基于富锂锰基正极材料的复合正极体系研究

富锂锰基正极材料因具有超高放电比容量而受到广泛关注,但电压衰减、循环稳定性不佳、倍率性能较差和高压电解液匹配难度大等问题阻碍了其产业化应用,当前单独应用富锂锰基正极材料仍极具挑战.因此,将富锂锰基正极材料与其他商业化的正极材料进行复合应用,可能是快速推进富锂锰基正极材料产业化应用的有效途径.研究了基于富锂锰基正极材料的复合正极体系.研究结果表明:引入三元材料、钴酸锂或锰酸锂会降低复合正极的电化学性能;引入磷酸锰铁锂后复合正极的倍率性能降低;引入磷酸铁锂后可以提高复合正极的电化学性能,在2.0～4.6 V、1 C下,磷酸铁锂-富锂锰基复合正极循环50次后的容量保持率为97.2％,10 C下放电比容量可达96 mAh/g.     

(LiFePO_4+LiMn_2O_4)/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备与安全性能

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂负极材料匹配制备了钛酸锂电池。制备的电池有较宽的充放电平台,锰酸锂提高了电池的充放电电压,所制备的钛酸锂电池具有良好的循环性能、倍率放电性能和安全性能。     

不同碳源对磷酸铁锂正极材料的性能影响

以磷酸铁为铁源和磷源、碳酸锂为锂源,采用碳热还原法合成磷酸铁锂正极材料。考察不同碳源,包括葡萄糖、酚醛树脂、抗坏血酸和淀粉对磷酸铁锂材料的结构和性能影响。结果表明,以葡萄糖为碳源制备的磷酸铁锂正极材料具有粒径小,电化学极化小等优势;在2.5~4.2 V充放电范围,0.1、0.2、0.5、1和3 C倍率的首次放电比容量分别为159.5、152.0、147.1、139.2和121.9 m Ah/g,其中1 C倍率循环20次后的容量保持率为98.5%,显示出优异的电化学性能。     

磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合材料的电化学性能

对磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的合成和电化学性能进行了研究。将磷酸铁锂与镍钴锰酸锂按照一定的质量比混合后得到复合正极材料。该复合材料结合了磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的优点,表现出了优异的电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试和交流阻抗等表征方法对复合正极材料进行了表征和分析。结果表明,磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的质量百分比为30∶70时,该复合正极材料具有更优异的电化学性能。     

电极面密度对锂离子电池性能的影响

采用了不同电极面密度组装成以磷酸铁锂为正极材料的锂离子动力电池,并对其倍率放电和常温及高温循环性能进行了试验,分析了上述电池之间的倍率放电、循环性能差别的原因,最后得出了不同电极面密度对电池性能的影响.     

新型(LiFeO4+LiMn2O4)/(Li4Ti5O12+CNTS)锂离子电池的制备

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂碳纳米管复合负极材料匹配制备了新型锂离子电池.锰酸锂提高了电池的放电电压和容量,碳纳米管提高了负极的电导率.电池循环性能良好,经100次循环后容量保持率为98.8％.     

功率型磷酸铁锂材料电池与三元材料电池对比

利用相同的电池结构,分别选用三元材料与磷酸铁锂材料制作电池,进行不同条件下放电、充电及循环测试,三元材料在充电倍率、放电倍率、不同温度放电性能上具有优势,而磷酸铁锂材料在循环性能上更优,1 C循环5 000次后仍能保持80%以上的初始容量。     

大容量磷酸铁锂体系高功率电池的设计研究

具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料以其高安全性、低成本、长循环寿命等特点广泛应用于混合动力(HEVs)汽车及插电式混合动力(PHEVs)汽车等动力电池领域。选用了磷酸铁锂(LiFePO_4)/中间相碳微球作为动力电池的正负极材料体系,探讨了电极配方、制备工艺(碳基涂层铝箔)、电解液体系及集流结构设计对电池倍率及循环性能的影响。制备50 Ah磷酸铁锂功率型动力电池,进行了电化学及安全性能测试。     

磷酸铁锂动力电池失效的研究进展

作为电动车具有竞争力的正极材料磷酸铁锂吸引了很多的关注。了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理,对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。综述了近年来磷酸铁锂动力电池失效的研究进展,讨论了杂质、化成方式、存储条件、循环使用、过充和过放等对电池失效的影响。     

电化学储能电站用磷酸铁锂电池电性能及电极材料理化性能分析

为优化储能电站电池充、放电运行维护策略,对储能电站用磷酸铁锂电池在恒功率P、2P、4P下进行充、放电性能试验,拆解后对电极材料进行扫描电镜形貌测试、X射线衍射测试、电感耦合等离子光谱测试。结果表明,随着充、放电功率增大,电池完成充、放电循环时间变短,内阻变大,电池有效充、放电容量变小;4P功率下电池正极的磷酸铁锂颗粒有明显的裂纹,负极表面的Fe、P、S等元素质量分数偏高;循环充、放电到一定次数后,电池开始老化,出现FePO4相;大功率充、放电使负极材料中锂元素质量分数升高,正极锂元素质量分数与功率呈反比关系,加速电池的老化。储能电站实际运维中,对电池宜采用低功率的充、放电策略,可有效提高电池使用寿命及安全可靠性。     

氧化锰锂化学成分测定

建立了一套可用于实际电池及材料生产、研制的氧化锰锂化学成分分析方法。采用氧化还原滴定法测定锰;原子吸收法测定锂、杂质钠;ICP-AES原子发射法测定添加剂锌、铝、钴、铬、硼、钛及杂质钙、镁、铜、铁。在解决了锰测定的溶样方法问题、原子吸收分析的回收率及化学干扰问题、原子发射的基体效应及光谱干扰问题后,分别研究了各自的影响因素,并选定合适的分析条件,进行了方法的准确度与精密度实验,数据结果显示方法可以满足实际分析工作的要求。     

LiFePO4化学成分测定

建立了一套可用于实际电池及材料生产、研制的磷酸铁锂主体、杂质和添加剂的测定方法。采用氧化还原滴定法测定铁;磷钼酸铵沉淀返滴定法测定磷酸根;原子吸收法测定锂、钠、钾;ICP-AES原子发射法测定杂质钙、铅。在解决了磷酸铁锂的溶样方法问题、原子吸收法化学干扰问题、原子发射的基体效应及光谱干扰问题后,选定合适的分析条件,进行了方法的准确度和精密度实验,数据结果显示方法可以满足实际分析工作的要求。     

化学处理对多壁碳纳米管电化学储锂性能的影响

为了提高多壁碳纳米管(MWNTs)的电化学储锂性能,对MWNTs采用如下方法处理:混酸浸泡(H2SO4/HNO3)→高温处理→Li2CO3溶液浸泡,将所得样品和原始样品进行结构及电化学性能测试。结果表明,经处理的MWNTs样品的准石墨层间距增大,表面产生羰基等官能团,电化学储锂容量比原始样品提高约45%～85%。通过微分容量曲线对原始和处理后的样品进行机理分析,可以看出处理过的样品其电化学嵌脱锂的电压峰值之间的差值较未处理的样品小,说明锂离子在该样品中脱出所受到的阻力减小。     

植入式医学仪器化学电源:历史与现状简述

化学电源作为植入式医学仪器的能源使用的历史已经有60多年,经历了最初的Zn-HgO电池以及后来的钚核电池,目前主要以锂系列电池为主。本文扼要综述了植入式医学仪器所用化学电源的历史与现状。     

掺铬锂锰氧化物的湿化学法合成与性能

为了寻求新的合成方法,改善锂锰氧化物的电化学性能,采用湿化学法合成了掺铬尖晶石锂锰氧化物LiMn2-xCrxO4(x=0 00,0 04,0 08,0 12),并通过热重-差热(TG DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与恒电流充放电等测试方法考查了材料的结构、形貌与电化学性能。TG DTA测试证明:湿化学法所制得的LiMn2-xCrxO4(x=0 04)前驱体在100～900℃之间有一个较大的放热峰,在此温度范围内,前驱体由非晶态向晶态转变。XRD结果表明:合成产物具有尖晶石结构,随掺铬量的增加,样品的晶格常数变小,晶胞体积收缩。SEM观测结果表明:合成材料的颗粒粒度较小,分布均匀,结晶性能良好,掺铬后样品(x=0 04)的粒径为0 4μm,大于未掺铬时的0 2μm。恒电流充放电实验结果表明:随掺铬量的增加,样品的首次放电比容量降低,当掺铬量由x=0 00增至x=0 12时,初始放电比容量由123 3mAh/g降至113 6mAh/g。兼顾比容量与循环性能,以LiMn1 92Cr0 08O4性能最佳。     

一种商品化锂锰氧化物的物理化学特性

使用ICP、SEM、XRD、CV和EIS等方法 ,研究一种商品化的锂离子电池用锂锰氧化物的一些物理化学性能。结果表明 :这种锂锰氧化物主要含有锂、锰外 ,还含少量铝 ;其晶体结构属于尖晶石型 ,晶胞常数a =0 82 2 6nm ,比标准锂锰氧化物 (LiMn2 O4 ,a =0 82 48nm)小 ;该氧化物为球形颗粒 ,平均粒径为 5 0 μm ;模拟电池正极的初始放电容量为14 1mAh/g ,接近理论值 ( 14 8mAh/ g) ,但其容量下降较快 ,2 0次循环后容量下降 5 1% ;随着循环次数的增加 ,锂离子在正极混合物中的扩散系数愈来愈小。     

纳米科学技术在化学电源领域的新进展

９０年代纳米科学技术特别是纳米材料的应用已经扩展到化学电源领域。本文举例介绍了用于镍－碱性电池的纳米相氢氧化镍、ＡＢ５型纳米晶态贮氢合金以及在锂离子电池中用作阴极材料的锰钡矿型ＭｎＯ２纳米纤维、聚吡咯包覆尖晶石型ＬｉＭｎ２Ｏ４纳米管、聚吡咯／Ｖ２Ｏ５纳米复合材料,用作阳极材料的碳纳米管、纳米掺杂碳材料、纳米二氧化锡,用作固态电解质的纳米填料修饰聚氧乙烯基复合材料等几种新型纳米化学电源材料的制备、结构、形貌以及电化学性质,并且简要介绍了厦门大学化学电源研究中心纳米材料的研究进展。     

废石墨化学沉积包覆作锂离子蓄电池负极材料

以大功率石墨电极废品破碎后的微粒为“核”,以中温沥青为包覆原料,经化学沉积包覆形成“核-壳”型锂离子蓄电池负极材料。采用恒电流充放电和循环伏安等方法检测人造石墨包覆前后的充、放电性能和循环性能,以及锂在其中的嵌入脱出反应。结果表明:单颗粒核壳型包覆有效地改善了石墨界面处固体电解质相界面(SEI)膜结构,缓解了电解液在界面发生的强烈还原反应,保护了人造石墨(AG)结构、提高了AG用作锂离子蓄电池负极的充、放电性能。首次放电比容量由包覆改性前的255.5mAh/g增至305.4mAh/g,首次库仑效率则从包覆前的80.8%提高到90.2%;50次循环后放电比容量由改性前的154.1mAh/g提高至302.3mAh/g;同时,改性后的人造石墨提高了对碳酸丙烯酯(PC)系电解液的相容性。     

锂硫电池负极研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2 600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注。但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题。同时,负极锂在电池循环过程中也不可避免存在锂枝晶等问题,对锂硫电池负极保护技术进行了详细的综述,最后对负极的发展前景进行了展望。     

锂离子电池电解质锂盐的研究进展

按照锂离子电池对电解液的要求,即较高的离子电导率、良好的热稳定性、较低的化学活性和优良的环境适应性,总结了锂离子电池电解液中无机锂盐和有机锂盐的研究进展,对未来的锂盐发展进行了展望。