复合三元电池高温循环劣化分析

选用LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合正极材料,与石墨负极材料制成额定容量为38 Ah的2714891型电池,研究55℃下电池的循环性能,对影响循环性能的电解液和电极进行分析。负极容量衰减是高温循环性能衰减的主要因素,负极石墨比容量测试分析发现其容量损失占负极总损失的85.1%。石墨电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明:高温循环后,石墨表面脱嵌锂活性降低,电化学反应难度增大;扫描电子显微镜(SEM)与BET比表面积测试表明:石墨表面结构破坏,体相发生膨胀。石墨本征结构的变化,是负极劣化的主要因素。     

18650型锂离子电池的循环容量衰减研究

研究了18650型锂离子电池常温循环性能和容量衰减机理。采用恒流-恒压制式对锂离子电池进行200次充放电循环测试,用交流阻抗技术对不同循环次数的电池进行分析,将不同循环次数的电池正负极与锂片分别组成半电池测试其容量,利用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、空气渗透仪等测试手段对不同循环次数后的锂离子电池正负极、隔膜的形貌和结构进行了表征。结果表明,电池在前200次循环过程中容量衰减率为15.6%;而正极和负极容量分别损失6.6%和4.3%。电池容量衰减主要来自于活性锂离子的损失以及电极活性材料的损失,活性锂离子的损失可能是由于在循环过程中电解液与正负极活性材料反应不断消耗活性锂离子造成的;正极活性材料层状结构规整度下降,离子混排度提高,负极活性材料上沉积钝化膜,石墨化程度降低,隔膜孔隙率下降,导致电池电荷传递阻抗增大,脱嵌锂能力下降,从而导致容量的损失。     

稳定化锂粉/石墨复合负极的合成与性能表征

采用高分散锂粉与石墨制备了具备高比容量和高稳定性能的复合负极材料。该锂粉/石墨复合负极与锰酸锂正极组装的全电池经过600次循环后,锰酸锂的比容量依旧保持93.1 mAh/g,循环效率接近100%。复合负极组装的对称电池经过500 h循环后,过电势仍低于10 mV。制备的锂粉/石墨复合负极不仅可以有效缓解金属锂电极的体积膨胀效应,还可以明显抑制锂枝晶的生长,长时间循环后的锂粉/石墨复合负极表面枝晶数量明显少于纯锂负极。     

储能锂离子电池高温循环衰减机制分析

研究了叠片型相碳微球/石墨//LiNi_(0.3)Co_(0.3)Mn_(0.3)O_2储能用锂离子电池高温循环电化学性能和容量衰减机理。运用恒流恒压模式进行充放电测试,利用微分容量分析正极和负极电位与容量变化关系,电化学交流阻抗谱分析电池、正负极在循环过程阻抗变化趋势,扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射光谱测试分析(XRD)循环前后正极与负极材料形貌和结构变化。结果表明,电池容量的衰减主要来自于电池极化损失,而极化损失与循环过程负极SEI膜增厚和晶格缩小导致扩散动力学能力下降有关。本研究对储能锂离子电池体系性能改善提供实验基础和理论支持。     

锂离子电池正负极材料对低温充放电性能影响

分别采用通过降低材料粒径和碳包覆方式优化后的正负极材料,使用扫描电镜表征钴酸锂和石墨的形貌,通过控制变量法制备四种方案的电池样品,对其电化学阻抗和低温下充放电曲线、循环曲线、容量微分曲线及析锂情况等进行分析.结果表明,适当减小钴酸锂材料粒径和碳包覆改性石墨都是优化锂离子电池正负极材料的方式,二者搭配使用能够改善锂离子电池低温性能.优化正极材料对低温放电性能改善效果明显,优化负极材料对低温充电性能改善效果明显.正极与负极材料活性不匹配或材料与使用条件不匹配会引起电池性能缺陷.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的413450型电池的性能

采用自制的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作正极材料,以石墨作负极,组装成413450型锂离子电池。分别在25℃和55℃下以3.0~4.2 V为电压区间,1C充放电,对其电化学性能进行测试和研究。结果表明:55℃下电池的首次放电比容量为143 mAh/g,25℃下为138 mAh/g;电池在55℃下充放电循环85次,容量保持率为92.15%。过充、热冲击和常温短路实验的顺利通过,证明样品材料有很好的安全性能。     

软碳快充锂离子电池衰减机理研究

采用商业化LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3(NCM523)正极与软碳负极组装1 A软包全电池,测试5 C循环性能。全电池在2.5～4.2 V的电压范围内5 C循环3 000次后仍然呈现出84%的容量保持率。将循环250、1 000、3 000次的全电池进行拆解,详细研究了电池衰减过程中材料的变化。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱显示循环后正负极材料没有明显的结构形貌改变,尤其是3 000次循环后正极表面仍然具有层状结构特征,但是正极的晶体结构有序性下降。结合电化学阻抗谱(EIS)分析可得,负极表面固体电解质界面膜(SEI)的持续生长是电池衰减的主要原因,正极材料结构不断被破坏是电池衰减的次要原因。     

硅/碳复合负极材料在18650型锂离子电池中的应用

在研究硅/碳复合负极材料和人造石墨负极材料混合负极的比容量与电极膨胀率之间的变化关系的基础上,通过配方优化,成功制作了硅/碳复合负极材料与人造石墨负极材料混合负极的18650型锂离子电池。采用扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗频谱(EIS)等技术,分析了循环前后负极的变化,研究了氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加剂对电池性能的影响。结果表明:FEC加入量较高时,可与硅负极材料形成更加稳定的SEI膜,抑制负极材料的粉化,电池180次循环后,容量保持率达到71.3%,循环性能得到显著提高。     

MH/Ni电池容量衰减的研究(1)

测定了MH/Ni电池充放电过程的容量和内阻变化,实验表明,1C放电容量随循环次数的增加而逐步衰减,在较小的电流(1/6C)下,电池放电容量衰减不明显.本文运用XRD定性分析了循环200周前后正负极表面形貌和物相结构的变化,结果表明:正负极活性物质的物相变化和晶体结构无序化是造成电池容量衰减的主要影响因素,正极则尤为严重.     

锂离子电池阶梯充电制式与循环衰减机制

针对锂离子电池快充需求与循环寿命保持的矛盾,以三元/石墨体系锂离子电池为研究对象,依据其倍率充电特性和正极、负极材料相变特征,提出了一种阶梯充电制式。采用该制式,电芯可以完成30 min充电80%荷电状态(SOC)的快充目标,且经过800次阶梯充电循环后,电芯放电容量保持率≥91.99%。通过对比阶梯充电制式下,不同循环次数放电容量衰减,dV/dQ曲线的变化情况,确定电芯阶梯充电循环容量衰减原因主要为活性锂离子损失。     

过充电对 MCMB-LiCoO2电池性能的影响

组装了以中间相炭微球（MCMB）为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的从型三电极锂离子蓄电池,通过对三电极电池在过充电时、过充电前后的性能测试,及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合XRD和SEM实验,研究了过充电对MCMB-LiCoO2锂离子蓄电池的性能影响。结果表明：当电池过充电至4,8V时,电池表现出较高的充放电容量,但容量衰减较快,循环稳定性较差,且电池在放电初期时的放电曲线呈凸弧形。过充电导致的正极材料LiCoO2相结构的变化、正负电极表面钝化膜的增长变厚,以及正极集流体铝箔的氧化腐蚀,是电池性能迅速恶化的主要原因。     

LiFePO4/C电池循环性能和安全性能的研究

以磷酸铁锂(LiFePO4/C)为正极活性物质、石墨为负极物质组装成动力锂离子电池。详细研究了该电池的循环性能以及过充电对电池安全性能的影响。对电池充放电容量、循环性能和电压衰减进行测试。研究表明:LiFePO4/C电池在常温下具有较好的循环性能,但大电流放电性能欠佳;在低温状态下电池的容量和循环性能明显下降;频繁的过充电会导致LiFePO4/C电池的循环性能降低;大电流、高电压过充电对电池的性能影响最大,电池存在的安全隐患最多。以3C2 A电流过充电时对电池的影响最大;使用LiFePO4/C材料做为动力电池的正极材料时须避免过充电现象发生。     

高安全性聚合物锂离子电池的制备及性能

研制了由LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极、改性石墨为负极和多孔-凝胶复合型聚合物为电解质的5 Ah方形聚合物锂离子电池。通过筛选负极材料、电解液配方等优化电池的制作工艺,使电池能在-40℃的低温环境中仍能以0.5ItA放电到额定容量的40%以上,并在针刺、挤压、加热、短路和过充等安全测试时,不起火、不爆炸。     

高可逆比容量锡负极循环性能的改善

为了改善锂离子蓄电池中高比容量锡负极的循环性能 ,采用多孔结构、高比表面积的多孔碳材料为载体制备得到Sn/PC复合材料。电化学测试表明 :用该类复合材料制备的电极表现出良好的锂嵌脱能力 ,循环性能比锡类电极有显著提高 ,其循环性能和可逆比容量与复合电极中锡的含量密切相关。第二次循环后复合电极充放电效率接近 10 0 % ,具备较好的充放电倍率特性和较低的嵌、脱锂电位。制备出的复合材料能防止锡嵌、脱锂过程产生的严重体积效应 ,从而提高电极循环性能 ,为锂离子蓄电池中合金类高比容量负极材料的实用提供了崭新的思路     

无机添加剂Na2SO3对石墨负极性能的改善

在1 mol/L LiPF6/EC+EMC电解液中添加少量的Na2SO3,通过与空白溶液比较显示添加Na2SO3能显著提高天然石墨负极充放电容量,降低首次循环过程中的不可逆容量损失,提高电极的循环性能和倍率充放电性能;电极表面SEI膜组分的FTIR分析和扫描电镜表明,添加一定量的Na2SO3在动力学方面有助于形成Li+...     

Electrochemical characteristics of phosphorus doped silicon and graphite composite for the anode materials of lithium secondary batteries

Poly-crystalline silicon particles with a diameter of 80～100 nm were synthesized by the plasma arc discharge method. Natural graphite, poly-crystalline silicon, poly-crystalline silicon/graphite composite and phosphorus doped poly-crystalline silicon/graphite composite particles were used as the anode materials of lithium secondary batteries and their electrochemical performances were compared. The phosphorus component on the surface and internal structure of the silicon particles were observed by XPS and SIMS analyses, respectively. In our experiments, the phosphorus doped silicon/graphite composite electrode exhibited better cycle performance than the intrinsic silicon/graphite composite electrode. The discharge capacity retention efficiency of the intrinsic silicon/graphite composite and phosphorus doped silicon/graphite composite electrodes after 20 cycles were 8.5% and 75%, respectively. The doping of phosphorus leads to an increase in the electrical conductivity of silicon, which plays an important role in enhancing the cycle performance. The incorporation of silicon into graphite has a synergetic effect on the mitigation of the volume change and conducting medium in the composite electrode during the charge–discharge reaction.     

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.     

AA 型 TAG-LiMn_2O_4 锂离子蓄电池

用Ｌｉ２ＣＯ３和ＥＭＤ高温合成得到的尖晶石（ＬｉＭｎ２Ｏ４）作阴极活性材料,与Ｌｉ配对做成试验电池,充电容量达１３０ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１０ｍＡｈ／ｇ,显示ＬｉＭｎ２Ｏ４有较好的充放电性能。对热解苯碳（ＰｙＣ）、处理的人造石墨（ＴＡＧ）、天然石墨（ＮＧ）和玻璃碳（ＧＣ）进行研究,发现ＴＡＧ有较好的充放电性能。用ＬｉＭｎ２Ｏ４做阴极活性材料,ＴＡＧ做阳极活性材料,组装成ＡＡ型锂离子蓄电池,初始放电容量为５４０ｍＡｈ,以０．２Ｃ（１００ｍＡ）恒流放电,６０ｍＡ恒流充电,电池循环寿命已达２００次。     

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%.