石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池性能影响

用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g~(–1)和180.29 m Ah·g~(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g~(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g~(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究

采用辐照凝胶法制备了锂离子电池正极用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体材料。采用XRD、SEM和电化学充放电测试对制备材料的结构和性能进行了表征。结果表明:900℃制得的样品具有较好的层状结构,结晶性适中,电化学性能优异:其首次放电容量高达184mA·h/g(2.80～4.50V,C/10),30次循环后的容量保持率为87.4%,表现出较好的充放电容量和循环性能,较之850,950℃煅烧样品具有最小的交流阻抗和直流阻抗。     

碳纳米管在锂离子电池正极中的应用研究

以碳纳米管及Supper-p/KS-6作为正极导电剂分别制作了锂离子电池。利用SEM研究了电池电极的显微结构,并对电池的电化学性能进行了综合评价。结果表明,与Supper-p/KS-6导电剂相比,碳纳米管导电剂有效降低了电池内阻,显著提高了电池在大倍率情况下的性能,并改善了电池的循环性能:内阻从120 m降到了100 m,10.0C(C为放电倍率)及15.0C时的放电容量分别为0.5C时的90.4%和80.7%,500次循环后的容量保持率达89.0%。     

面密度对锂离子电池快充性能的影响研究

面密度是影响锂离子电池快充性能的主要因素之一。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及粒度分析表征正负极材料形貌和结构,研究不同面密度镍钴锰酸锂/石墨锂离子电池的内阻、倍率性能、循环寿命和安全性能。结果表明,电池的内阻随着面密度的增加而增大,正极面密度从190 g/m~2提高到340 g/m~2,电池均呈现出良好的5C快速充放电性能和安全性能。正极面密度不超过280 g/m~2时,电池依然保持优异的10C快速充放电性能,容量达到1C倍率的93.4%以上。正极面密度为250 g/m~2的电池展示出最佳的5C倍率充放电寿命,2000次充放电后的容量保持率高达98.1%。而正极面密度为340 g/m~2的电池5C倍率充放电寿命衰减较快。     

镍钴酸锂的空气气氛下高温固相合成

通过改进马弗炉结构,在空气气氛下合成了LiNi0.7Co0.3O2锂离子二次电池正极材料。利用XRD、SEM和循环充放电测试等手段,研究了材料结构与电化学性能之间的关系。实验电池以C/3的电流倍率在2.7~4.2V进行恒流充放电循环,电池首次充电比容量与放电比容量分别为181mAh/g和157mAh/g,库仑效率为86.7%。经过15次循环后,放电比容量趋于稳定,库仑效率保持在98%以上。循环40次,放电比容量为122mAh/g。     

大型锂电池常温循环性能及其容量损失

研究了LiCoO2体系80Ah聚合物锂离子蓄电池常温1C循环性能及其容量损失。采用恒流-恒压（CC-CV）充放电制度对锂离子电池常温下进行了500次的充放电循环测试。结果表明,蓄电池的放电平台在4.1V～3.6V,该阶段放电容量大于总放电容量的90%;500次循环后,蓄电池容量保持率为85.299%;恒流充电容量占总充电容量的比率随循环次数的增加而降低;循环过程中充放电效率不受循环次数的影响,平均值为99.58%。     

环己苯对不同锂离子电池过充性能的影响

采用3C/5V和1C/10V过充测试研究了在电解液中添加环己苯(CHB)对不同材料体系锂离子电池防过充性能的影响,考察了CHB的加入对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料体系锂离子电池循环性能的影响。结果表明:在LiCoO2正极材料体系锂离子电池中,电解液添加2%(质量分数)的CHB,不能明显提高电池的耐过充性能,而在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料体系锂离子电池中,则可以明显提高电池的耐过充性能,同时对电池的循环性能几乎没有影响,循环300周后,容量保持率为91.9%。     

新型石墨导电剂及其电化学性能

人造石墨通过HClO4/CH3COOH/KMnO4氧化插层、膨胀、气流粉碎制得一种新型石墨导电剂AG-1。结果表明:它具有更小的粒度,更大的比表面积,更高的克比容量和更高的首次充放电效率;其作为导电剂添加到锂离子电池正极中提高了电池活性物质的容量发挥,降低了电池内阻,并改善电池的循环性能:正极活性物质克比容量发挥从138.3 mAh/g提升到140.9 mAh/g,电池内阻从56.5 m降到了54.0 m,300次循环后的容量保持率达91.1%。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池体系的性能研究

采用高温固相法合成了锂离子电池用正极材料LiNi0.5Mn1.5O4和负极材料Li4Ti5O12。通过XRD和SEM分析,并借恒电流充放电和循环伏安法测试了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池体系的电化学性能。结果表明:LiNi0.5Mn1.5O4和Li4Ti5O12均为尖晶石结构,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池具有良好的充放电循环可逆性,以0.5C倍率充放电,首次放电比容量可达124.31mAh·g–1,充放电循环50次后,放电比容量在116mAh·g–1以上,容量保持率为93.32%。     

碱活化石墨烯对磷酸铁锂电化学性能的影响

采用KOH活化石墨烯,通过固相法制备了磷酸铁锂/碱活化石墨烯(LFP/CA-G)复合材料,通过SEM、Raman、XRD和电化学测试对复合材料的结构和性能进行表征,结果表明:通过固相法制备的LFP/CA-G复合材料稳定性较好,在1C倍率下循环50次的容量保持率为100%;LFP/CA-G复合材料的0.2C首次放电比容量为158.8m Ah/g,较磷酸铁锂/石墨烯(LFP/G)提高了3.1 m Ah/g;其3C倍率的放电比容量为139 m Ah/g,较LFP/G提高了7 m Ah/g。LFP/CA-G复合材料具有更好的可逆性,其阻抗更小。这是因为碱活化的石墨烯具有丰富的微孔,有利于缩短锂离子的迁移路径,减小了极化。     

锂离子电池混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能研究

采用湿法球磨制备了锂离子电池用混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)方法研究了混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的电化学性能。结果表明：混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的晶体结构完好,碳包覆的纳米LiFePO4颗粒较好地包覆在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面。含质量分数15% LiFePO4的混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能优良,0.2C首次充放电比容量为181.40 mAh?g–1,首次充放电效率为90.79%;1.0C循环50次后放电比容量为169.89 mAh?g–1,容量保持率为97.80%;3.0C循环5次后的放电比容量为162.22 mAh?g–1,容量保持率仍有89.43%;60 ℃高温存储7 d后,容量保持率和容量恢复率分别为86.48%和97.32%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)Co_xO_2的合成及性能

以硝酸盐为原料,用sol-gel法合成锂离子电池正极材料LiNi1-xCoxO2,采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Co掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和较好循环性能。在750℃下合成的LiNi0.8Co0.2O2,在3.0~4.2 V 0.2 C下经恒电流充放电测试,其首次放电容量为170.40mAh.g–1,经过30次充放电循环后放电容量为149.86 mAh.g–1,可逆容量的保持率为89.95%。     

不同隔膜对快充型三元锂离子电池性能的影响

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,对其性能起着重要影响。通过研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、纤维素、芳纶、聚丙烯(PP)和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)隔膜对锂镍钴锰酸锂(NCM)为正极,石墨为负极的快充型锂离子电池性能的影响。结果表明,采用纤维素隔膜的锂离子电池的综合性能最好,10C的高倍率下容量为144 mAh·g~(-1),容量保持率高达95.6%,5C倍率循环500次后的容量没有衰减。采用PET和PP隔膜电池性能也较理想。而采用PP/PE/PP隔膜电池在高倍率下容量快速衰减。由于其低的透气度和内阻以及高的电解液浸润性和吸液率,纤维素隔膜显著提升了三元锂离子电池的倍率性能和循环寿命。     

尖晶石型LiMn_(2-x)Ga_xO_4的合成及电化学性能研究

为了提高锂离子电池尖晶石锰酸锂正极材料的循环性能和倍率性能,采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了LiMn2–xGaxO4(x=0,0.02,0.05,0.07)正极材料。研究了Ga掺杂对所制材料性能的影响。结果表明:制得的LiMn2–xGaxO4具有单一的尖晶石结构。当Ga3+掺杂量为x=0.05时,LiMn2–xGaxO4首次放电比容量为117.1 mAh/g,经过95次循环后,放电容量保持率高达97.9%;在高倍率4C条件下,首次放电比容量为100.9 mAh/g,30次循环后放电比容量为102.4 mAh/g,具有优异的倍率性能。     

掺杂和碳包覆对锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)性能的影响

采用固相法首次合成了碳包覆的掺杂不同金属离子的锂离子电池负极材料Li3.9M0.1Ti5O12/C(M=Mn、Cu、Mg),对材料进行了循环伏安测试及恒电流充放电测试。结果表明:金属掺杂未改变材料的晶体尖晶石结构,由于金属离子对Li4Ti5O12的晶胞内部的掺杂和C对其外部的包覆,使复合材料的锂离子扩散速率、大电流循环稳定性和可逆容量都明显提高。在1C充放电循环时,Li3.9Mn0.1Ti5O12/C、Li3.9Cu0.1Ti5O12/C、Li3.9Mg0.1Ti5O12/C首次放电容量分别达到156.6,162.4和169.8 mAh/g;50次循环后,容量分别保持在155.4,159.6和169.7 mAh/g,展示了优良的电化学特性。     

锂离子电池中硅-氧化钴电极材料的研究

主要介绍了微米硅、多孔微米硅以及经修饰后的硅-氧化钴电极材料性能。以质量分数12%的氧化钴修饰多孔硅,首次与第二次放电电容量分别为3 590m Ah·g~(–1)和2 679m Ah·g~(–1),其放电电容量衰退率为25.4%。与没有修饰过的微米硅(2 281 m Ah·g~(–1)和555 m Ah·g~(–1))相比,效果明显提升,并且在之后的多次充放电中,也有很大提高。分析结果表明,微米多孔硅减缓了硅在充放电时的体积膨胀;被披覆氧化钴稳定了固态电解质层,进而提高了硅材料在锂离子电池中充放电循环稳定性。     

铜箔上制备CoSb3纳米颗粒薄膜在锂离子电池电极中的应用

锂离子电池性能研究和提高已成为化学电源领域热点,使用低压化学气相沉积(LPCVD)法在铜箔上制备CoSb_3纳米颗粒薄膜,该薄膜不添加任何粘合剂,直接用作锂离子电池电极。50次充放电测试数据表明:使用CoSb_3纳米颗粒薄膜的电极充放电性能良好,电荷存储容量较高;初始放电容量为378.8 mA·h/g,在初始充电过程中测试得到充入电容量为205.2 mA·h/g、库仑效率为54.1%;在第二个充放电周期获得了低了些的放电容量为222.6 mA·h/g和相应的充电容量205.2 mA·h/g,库仑效率为92.2%,从第二个循环周期开始锂离子电池已经有较高的充放电效率;在50个充放电周期后CoSb_3纳米薄膜的电容量下降到55.4 mA·h/g。在CoSb_3纳米薄膜的充放电周期中如此重大的电容量损失是归因于在锂化过程中产生了大型结构变化。     

锂离子电池不同充电倍率下的能量效率研究

目前电动汽车用锂离子电池已发布使用的行业标准是QCT/743-2006,其规定的锂离子通用的充放电电流为C/3(C为电池的标称容量),沿用参考的是国际标准ISO WD12405-1-2011,所以目前大多数电池厂家给定的标准充电方法为:以恒定电流速率(C/3)对电池充电,直至达到充电截止电压上限,然后保持该电压级别,同时充电速率会降至涓流充电。而本文通过测试锂离子电池在不同充电倍率下能量效率,综合比较各种充电倍率下的优缺点,从而积累电动汽车用锂离子电池的相关充电特性数据,分析得出一种最优的充电策略。     

锂离子电池低速率放电后性能的研究

为了解锂离子电池低速率放电后性能的变化,对新的和经过100次低速率放电的3.7 V、1 000 mAh锂离子电池进行0.2C和1C的充放电实验.结果表明,锂离子电池经过多次低速率放电后,充放电性能明显恶化.尤以1C速率为严重,恒流充电阶段电池端电压上升速度较快,使该阶段充入容量减少,造成电池总体充电时间过长,长于新电池2.50 h,放电时电压平台较低,放电容量降为总容量的80.8%,比新电池降低17.5%.电池经过低速率放电后放空容量并无明显下降,不论0.2 C、0.4 C还是1 C均达到了100%以上.     

添加γ-氨丙基三乙氧基硅烷的LiFePO_4/C的制备及性能

采用固-液相球磨法,在原料中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)为分散剂和掺杂剂,制备了LiFePO4/C正极材料。用XRD,SEM及电化学综合测试仪研究了所制材料的结构、表观形貌及电化学性能。结果表明:制备的LiFePO4为标准的橄榄石型结构,添加KH—550后,颗粒无团聚现象,材料的倍率性能和循环性能明显改善:在0.1 C时,首次放电比容量达到157.9 mAh/g,,比未添加KH—550样品高出6.5 mAh/g,,5 C倍率放电时,容量保持在110.3 mAh/g。经过100次循环后,容量保持率为97.3%,比未添加KH—550样品高出6.4%。