氧化铝/丙烯酸酯乳液改性聚乙烯隔膜的制备及性能

以丙烯酸酯乳液作为粘结剂,水为分散介质,利用氧化铝颗粒对锂离子电池用聚乙烯(PE)隔膜进行了陶瓷改性,得到涂覆PE隔膜,并对其表面张力、接触角、浸润性、吸液率、热收缩及电化学性能进行了测定。结果表明:加入浆料质量0.10%的含氟表面活性剂后,浆料表面张力由37.0 mN/m降低至28.5 mN/m。涂覆PE隔膜对比PE隔膜,润湿性和耐热性能以及电化学性能均得到明显改善,吸液率由85%提高到165%,150℃的热收缩率从67.20%降至3.00%以内。200次循环,涂覆PE隔膜和PE隔膜的容量保持率分别为90.2%、84.7%,不同倍率下涂覆PE隔膜组装的电池,放电容量总是高于原PE隔膜组装的电池的放电容量,交流阻抗、伏安循环性能两者类似。     

寡层Ti3C2Tx改性锂硫电池隔膜的研究

利用氟化锂和盐酸对前驱体Ti₃AlC₂进行刻蚀,成功得到寡层Ti₃C₂T_x纳米片,通过真空抽滤将其负载至商用锂硫电池PE隔膜上,得到修饰层厚度约为710 nm的层状选择性透过Ti₃C₂T_x材料修饰PE隔膜。通过层间距筛分多硫化物和锂离子,该复合隔膜能够有效阻挡多硫化物的穿过,但不影响锂离子的传输。实验结果表明,选择性透过隔膜的锂硫电池具有优异的循环性能,在1 C倍率下,其初始比容量为750.3 mA·h/g,循环200圈后比容量仍然有481.3 mA·h/g,容量保持率高达64.15%。     

Al_2O_3/PVA涂层改性聚丙烯隔膜的制备与性能

以氧化铝(α-Al_2O_3)为陶瓷填料、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂、去离子水为溶剂,制备了涂覆浆料Al_2O_3/PVA,采用刮涂法在传统聚丙烯(PP)隔膜表面涂覆上Al2O3/PVA层。通过XRD、SEM、接触角测试、润湿性能测试和耐热性能测试对改性前后隔膜进行了表征,并将改性前后的隔膜组装成纽扣电池进行了电化学性能测试。结果表明:在PP隔膜表面成功引入Al2O3/PVA涂层后,PP隔膜的润湿和耐热性能以及电化学性能均得到了明显改善,吸液率由98%提高到203%,在170℃下热处理1 h的热收缩率由46.1%减小至24.4%,不同倍率下改性隔膜组装的电池的放电容量总是高于原隔膜组装的电池的放电容量,0.5 C倍率下循环80次后,原隔膜组装的电池的容量保持率仅为79.07%,而改性隔膜组装的电池的容量保持率达到了90.84%。     

陶瓷隔膜在32650圆柱动力锂电池中性能研究

运用微凹版涂布方式制备陶瓷复合PE/Al2O3隔膜,并且通过SEM和电化学测试等手段研究隔膜物理与电化学性能。结果表明PE/Al2O3隔膜具有良好的耐高温热稳定性能。采用磷酸铁锂为正极材料,陶瓷复合PE/Al2O3为隔膜,人造石墨为负极材料制成了32650/5000 m Ah的锂离子电池,3 C循环测试300周后容量保持率为94.72%,电池45℃放置7天压降为37 m V。PE/Al2O3隔膜能有效改善电池的自放电和循环等性能。     

陶瓷涂层隔膜改性锂离子电池隔膜

以聚乙烯(PE)湿法膜为基体,在其两侧均匀涂覆氧化铝(Al2O3)颗粒,得到一种复合涂层PE锂离子电池隔膜。对复合隔膜的形貌、透气性、吸液率和热稳定性进行了研究,结果表明:Al2O3涂层均匀涂布于PE膜表面,在105℃下放置1h,复合PE膜没有出现较大的热收缩,同PE非涂覆膜相比具有优越的热稳定性能,可以有效提高锂离子电池的热安全性能。并且混合颗粒具有较高的比表面积,使得涂覆膜对电解液的吸液率高。以Al_2O_3复合PE膜做为隔膜组装电池并进行分析表明,隔膜的离子电导率升高,并且可以显著提高长期充放电循环时电池容量保持率。     

石墨负极的压实密度对软包锂离子电池性能的影响

石墨负极的压实密度是影响锂离子电池循环性能和倍率放电性能的主要因素之一。通过研究3种不同压实密度的石墨负极材料的电化学性能,发现随着压实密度的增大,负极极片的吸液时间逐渐延长,电池的内阻也在不断地增加。当负极压实密度为1.7 g/cm³时,锂离子电池的循环性能和倍率性能均为最佳。电池在0.5 C下放电循环500次后的容量保持率为86.8%,3.0 C倍率的放电容量为0.2 C放电容量的95.1%。     

PVA/APP改性锂电隔膜的制备与性能

以高聚合度的聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂，聚乙烯醇(PVA)为成膜骨架材料，通过相转化的方法制备PVA/APP改性隔膜，使用在锂电池中。对改性隔膜的机械强度、湿润性、热稳定性、微观形貌以及电化学性能进行表征。探究不同APP添加量对隔膜性能的影响，对其组装电池的循环倍率性能进行评价。结果表明，当PVA质量分数为10%、APP添加量为8%时，改性隔膜具有优异的电解液湿润性以及热稳定性，吸液率达到215%，在200 ℃下几乎不收缩；拉伸强度达到47.4 MPa。使用改性隔膜组装电池，在0.1 C放电条件下循环50次，放电比容量为143.2 mAh/g，库伦效率均大于97%，容量保持率达到95.1%，而商用锂电池隔膜所组装电池的容量保持率只有82.8%。改性隔膜在具有阻燃性能的同时所组装电池能保持良好的电化学性能。     

LCBO助烧结剂在锂镧锆钽氧电解质烧结中的应用

使用基于Li₂CO₃-Li₃BO₃二元共熔体系的Li_2.3C_0.7B_0.3O₃助烧结剂辅助锂镧锆钽氧(LLZTO)电解质的烧结过程,并使用这种电解质与商业磷酸铁锂正极组装全电池研究其电化学性能。结果表明,LLZTO@LCBO固态电解质具备高离子电导率(5.1×10^-4S/cm)和优异的电化学性能,LiFePO4|LLZTO@LCBO|Li电池能够支持1C倍率下稳定充放电,在0.5C下充放电循环100次后,放电容量为124.6mAh/g,容量保持率为94.7%。     

Cr掺杂对Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂和Li_1.2Ni_0.18Mn_0.58Cr_0.04O₂,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学性能测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:掺Cr³⁺后材料的阳离子混排程度降低,层状结构更为规整,电化学性能明显优于Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂,其0.2C和1C首次放电容量分别为262.2 mAh/g和241.7 mAh/g,1C倍率下循环50次的容量保持率为95.5%。     

聚丙烯腈/聚酯无纺布微孔复合锂电隔膜的制备及性能

为了改善锂电隔膜的耐热性、电解液亲和性和机械性能,本文以聚丙烯腈为主要材料,采用相转化法制备了聚酯无纺布支撑的聚丙烯腈微孔复合锂电隔膜,对隔膜的理化性能（孔道结构、机械性能、电解液性能和耐热性）和电池性能（循环性能、倍率性能）进行系统研究。结果表明,复合隔膜具有均匀的微孔结构,平均孔径约为425nm,孔隙率为74%,拉伸强度为30MPa;电解液亲和性良好,吸液率为385%,接触角接近0°,锂离子电导率较市售隔膜显著提高,达到1.65mS/cm;在150℃、0.5h的热处理条件下,复合隔膜的热收缩率为0。鉴于良好的理化特性,该隔膜所装配的钴酸锂/锂金属电池表现出优异的循环容量和倍率容量保持性,如在0.2C倍率下,经历200次循环后电池的放电容量保持率为95.2%,在10C倍率下电池的放电容量为0.5C倍率下的58.3%。因此,相转化法制备的聚丙烯腈基微孔复合隔膜在锂离子电池中显示出较好的应用前景。     

多晶型MnO2改善富锂锰基正极材料的电化学性能

富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO₂材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO₂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO₂的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^-1,在0.1～5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO₂的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。     

纳米氧化铝浆料制备及用于改性锂电池正极材料

为了开发更为简单、高效制备氧化铝改性正极材料的方法，提升锂电池正极材料的倍率和循环性能，以聚丙烯酸铵(PAANH₄)为分散剂制备纳米氧化铝浆料，并在锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面包覆纳米氧化铝。通过实验发现，PAANH₄添加量为4%(PAANH₄占氧化铝的质量分数)、球磨时间为8 h，所得纳米氧化铝粒径较小且均匀。将此纳米氧化铝浆料应用于锂离子电池正极材料改性，氧化铝的加入不改变正极材料的表面形貌、颗粒尺寸和晶体结构。在电化学性能测试中，发现在氧化铝包覆量为0.3%(质量分数，下同)时，获得较优倍率性能，在氧化铝包覆量为0.5%时，获得较优的循环稳定性能。1C倍率下，未包覆和氧化铝包覆量为0.5%的正极材料循环100次，其容量保持率分别为75.61%和84.93%。     

Ga掺杂FeNb11O29材料的制备及其电化学性能

FeNb₁₁O₂₉由于其高的理论充电容量(400 mAh·g^-1),作为锂离子电池(LIBs)负极材料具有很大的应用前景。然而,目前报道的FeNb₁₁O₂₉实际容量仅有168~273 mAh·g^-1。因此,有必要进一步提高其电化学性能。本文介绍了一种制备Ga掺杂FeNb₁₁O₂₉材料的方法,成功合成了Ga_xFe_1-xNb₁₁O₂₉(x=0.1,0.2)。结果表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉的电导率比FeNb₁₁O₂₉提高了两个数量级。X射线衍射结果显示,Ga掺杂不会改变FeNb₁₁O₂₉的正交剪切ReO₃晶体结构。扫描电镜结果显示,材料的微观形貌没有发生明显改变。电化学实验表明,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有较好的电化学性能,在电流密度为0.1 C时,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉充电容量为290 mAh·g^-1,当电流密度达到5 C时容量仍能保持145 mAh·g^-1,此外,Ga_0.2Fe_0.8Nb₁₁O₂₉具有良好的循环稳定性,在电流密度为5 C时循环1 000圈之后,容量保持率为91.0%,而不掺杂的FeNb₁₁O₂₉的充电容量仅有107 mAh·g^-1,容量保持率仅为55.9%。利用Ga掺杂改善FeNb₁₁O₂₉负极材料的电化学性能在锂离子电池中具有广阔的应用前景。     

乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜及其在锂硫电池中的应用研究

锂硫电池因其硫电极导电性差及容量衰减快等问题限制了其应用。为了提高锂硫电池的比容量、倍率性能及循环稳定性等电化学性能,本研究利用乙炔黑对玻璃纤维(GF)进行表面修饰,得到了一种新型的乙炔黑/玻璃纤维复合隔膜(CGF)。研究发现,在纯硫电极下,使用CGF隔膜的锂硫电池在电流密度为0.2C时,其起始比容量达到1550mAh/g。且在1C和2C高电流密度下,其比容量仍分别达到了960mAh/g和691mAh/g,长循环300圈后容量保持率分别为65%和58%。然而,使用GF隔膜的锂硫电池在0.2C时起始比容量仅为1113mAh/g。且其比容量衰减快,循环300圈后,比容量仅为517mAh/g;当电流密度增加到0.5C及以上时,锂硫电池基本不能释放容量。通过乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜并将其应用于锂硫电池,有效地提高了电池的比容量、循环稳定性和倍率性能。     

隔膜对锂硫电池性能的影响研究

本文测试了PP/PE/PP、PI和PPA三种不同种类隔膜的吸液性能,并研究了三种隔膜对锂硫电池电化学性能的影响,实验结果表明,隔膜吸液性能好坏排序为PP/PE/PPPIPPA,且电池的放电性能随着隔膜吸液性能的提升而有所提高。     

球形LiMnPO4/C正极材料的喷雾干燥法制备及性能研究

以氢氧化锂、乙酸锰、磷酸二氢铵和聚乙二醇为原料,采用一次喷雾干燥法制备了球形LiMnPO₄/C正极材料,并研究了煅烧温度对球形LiMnPO₄/C样品形貌、结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）对其进行了结构和形貌的表征。结果表明,经700 ℃焙烧的LiMnPO₄/C为橄榄石型结构,在SEM下呈规则的球形,由粒径约为50 nm的一维纳米颗粒堆积而成。该样品在室温0.1C倍率下首次放电比容量可达148 mA·h/g,循环80圈后的放电比容量依然在140 mA·h/g左右,容量保持率为94.6%。     

硅掺杂锰酸锂的自蔓延燃烧制备及其性能研究

为了解决充放电过程中锰酸锂循环性能较差的问题，采用自蔓延燃烧法制备了硅掺杂锰酸锂超细颗粒(LiMn_1.95Si_0.05O₄，简称LMSO)。通过X射线衍射光谱、扫描电子显微镜、循环伏安法等方法研究了硅掺杂对锰酸锂晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明，硅掺杂不会改变锰酸锂尖晶石的结构；锰酸锂的粒径大于0.1μm，而大部分硅掺杂锰酸锂颗粒小于0.1μm。颗粒尺寸减小，缩短了锂离子的扩散路径，提高了材料的电化学性能。LMSO在0.2C倍率下放电比容量高达123.7 mA·h/g，在1C倍率下循环100次后的容量保持率为95%。     

氧化铝/聚乙烯醇涂层对聚丙烯隔膜性能的影响

为解决聚丙烯（PP)隔膜对电解液润湿性能差、耐热性能差的问题,选用氧化铝(Al2O3)为陶瓷填料、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂、去离子水为溶剂制备涂覆浆料,采用刮涂法在传统PP隔膜表面涂覆上Al2O3 /PVA层。通过X射线衍射图谱(XRD)、扫描电镜（SEM）、接触角测试、润湿性能测试和耐热性能测试对改性前后隔膜进行表征,并将改性前后隔膜组装成纽扣电池进行电化学性能表征。结果表明：在PP隔膜表面成功引入Al2O3 /PVA涂层后,润湿性能和耐热性能得到明显改善,吸液率由98%提高到203%,在170℃下热处理1 h的热收缩率由46.1%减小至24.4%。与原隔膜相比,改性隔膜组装的电池的循环性能和倍率性能更好。     

锌酸钙表面沉积Ca Sn(OH)6的制备及锌镍二次电池应用

为了改善锌镍二次电池中锌负极存在的严重极化问题，并提高锌负极的电化学性能和循环稳定性，采用水热–共沉淀法制备了表面沉积CaSn(OH)₆的锌酸钙，研究了CaSn(OH)₆的沉积对锌酸钙的形貌结构和电化学性能的影响。结果表明：水热–共沉淀法可以让CaSn(OH)₆沉积在锌酸钙表面，且制得的锌酸钙结晶度高。Ca Sn(OH)₆的沉积降低了锌酸钙的电荷转移电阻，加快了电化学反应速率，并提升了锌酸钙的耐腐蚀能力和电荷传递速率，有效的改善了锌电极的极化现象。将表面沉积Ca Sn(OH)₆的锌酸钙用作锌镍电池负极活性物质时，电池在0.2 C充放电循环70次后的容量保持率为85.34%。     

基于分级共沉淀法制备锂离子电池LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料

通过分级共沉淀（分级进料）方法,结合高温热处理合成了金属元素（Ni,Mn）浓度从中心到表面呈梯度分布（中心富Ni,表面富Mn）的球形三元正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、能谱仪（EDS）和电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）等表征了所制备材料的成分、形貌和元素分布。通过恒流充放电和循环伏安、交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行测试。结果表明,与传统的一级共沉淀方法相比,分级共沉淀所制备材料展现出更高的倍率性能（20 C放电比容量为104.1 mAh·g^-1）、循环保持率（0.5 C循环200次容量保持率为95.8%）和快速充放电性能（20 C/20 C放电比容量为85.4 mAh·g^-1）。这种分级进料制备技术可以有效提高共沉淀法制备锂离子电池三元正极材料的电化学性能。