导电剂对锂离子电池性能的影响

综述了锂离子电池电极中添加不同的导电剂对电池性能的影响。用碳黑作为导电剂能明显改善电池的性能；采用具有特殊形状的碳丝则有更好的效果；采用电导率高的金属作为导电剂，可以使电池在大电流充放电时保持高容量和高循环效率；导电剂的含量对电池的性能也有明显的影响，过多则活性剂成分少，容量低；太少则导电性差，电池容易产生极化；导电剂的粒度和分散程度对电池的性能也有重要影响。此外，混料前对导电剂进行一些表面处理也能明显改善电池的循环性能。     

锂离子电池中石墨烯导电剂分散方法的研究进展

石墨烯具有柔性、二维、超薄的结构特性,兼具电导率高、导热性好、力学性能强及化学稳定性良好等物理化学性质,是一种极具潜力的锂离子电池导电剂,石墨烯难以分散的问题是制约其在锂离子电池中广泛应用的重要原因。结合石墨烯的结构特征、衍生物种类及制备方法,从提升石墨烯的浸润性、协同分散以及防止二次团聚等方面,综述了石墨烯导电剂的分散方法,包括化学改性法、原位还原法、复合导电剂法、引入分散剂法以及其它方法,并对未来石墨烯导电剂的应用趋势及研究方向进行了展望。     

硅负极添加剂对锂离子电池的影响

选用乙炔黑(AB)、SuperP、VulcanXC-72和BP2000四种导电剂, 研究其物化性能及含量对硅电极电化学性能的影响; 探讨了粘合剂种类和用量对硅电极电化学性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜对硅电极的形貌进行表征; 采用恒流充放电测试及循环伏安法对硅电极的电化学性能进行测试。结果表明, 导电剂SuperP具有良好的导电性、适中的比表面积(75.8 m²/g)和颗粒尺寸(39.2 nm), 有利于提高硅负极的循环性能及倍率循环性能。采用15wt%的导电剂 SuperP与15wt%的粘合剂CMC所制备的电极循环50次后可逆比容量保持在1143.8 mAh/g。     

石墨烯/炭黑杂化材料:新型、高效锂离子电池二元导电剂

采用CTAB为表面活性剂将氧化石墨烯和炭黑均匀分散,经水热过程将二者组装到一起,进而高温热处理得到石墨烯/炭黑杂化材料。该材料是一种具有独特结构和良好性能的石墨烯/炭黑杂化材料作为锂离子电池二元导电剂。炭黑颗粒均匀分布在石墨烯表面,可防止石墨烯片层团聚并进一步提高电子导电效率。由于炭黑可增加对电解液的吸附,促进电极内部锂离子的传输过程,最终提高锂离子电池的倍率性能。结果表明,使用质量分数5%900℃热处理之后的二元导电剂的LiFePO4,在10C时比容量为73mAh/g,优于使用10%炭黑导电剂时的LiFePO4(10C比容量为62mAh/g)。按照整个电极质量计算,前者的比容量性能比后者提高了近25%,同时在循环性能方面,前者的稳定性也优于后者。     

不同导电添加剂的协同效应对高功率锂离子电池性能的影响(英文)

讨论了两种具有形貌代表性的导电添加剂:球形的炭黑(SP)和纤维状的气相生长炭纤维(VGCF)对锂离子电池性能的影响。结果表明,使用SP作为导电剂的电池容量高于使用VGCF的电池,SP可有效地协助锂离子电池容量性能的发挥。同时,前者在较高电流放电条件下的倍率性能也明显优于后者。当分别将50%质量分数的两种添加剂组成复合导电剂时,在相同添加量条件下,所得复合导电剂的性能优于单独使用的炭黑导电剂,电池表现出更高容量性能和更好的倍率性能。这是由于SP和VGCF不同的形貌结构使两种导电添加剂表现出了良好的协同效应,从而使电池性能获得进一步提高。使用更高容量的商用化10 Ah和50 Ah电池进一步验证以上结论。     

含碳纳米管导电剂改善LiCoO2电极电化学性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)和片状石墨(FNG)的复合物作导电剂来改善LiCoO2电极的电化学性能,并用恒电流充放电和扫描电子显微镜(SEM)对这种含MWCNTs的LiCoO2电极进行了研究.结果表明,复合物导电剂提高了LiCoO2电极的电化学性能.MWCNTs/FNG质量比为5的复合物(FNGMWCNTs)作导电剂,LiCoO2电极的0.2C首次放电容量约为154.2mAh/g.和单纯的MWCNTs作导电剂相比,FNGMWCNTs作导电剂,LiCoO2电极有好的倍率放电性能,在3C倍率放电电压更高,放电比容量更高.原因可能如下:首先,MWCNTs、FNG和LiCoO2颗粒三者实现了均匀的分散;其次,MWCNTs把多个孤立的FNG联系起来,形成了更为有效的导电通道.     

石墨烯改善锂离子电池正极材料LiCoO_2电化学性能的研究

采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯和通过化学还原法还原氧化石墨制得石墨烯,及以石墨烯作为正极材料LiCoO2的导电剂,并研究它们对锂离子电池电化学性能的影响。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果表明,石墨烯的表面褶皱使其能有效地包裹LiCoO2颗粒,形成面接触的导电界面,从而显著提高了导电性。充放电实验表明,石墨烯的加入有利于提高LiCoO2的电化学反应活性、放电容量和高倍率循环性能。相对于传统的炭黑,LiCoO2的放电容量在0.2 C下提高了10 m Ah/g。石墨烯/LiCoO2电池在1C倍率下,循环300次后,放电容量由145.0 m Ah/g衰减到137.8 m Ah/g,放电容量能保持初始容量的95.1%。石墨烯/LiCoO2电池在20 C倍率下的放电容量达到132.1 m Ah/g,是1 C放电容量的91.1%。     

4种正极材料对锂离子电池性能的影响及其发展趋势

锂离子电池正极材料是锂离子电池发展的关键.从4种正极材料的安全性能、循环性能、存在的问题等方面评述了正极材料对锂离子电池发展起的作用和未来的发展趋势,其中钴酸锂和镍酸锂将依然会占据着小型电池市场的地位,而锰酸锂和磷酸铁锂将会促进大型电池市场的发展.此外,纳米技术在动力电池上的应用也将给电池带来较好的应用前景.     

一种用于锂离子电池的无机复合隔膜

为了替代传统的聚烯烃微孔膜,对用于锂离子电池的Al₂O₃/SiO₂/PAN (聚丙烯腈)复合隔膜进行了研究。复合膜具有高度多孔性和良好液体电解液湿润性。由于高的毛细吸附作用,通过吸附液态电解液,膜极易传导锂离子。膜中Al₂O₃/SiO₂的两性特征,将电解液中的酸性HF(氟化氢)消耗掉,而HF作为现在锂离子电池所用电解液中的杂质是不可避免的。复合膜作为隔膜制备的碳/正极材料锂离子电池不仅具有优良的容量保持性、高温安全性,也显示出良好的倍率放电性和耐过充电保护性能。     

恒功率工况对锂离子电池循环性能的影响

为掌握锂离子电池在恒功率充放电工况下的运行特性,并探究该充放电方式对电池循环性能的影响,对磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和锰酸锂电池进行3 h时率恒流恒压充电/恒流放电和恒功率充放电测试,对比分析了两种工况下电池的容量、能量、效率等性能参数。结果表明在3 h充放电倍率下,恒功率充放电工况对磷酸铁锂电池和锰酸锂电池的循环性能并未产生显著的不良影响。经过100次循环后,两种工况下磷酸铁锂扣式电池均表现出超过90%的容量保持率;商品磷酸铁锂电池容量和能量保持率则均超过99%,能量效率达95%。但是,相比于恒流恒压工况,磷酸铁锂电池在恒功率工况下释放的容量、能量略低。锰酸锂电池在两种工况下的容量和能量性能高度重合,但衰减都比较快,100次循环后的容量保持率仅为81.7%。对于钴酸锂电池,恒功率工况显著加剧了其容量和能量的衰减速度,100次循环后能量保持率仅为55.5%,远低于恒流恒压工况下的75.2%。     

碳纳米管导电纸集流体对三元锂离子电池的影响

以碳纳米管导体、纤维素纤维为基体制备碳纳米管导电纸。以此碳纳米管纸为集流体替代铝箔作为集流体组装纽扣电池。三元材料(NMC)为正极活性材料,制成浆料涂敷在碳纳米管纸表面制备成正极。利用Raman光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等进行结构和性能表征。通过恒流充放电检测电化学性能。结果表明:碳纳米管导电纸代替铝箔作集流体,具有更好的电化学性能。在0.1C倍率时,三元/导电纸电极首次放电容量达到184mAh/g,三元/铝箔电极为178mAh/g,相比后者,前者提高了3%,在28次循环后,容量保持率在94%以上。     

不同荷电态对锂离子电池循环寿命的影响

通过对不同荷电态及不同搁置温度下单体电池的循环寿命测试,发现不同温度及荷电态对锂离子电池循环寿命影响很大。低荷电态下,温度对电池循环性能影响较小,但是在满荷电态下,电池在高温下的循环性能明显差于常温。20℃下,随着荷电态的增加,电池循环寿命依次增加。55℃下,随着荷电态的增加,电池循环寿命衰减严重。以此为依据,可以根据不同情况采取不同的搁置方法,从而提高锂离子电池的循环寿命。     

勃姆石纳米片增强锂离子电池隔膜性能研究

采用勃姆石涂覆改性聚烯烃隔膜可以提升锂离子电池的隔膜热稳定性和电解液润湿性。本工作通过简单的水热法合成了平均粒径约为150 nm的勃姆石纳米片, 并采用刮涂法涂覆在聚乙烯(Polyethylene, PE)隔膜表面。该涂覆隔膜的孔隙率达到46.6%、吸液率为138.9%、离子电导率为0.47 mS/cm和锂离子迁移数为0.42, 使得该隔膜组装的锂离子电池具有较好的循环稳定性, 在1C(1C=150 mA/g)的电流密度下循环100次后仍能保留93.7%的放电比容量。同时, 勃姆石纳米片涂覆的隔膜的孔结构分布均匀, 优化了锂离子传输通量, 抑制了锂枝晶。     

软封装锂电池铝塑膜成形性能研究进展

目的 综述铝塑膜成形性能的影响因素和研究现状,为锂电池铝塑膜领域的科研,以及工程技术人员进行深入研究,提升产品性能提供参考。方法 首先介绍铝塑膜多层复合材料的结构、各层的作用,接着讨论冲压模具、冲压工艺以及基层材料的选择对铝塑膜成形性能的影响,并详细综述铝箔基层合金成分、微观组织和晶粒尺寸对铝箔性能的影响。结论 为了加快锂电池铝塑膜的国产化进程,未来需要加强铝塑膜对电解液耐久性的研究,同时进一步提升铝箔的成形性能,加强铝箔界面性质对铝塑复合性能和铝塑膜耐久性影响机理的研究,为增强下游用户对国产铝塑膜的信心提供理论支持。     

电子导电剂对石榴石基固态锂电池循环性能的影响

基于石榴石固体电解质的固态锂电池面临着固体电解质和固体电极之间较大的界面阻抗问题, 导致循环性能不佳。为了解决此问题, 本课题组制备并研究了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极、Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂陶瓷固体电解质和金属锂负极构成的固态锂电池。在构筑LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极时采用三种不同的导电碳, 研究表明, 与科琴黑和超导炭黑相比, 使用气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber, VGCF)时, 固态电池有更优异的循环性能。这是因为充电到高电压时, VGCF比另外两种导电剂引起的副反应更少, 从而减少能增加电池内阻的碳酸盐类副产物的形成。这些结果说明电子导电剂的稳定性对固态锂电池的循环性能有重要影响。     

锂电池和锂离子电池的危险性研究

随着锂和锂离子电池应用的不断增加,在其使用、储存、处理和废弃过程中也呈现出越来越多的危险性。锂和锂离子电池的电解质是可燃物质,会引起火灾,其热稳定性分别由CHETAH和DSC评估和测定。另外,锂电池、氧化银电池和碱性电池的热稳定性通过在一个改性的密闭压力容器中测定（MCPVT）。结果表明锂电池比其它电池的危险性更大。锂电池对力学冲击（如落锤试验）的敏感度高于其它电池。其爆炸威力（如对弹道冲击）也高于其它电池。     

添加剂对1，3，3-三硝基氮杂环丁烷性能的影响?

通过扫描电镜(SEM)和液体静力称量法,研究了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)的微观结构及乙酸丁酸纤维素(CAB)、N-甲基-对-硝基苯胺(MNA)、2,4-二硝基苯胺(DNA)、聚四氟乙烯(PTFE)4种添加剂对TNAZ微观结构和装药密度的影响,并进一步研究了MNA、DNA对TNAZ摩擦感度、撞击感度以及爆速的影响。结果表明,TNAZ熔融结晶后的密度下降了9.3%;CAB、PTFE的加入降低了TNAZ的装药密度;而MNA、DNA的加入不仅提高了TNAZ的装药密度,还降低了TNAZ的摩擦感度和撞击感度;且适量加入MNA和DNA,能够提高TNAZ/HMX基炸药的装药密度,从而提高其爆速。     

锂离子电池负极材料Si@C/SiOx的制备及其电化学性能

硅理论比容量高, 放电平台低, 是商业化锂离子电池石墨负极的替代材料之一, 但是其充放电循环中体积变化大, 容量衰减迅速, 制约了其商业化使用。本研究通过一步法制备了具有核壳结构的硅@碳/硅氧化物(Si@C/SiO_x), 将其作为锂离子电池负极材料。采用SEM、TEM、XRD、XPS等手段对所制备材料的微观形貌、结构以及组分进行了分析, 并对其进行了相关的电化学测试。结果表明, Si@C/SiO_x核壳材料比Si@C核壳材料具备更优良的电化学性能。在200 mA/g电流密度下, 循环45次后, Si@C的容量保持率为60.2%; 而当C/SiO_x作为Si核外壳时, 200 mA/g电流密度下, 循环45次后, Si@C/SiO_x比容量值为787.2 mAh/g, 容量保持率提高到87.3%。这主要是由于C与SiO_x复合后, 外壳的机械强度大于碳壳, 能够较好地缓冲Si体积膨胀产生的巨大应力, 从而保证结构的完整性, 提高了硅基负极材料的商业化应用的可能性。