墨负极具有较好的相容性.0.5 C/5 h、1 C/3 h过充时不漏液、不起火、不爆炸;作为添加剂使用时电池1 C倍率常温循环338次容量保持率为81.4%:60℃高温1 C倍率循环200次容量保持率为79.9%.     

添加剂对锂离子电池电解液防过充保护的研究

作为锂离子电池的基本组成要素之一,电解液的基本特性直接影响着锂离子电池的循环特性、热稳定性和安全性。因此,利用添加剂来提高电解液的防过充能力成了改善电解液性能的重要方式。常用的添加剂主要有两类:氧化还原添加剂和电聚合添加剂。选取二甲氧基硝基苯类作为防过充添加剂。研究发现,该类添加剂的防过充能力好且具有很好的循环性能,能明显改善锂电池的循环性能和高低温性能。     

锂离子电池过充保护添加剂shuttle的研究

通过在锂离子电池电解液中添加2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯(2,5-diterbutyl-1,4-dimethoxybenzene,简称shuttle)来提高电池的过充保护能力。对磷酸铁锂电池分别进行了循环伏安扫描、常温循环寿命、过充后循环、交流阻抗测试,实验结果表明,在1 mol/L LiPF6/(EC+DEC+EMC)(1∶1∶1)+1%VC电解液中添加2%(质量分数)shuttle,当电压为3.81 V(相对于Li/Li+)时,shuttle开始发生氧化反应,烷氧基发生氧化离解,消耗电池内部过充的电量,提高了锂离子电池的安全性。此外,添加2%(质量分数)shuttle后电池循环性能有所提高,循环180次后,容量保持率从91.60%提高至94.70%。     

扣式锂离子蓄电池的制备及性能

结合对电池极群组结构和电解液组成的研究,制备出了4种扣式锂离子蓄电池。在电池组装过程中,电池极群组采用叠片组装结构,提升了电池的放电容量并改善了电池的放电性能。使用加有1%(体积百分比)碳酸亚乙烯酯(VC)或1%(质量百分比)N,N-二甲基-二硫代甲酰胺丙磺酸钠(DPS)的电解液,可使电池封口化成时的厚度减少30%以上,有效地解决了电池厚度超标问题。加入VC同时也可提高电池的容量和循环寿命。此外,在电液中添加5%(质量百分比)的联苯或2%(体积百分比)的三乙胺后,可改善电池的过充性能。以所制备的扣式2016锂离子蓄电池为例,经过上述改进,电池的放电容量达到30mAh,0.5C充放电循环500次后容量为初始容量的80%。     

六甲基二硅氮烷对LiMn_2O_4电极性能的影响

研究了六甲基二硅氮烷(HMDS)对电解液稳定性和锂离子电池循环性能的影响.加入0.1%的HMDS不会影响电池的首次放电容量,能抑制电解液中LiPF6的水解;常温下以1 C在3.0～4.2 V循环100次后,电池的容量保持率为92.4%.     

添加剂、隔膜对锂离子电池过充性能的影响

采用电聚合添加剂环己基苯、联苯来改善以钴酸锂为正极材料的高容量锂离子方形电池过充性能(1 C 10 V、3 C4.8 V),并探讨隔膜性能对电池过充测试的影响。实验发现,1 C 10 V过充测试,电解液中添加环己基量增加时能提高电池过充测试的通过率,添加5%(质量分数)环己基苯+5%(质量分数)联苯时能对电池起到良好的保护效果,但对3 C 4.8V所起的作用不大;具有较大的穿刺强度的隔膜能对电池3 C 4.8 V过充测试起到良好的保护作用;隔膜型号与添加剂对电池循环厚度及容量保持率均有一定的影响,加入添加剂后电池循环性能下降,而良好的隔膜性能可提高电池循环性能。     

一种锂离子蓄电池过充保护添加剂的研究

为了进一步改进锂离子蓄电池的安全性能,研究了在液体电解质中添加环己烷苯(Cyclohexylbenzene,简称CHB)的过充保护作用。对电池进行了恒流充放电和过充实验、循环伏安扫描测试和容量特性测试。实验数据显示,在1mol稝L-1LiPF6/EC DEC DMC(体积比1∶1∶1)中添加CHB2.5%和5%(质量分数)时,当外加电压在4.3～5.0V范围内,CHB生成了导电聚合物膜,使正在充电的电池内部形成短路而发生自放电,可把电池电压控制在4.5～4.8V,从而处于更安全的充电状态。在该体系正常充放电过程中,添加CHB对电池容量特性没有不利影响。所以CHB是锂离子蓄电池优良的过充保护添加剂。     

TCEP和环基苯对F型锂离子电池的复合作用

将磷酸三(β-氯乙基)酯(TCEP)和环基苯(CHB)作为F型(5 Ah)锂离子动力电池添加剂以提高电池的耐高温性能同时对电池进行过充保护。循环伏安和环境电子扫描电镜(ESEM)研究结果表明:TCEP分解电压约为4.75 V,CHB的氧化聚合电位在4.6 V左右,被过充电池的LiMnO4正极表面覆盖一层CHB的聚合产物保证了电池过充时的安全性;电解液差热分析(DTA)曲线在260~360℃出现了TCEP的三个分解吸热峰,保证了电池在过热时的安全性;在150℃环境温度下对含5%TCEP和同时含5%CHB和TCEP的电池的耐高温测试中电池均不失控,且后者的耐高温效果优于前者;在1~10 V过充实验中发现同时含5%CHB和TCEP电池的过充效果优于单独含有5%CHB的电池;而且TCEP和CHB对电池循环性能和荷电保持能力的影响极小。     

亚硫酸丙烯酯对锂离子电池性能的影响

向电解液1 mol/L LiPF_6/EC+DMC+EMC中加入亚硫酸丙烯酯(PS),用循环伏安法研究在石墨电极上的电化学行为,并研究了PS对锂离子电池首次充放电效率、常温放电性能及循环性能的影响。电解液中加入PS,可促使石墨电极表面固体电解质相界面(SEI)膜的形成。加入PS虽然降低了电池的首次充放电效率和常温放电容量,但提高了循环稳定性;PS添加量为3.0%时,以500 mA在3.0~4.2 V循环200次,电池的容量保持率为99%,比不含PS的电池提高了8%。     

溶剂PC对锂离子电池电化学性能的影响

研究了溶剂PC作为电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响,EIS测试结果表明,电解液中加入PC后电池的界面稳定性变差,阻抗随环境的改变变化幅度较大。同时通过对电池的循环性能和倍率性能研究发现,含和不含PC的电池100周循环,容量保持率分别为89.0%和93.4%;含有PC的电池高倍率放电平台降低50～100mV。     

添加剂BC-1对MH-Ni蓄电池性能的影响

用BC-1作为MH-Ni蓄电池的负极添加剂,研究了它对MH-Ni蓄电池充放电性能、内压、循环性能的影响.采用合理的添加方式,可以保证在电池容量不受影响的前提下,MH-Ni蓄电池耐过充能力明显增强,5 C放电时,中值电压升高50 mV;循环性能明显提高,1 C倍率充放循环156次,其容量保持在76%以上;过充电时电池内压显著降低.     

LiCoO2的电化学性能和过充特性研究

以两种具有不同粒径、比表面积和振实密度的LiCoO2为正极材料,组装053048型锂离子电池,研究其电化学性能、1.0 C/12 V过充特性及其过充机理.结果表明:LiCoO2比表面积对过充测试结果影响很大;比表面大、细颗粒多的LICoO2,过充测试时产生较多的活性反应位置,导致电池发生热失控、爆炸.正极材料的晶体结构和振实密度对过充特性也有影响.D50小的LiCoO2经过100次循环后,容量保持率＞95%,3.6 V平台＞82%,表现出良好的电化学性能.     

2,4-二氟联苯用作高电压锂离子电池防过充剂

通过线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究2,4-二氟联苯(DFBP)用作电解液防过充添加剂的电化学行为。DFBP在过充至4.6~4.8 V时发生氧化电聚合,形成的含氟聚合物膜具有高阻抗特性,能在过充时减小充入的电流,提升电池的过充安全性能。DFBP比联苯(BP)的氧化电位高0.2 V,对4.35 V高电压电池室温循环的负面影响不明显。     

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。     

LiCoO2-SiO/石墨锂离子电池循环衰减机理研究

研究了LiCoO₂正极和氧化亚硅/石墨复合负极（LiCoO₂-SiO/石墨）软包锂离子电池体系（LIBs）循环衰减机理,通过循环过程中电化学阻抗（EIS）、增量容量分析（ICA）、正负极形貌等分析了循环的影响因素。结果表明,硅基负极材料在完全嵌锂状态下的体积膨胀不仅会导致SiO负极的颗粒破碎,与电解液的副反应加剧,其膨胀应力还会造成电极的导电网络和粘结剂网络的破损,从而导致正负极活性物质利用率降低,降低SiO负极材料的循环性能。此外,SiO负极的充放电电压平台较高,与石墨材料复合使用时,容易造成电池正极的过充和放电容量损失,正极过充会加剧正极材料结构破裂。而随着循环的进行,过充程度和放电容量损失会愈发严重,加速电池循环性能衰减。     

乙酸乙酯作为锂离子电池防过充添加剂研究

采用循环充放电测试、循环伏安扫描、过充测试、交流阻抗分析等手段,对乙酸乙酯作为锂离子电池电解液添加剂进行了探索研究。研究发现,乙酸乙酯的氧化反应峰峰值为4.25 V,还原反应峰峰值为4.5 V,在LiFePO4锂离子电池中以0.2 C/4.2 V恒流充放电测试发现电池循环性能良好;在以0.5 C/4.2 V、1 C/4.2 V、0.2 C/4.6 V下过充测试发现,电池没有发生漏液、起火等现象;交流阻抗分析发现添加剂对电解液阻抗影响较大。     

中等功率型锂离子蓄电池的研究

研制了中等功率型锂离子蓄电池,对电极材料、电解液体系的选择及电池的制备与化成进行了研究,并进行了一系列电池性能的测试试验.试验结果表明,中等功率型锂离子蓄电池的额定容量为24Ah,比功率达到452W/kg,比能量达到123Wh/kg,4C放电倍率特性良好.在过充、短路、针刺、挤压试验过程中不起火、不爆炸,安全可靠性高.2C放电循环100次后容量为初始容量的91%,能够满足对电池中等倍率放电的要求.