锂空气电池用离子液体基复合电解液的性能

针对运行过程中有机电解液易挥发导致电池失效的现象,设计一种适用于锂空气电池的复合电解质材料。采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)与碳酸酯类(EC+EMC+DMC)作为主体溶剂,亲水型LiBF_4与疏水型LiPF_6作为溶质,四氟硼酸螺环季铵盐作为添加剂制备复合电解液。组装的锂空气电池在低电流密度(0.01 mA/cm~2)下表现出较好的电化学性能,放电比容量可达2 960 mAh/g,比能量达到6 810 Wh/kg。     

LiPF_6/LiFSI混合盐在高功率锂离子电池中的应用

将传统锂盐六氟磷酸锂(LiPF_6)与新型锂盐双氟代磺酰亚胺锂(LiFSI)混合作为高功率锂离子电池电解液的导电锂盐,可充分发挥LiFSI离子导电性好、不易水解的优势,相比传统的LiPF_6电解液,混合锂盐电解液应具有更好的功率特性和化学稳定性。利用恒电位极化法、循环伏安法及交流阻抗谱等电化学测试手段,详细研究了(LiPF_6/LiFSI)/(EC+DMC+EMC)(质量比1∶1∶1)电解液在以LiFePO_4为正极的锂离子电池中的电化学性能。结果表明,适量LiFSI的加入能明显提高电解液的电导率和Li+迁移数,改善LiFePO_4电极Li+嵌入/脱出反应的可逆性并降低电极界面阻抗。18650型全电池的倍率放电结果表明,在大倍率放电情况下,混合盐电解液表现出明显优于纯LiPF_6电解液的性能。     

双氟磺酰亚胺锂对三元材料锂离子电池性能的影响

为了研究LiFSI对三元材料锂离子电池性能的改善作用,测试了0.8mol/L LiPF_6+0.2mol/L LiFSI/(EC/EMC/DMC)和1.0mol/L LiPF_6/(EC/EMC/DMC)在不同温度下的黏度和电导率,并研究了应用这两种电解液的三元材料/石墨电池的低温放电性能、循环性能、倍率性能和安全性能。研究结果表明:LiFSI可以有效降低电解液的黏度、提高电解液的电导率;与LiPF_6基电解液相比,应用LiPF_6/LiFSI基电解液的三元电池-20℃低温放电容量保持率提高了11%,5C倍率放电容量提高了3%,100周循环容量保持率从83.4%提高到93.8%,并且显著改善了电池的针刺安全性能。     

LiPF6-LiBOB/EC+EMC+DMC体系的电化学性能

研究了LiPF6、双草酸硼酸锂(LiBOB)及它们的混合物在乙烯碳酸酯(EC) 碳酸甲乙酯(EMC) 碳酸二甲酯(DMC)(体积比1:1:1)中的电化学性能.LiPF6-LiBOB电解液与LiPF6电解液相比,提高了金属锂的循环效率,电池的平均电压、大电流放电能力及高温性能;与LiBOB电解液相比,提高了溶液的电导率、电池的室温放电比容量及低温性能.     

锂/氟化碳软包电池制备及电性能研究

用扫描电子显微镜法(SEM)观察氟化石墨的形貌,用差示扫描量热仪测试氟化石墨热稳定性,研究发现,氟化石墨具有较好的规则结构和热稳定性。用金属锂片作负极,氟化石墨作正极,LiPF_6/(EC+DMC+EMC)作电解液,制成104860型软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。正极氟化石墨、粘结剂及导电剂质量比为86.5∶5.5∶8.0,Li PF6/(EC+DMC+EMC)电解液浓度为1.2 mol/L,加注量为5.5 g/Ah。该电池经测试表现出良好的电性能。     

高比能磷酸铁锂电池电解液浸润性能改善研究

磷酸铁锂电池理论比容量较低,通过提高电极材料的压实密度、面密度等来提高其能量密度,对电解液的浸润性提出了更高要求。针对高比能磷酸铁锂电解液体系进行研究,包括溶剂体系、锂盐含量和浸润型添加剂,采用电导率/粘度对比、定量滴定和电池评价等方法。结果表明,采用溶剂体系比例为w(EC):w(EMC):w(DMC)=25:45:30,LiPF_6含量为1 mol/L,浸润添加剂FB含量2%、FS001含量0.01%,成膜添加剂VC含量1%组成的电解液方案在高比能磷酸铁锂电池上表现出优异的浸润性能和电化学性能。     

亚硫酸丙烯酯对锂离子电池性能的影响

向电解液1 mol/L LiPF_6/EC+DMC+EMC中加入亚硫酸丙烯酯(PS),用循环伏安法研究在石墨电极上的电化学行为,并研究了PS对锂离子电池首次充放电效率、常温放电性能及循环性能的影响。电解液中加入PS,可促使石墨电极表面固体电解质相界面(SEI)膜的形成。加入PS虽然降低了电池的首次充放电效率和常温放电容量,但提高了循环稳定性;PS添加量为3.0%时,以500 mA在3.0~4.2 V循环200次,电池的容量保持率为99%,比不含PS的电池提高了8%。     

几种有前景锂盐在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池电解质作为锂离子电池的重要组成部分,对电池性能有着重要影响,而传统的六氟磷酸锂(LiPF_6)由于热稳定性差、对水敏感等缺点已不能满足人们的需求,因此开发新型锂盐越发迫切。就几种有良好运用前景的锂盐,包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB),双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI),双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)及二氟磷酸锂(LiDFP),对其在导电性、热稳定性、与石墨负极的相容性及电化学性能等方面进行分析介绍,并对其今后发展前景进行了展望。     

原位制备P(VDF-HFP)/SiO_2复合聚合物电解质及其性能研究

通过倒相法原位制备P(VDF-HFP)/SiO_2复合聚合物电解质膜,将其于1.0 mol/L LiPF_6/(EC+DMC+EMC)中浸泡30 min即得复合聚合物电解质。采用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、线性扫描法(LSV)和交流阻抗法(EIS)分别对复合电解质的形貌、结晶度和电化学性能进行表征。SEM结果表明SiO_2溶胶原位制备的P(VDF-HFP)/SiO_2复合膜的膜层表面微孔丰富且相互连通,XRD表明其结晶度较纯P(VDF-HFP)膜减小;LSV和EIS结果表明复合膜的电化学稳定窗口为5.0 V,室温离子电导率高达3.134×10~(-3) S/cm,且其界面阻抗较直接添加SiO_2粉末制备的复合膜的920Ω下降至850Ω。     

复合三元电池高温循环性能研究

针对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM)和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4(LMFP)复合三元电池,从电解液溶剂体系筛选、锂盐研究以及添加剂使用三个方面系统研究了电解液对电池高温性能的影响,通过新型锂盐、添加剂的使用,提升了电池55℃高温循环性能。结果显示:使用DEC代替DMC作为溶剂,降低EMC含量能够有效提升复合三元电池高温性能,高温55℃循环从150次提升至300次;使用1.0 mol/L LiPF_6+0.2 mol/L LiFSI,电池阻抗明显降低,电池高温循环进一步得到提升,55℃循环提升至500次;添加0.5%(质量分数)的LiODFB成膜添加剂时,能够改善负极成膜效果,55℃高温循环提升至700次,当加入过量LiODFB时,电池产生大量CO和CO_2,造成复合三元电池高温循环性能恶化。     

高比表面积电极有机双电层电容器性能

采用高比表面积椰壳基活性炭作电极材料,分别以1 mol/L(Et)4NBF4/PC、1 mol/L LiPF6/(PC DMC EMC)、1mol/L LiPF6/(EC DMC EMC)和1 mol/L LiClO4/PC作为电解液,组装成有机体系双电层电容器.采用恒流充放电法、循环伏安法和交流阻抗法进行测试,考察采用同种电极材料情况下,各种有机电容器的电化学性能,在不同充电电压下均以1 mol/L LiClO4/PC为电解液时得到最高比电容值(2.5 V时高达 123.5 F/g),1 mol/L(Et)4NBF4/PC的比电容值也比较理想(2.5 V时为104 F/g),且其内阻最小,功率特性最佳.综合分析得知,以1 mol/L LiClO4/PC为电解液的双电层电容器综合性能最佳,且此电解液价格较1 mol/L(Et)4NBF4/PC低廉.     

电解液对锂离子电池电化学性能的影响

在1mol/LLiPF6/(EC+DMC+EMC)(体积比1∶1∶1)电解液中加入不同体积比的亚硫酸丙烯酯(PS)制成不同的电解液,用循环伏安、电化学阻抗谱和恒流充放电测试研究了电解液对锂离子电池电化学性能的影响。结果表明:添加一定量PS,可改善电解液与石墨负极材料的相容性,提高锂离子电池的循环性能和低温性能。其中,电解液中PS含量为3%时,与不含PS的电解液相比,常温循环200周后电池容量保持率提高了8%;同一放电制度下低温-40℃的放电容量提高了4.9%。     

电解液对超级电容器性能的影响

介绍了锂离子电池电解液和两种季铵盐PC溶液对超级电容器循环伏安、功率特性和循环性能的影响。结果表明,锂离子电解液LiPF6/（EC＋EMC＋DMC）的循环伏安、功率特性差,充电至3.0 V循环2 000次,电容器就发生爆炸,不适合做双电层电容器的电解液;季铵盐PC溶液各项性能优良,是较理想的超级电容器电解液,其中MeEt3NBF4/PC比Et4NBF4/PC具有更高的比电容。     

锂离子电池过充保护添加剂shuttle的研究

通过在锂离子电池电解液中添加2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯(2,5-diterbutyl-1,4-dimethoxybenzene,简称shuttle)来提高电池的过充保护能力。对磷酸铁锂电池分别进行了循环伏安扫描、常温循环寿命、过充后循环、交流阻抗测试,实验结果表明,在1 mol/L LiPF6/(EC+DEC+EMC)(1∶1∶1)+1%VC电解液中添加2%(质量分数)shuttle,当电压为3.81 V(相对于Li/Li+)时,shuttle开始发生氧化反应,烷氧基发生氧化离解,消耗电池内部过充的电量,提高了锂离子电池的安全性。此外,添加2%(质量分数)shuttle后电池循环性能有所提高,循环180次后,容量保持率从91.60%提高至94.70%。     

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+...     

电解液对圆柱形Li/MnO2电池性能的影响

使用LiClO4电解液、LiPF6电解液及两者的混合电解液装配圆柱形Li/MnO2电池,分析LiPF6对电池性能的影响.引入LiPF6后,虽然开路电压上升,放电容量下降;但过放电时的峰值温度最高下降137℃,有利于提高电池的安全性能.     

络合法制备LiPF_6的电解液电导率研究

以六氟磷酸为原料,经络合反应、锂交换反应和浓硫酸反应制备了LiPF_6。铝盐浓度为1.0 mol/L时,LiPF_6在碳酸乙烯酯中的电导率是7.53 mS/cm。将自制LiPF_6配以不同电解液有机溶剂,在最佳锂盐浓度、最佳溶剂及溶剂配比下,测定了LiPF_6的电导率。结果表明,自制LiPF_6的电导率高,LiPF_6的品质符合锂离子电池电解质盐的要求。     

有机溶剂对锂离子电池性能的影响

选用恒流充放电法测试了EC、DEC、DMC和EMC等有机溶剂体系对锂离子电池的容量保持率、平台保持率、充放电循环性能和温度特性的影响.实验结果表明:二乙基碳酸酯(DMC)不但具有较高的平台保持率,而且有利于电池的大电流充放电;二甲基碳酸酯(DEC)对电池的循环寿命有较大的改善作用;乙基甲基碳酸酯(EMC)具有较好的温度特性.