锂离子电池高电压电解液的研究进展

锂离子电池作为一种绿色能源,自问世以来,已广泛应用于各个领域。为进一步满足日常需求,研发更高能量密度的锂离子电池已成为必然趋势。高电压电解液作为锂离子电池的"血液",其研发是必不可少的一部分。总结了高电压电解液的研究现状,其中重点介绍了碳酸酯类高电压高浓度电解液,高电压电解液添加剂,新体系电解液如砜类、腈类、氟代碳酸酯类、离子液体,并讨论了各自的优势以及不足。最后,对未来高电压电解液的发展进行了展望。     

电解液添加剂对锂离子电池性能的影响

用阻抗和循环测试,研究电解液添加剂对锂离子电池性能的影响。基础电解液为1 mol/L LiPF₆/EC+EMC+DEC+PC(质量比25∶50∶20∶5)。A、B、C、D和E组电解液的添加成分分别为:1.0%碳酸亚乙烯酯(VC)+1.0%亚硫酸丙烯酯(PS)+0.5%碳酸乙烯亚乙酯(VEC);1.5%甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)+1.0%二氟双草酸磷酸锂(LiDFOP);1.0%硫酸亚乙烯酯(DTD)+0.5%VEC+1.0%LiDFOP;1.0%MMDS+0.5%VEC+1.0%LiDFOP和1.5%DTD+1.0%LiDFOP。A、B、C、D和E组电解液在-10℃下的电荷传递阻抗(R_ct)分别为1 600 mΩ、312 mΩ、698 mΩ、572 mΩ和256 mΩ;电池在55℃下的1.0 C循环(2.7～4.2 V)寿命分别为1 300次、590次、940次、970次和450次。VC、VEC和PS的低温充电性能较差;MMDS、DTD和LiDFOP不能形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,高温循环性能较差。VEC搭配MMDS、DTD和L...     

锂离子电池电解液添加剂4-TB的性能研究

为了研究对三氟甲基苯腈(4-TB)作为高压锂离子电池电解液添加剂对电池性能的影响,制备了质量分数为0、0.5%、1%和2%的电解液1.0 mol/L LiPF_6/(EC+DMC+DEC)(体积比1∶1∶1),用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4作为正极材料组装成扣式电池。对所得不同添加量的电解液进行电导率和线性伏安扫描测试(LSV),对电池进行电化学性能测试,并探讨了不同添加量对电池性能的影响。结果表明,添加量为1%时,电池具有最好的倍率性能和循环稳定性。     

己二腈对高电压锂离子电池性能的影响

用线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗谱研究己二腈(ADN)用作电解液添加剂的电化学行为,用X射线能谱(EDS)对电池正负极表面进行元素分析,考察己二腈作为电解液添加剂对以钴酸锂为正极的4.4 V锂离子电池性能的影响。含0.5%己二腈电解液能在正极表面形成腈键参与的吸附结构,并使4.4 V电池的高温存储厚度膨胀率从86.6%下降到13.1%。     

高电压钴酸锂软包电池热失控行为研究

锂离子电池安全性研究至关重要,目前主流的4.4 V高电压钴酸锂电池具有更高的能量密度,达到260 Wh/kg以上,所以发生热失控的风险会更大.本文利用加速绝热量热仪对两种品牌公司的高电压钴酸锂软包电池进行热失控研究,评估高电压钴酸锂电池发生热失控的风险,并分析了两种电池发生热失控的行为差异.温度-时间曲线和温度变化率-...     

添加剂对全钒液流电池电解液稳定性的影响

为获得更高浓度、更稳定的钒电池阳极电解液,在钒离子硫酸溶液中分别加入了硫酸钾、硫酸钠、硫酸锌、尿素、柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸三钠和EDTA,并恒温在43℃保存。利用电位滴定分别测定钒离子硫酸溶液恒温保存1和30 d后的钒离子浓度。结果表明,硫酸钾、硫酸钠、硫酸锌、尿素等添加剂可以使钒离子硫酸溶液更稳定,而柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸三钠和EDTA不适合做添加剂。     

添加剂对LiMn2O4锂离子电池性能的影响

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了MgO,LiF和Li2CO3添加剂对电池性能的影响。研究发现,添加2%wt的LiF能够有效地提高LiMn2O4的放电比容量和循环性能,放电比容量最高达到107.5mAh/g,100次循环后电池容量保持率为最高为93%,而纯LiMn2O4的放电比容量只有105 mAh/g,100次循环容量保持率为91.1%。研究认为,添加剂能够有效地降低电解液中的HF的含量,并且能够增强正负极表面SEI膜的致密性,减少正极材料和电解液的接触面积,进而改善了锰酸锂电池的电化学性能。     

添加剂对钒电池电解液性质的影响

在含3 mol/L钒离子的钒硫酸溶液中分别加入碱金属硫酸盐、碱金属草酸盐以及有机物脲和甘油等添加剂,提高了电解液稳定性。探讨了添加剂影响钒硫酸溶液稳定性的机理。对含添加剂的钒硫酸溶液的电导率的测定表明,适量添加剂不会降低溶液的电导率,有些甚至稍有提高。对含有添加剂的钒硫酸溶液进行了循环伏安试验,表明添加剂的加入不会对钒硫酸溶液的电极反应产生不利影响。     

VC劣化电解液高电压性能的原因探索

碳酸亚乙烯酯（VC）常用作锂离子电池电解液添加剂,可在石墨负极形成固体电解质相界面（SEI）膜,但可能影响碳酸盐电解质的高电压性能。研究VC在LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）高电压正极中的电化学性能及副反应,结果表明：VC添加剂在一定程度上降低了碳酸酯体系电解液的氧化分解电位,从而导致难以在高电压电池中应用。分析不同充电过程中的表观容量,证实VC在正极材料的平台电位4.75 V下就会发生一定的分解;而在设定的恒压（4.95 V）充电段,会发生一个缓慢而持久的氧化分解过程,且存在较大的反应电流,使电池体系无法停止充电,造成电解液更持久的氧化。全电池循环性能测试结果表明：含VC的碳酸酯体系电解液的循环寿命较短,且在充电过程会有气体产生,导致电池鼓胀。     

高电压电解液对富锂锰动力电池性能的影响

富锂锰基材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(0x1,M=Mn、Co、Ni)是由Li_2MnO_3和LiMO_2形成复合结构的新型材料,以其高比容量、高电压、高能量密度、低成本、安全性能良好等优势成为新一代的动力锂离子电池正极材料。研究了三种不同的高电压电解液(简写为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)对富锂锰动力电池的首次充放电、储存性能、倍率放电性能以及低温放电性能的影响。结果表明,不同电解液制备的电池首次充放电效率均较小(约为68%),但其第二周、第三周的充放电效率分别达到96%和98%,与首次充放电效率相比,提高了30%左右;储存30天后,Ⅰ电解液的电池自放电较大,开路电压下降了0.66 V,且储存后的放电容量下降了206.1 mAh;在0.2 C和3 C放电条件下,Ⅱ电解液制备的电池放电容量明显高于其他两种电解液电池,具有较好的倍率放电性能;同时,以0.2 C放电,Ⅲ电解液制备的电池在低温0℃放电容量较常温容量下降幅度最小。因此,Ⅲ电解液具有更优异的电化学性能。     

添加剂对电解液及钒电池性能的影响

利用结晶实验和单体电池实验,考察了5种全钒氧化还原液流电池电解液添加剂的性能.尿素、草酸铵和乙二醇可抑制三价钒离子的结晶,降低电解液浓度的下降速率;硫酸镁和硫酸钠没有抑制结晶的作用;乙二醇的加入会降低电池的效率与容量.尿素和草酸铵的加入对电池性能的影响很小.使用2％尿素和草酸铵添加剂的单体电池,在60 mA/cm2的电...     

2-甲基噻吩对锂硫电池电化学性能的影响

通过充放电测试考察了电解液添加剂2-甲基噻吩的含量对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,添加2%(质量分数)的2-甲基噻吩能有效改善锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到49.6%,前50次的平均库仑效率由60%提高到75%。     

聚合物电解液添加剂对锂硫电池性能的影响

采用聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物电解液添加剂,通过充放电测试研究了这些添加剂对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,添加2%(质量分数)电解液添加剂PVP能有效提高锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到50.8%,首次循环库仑效率由60.2%提高到95.3%。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能,研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电,在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

添加剂对钒电解液性能的影响研究

主要探讨了钒电解液的制备和添加剂对钒电解液性能的影响.实验分别选择了甘油与乙醇、焦磷酸钠与乙醇和双氧水以不同配比组合的两种添加剂,并通过伏安特性曲线、电导率、电位滴定等方法分析其对钒电解液稳定性和电化学性能的影响.循环伏安特性曲线表明,添加剂的加入对钒电解液的可逆性基本没造成影响,也未引起其他副反应.这两种组合添加剂很...     

2,3-吡啶二羧酸酐用于高电压锂离子电池电解液

将2,3-吡啶二羧酸酐(PDA)作为功能型添加剂加入电解液中,可拓宽电解液的氧化还原窗口,并先于溶剂在正负极表面形成保护膜。添加2.0%PDA后,钴酸锂/石墨全电池在85℃下存储18 h,厚度膨胀率从37.0%降低至8.4%;45℃下,以1.0 C在3.0～4.5 V循环600次,容量保持率从58.3%提升至84.9%;在45℃浮充测试中,含2.0%添加剂的电池78 d后厚度膨胀率仅为9.7%。过多的PDA会导致负极阻抗显著增加,出现析锂现象。综合考虑常温和高温性能,PDA添加质量分数建议为1.0%。     

电解液添加剂对锌电极性能的影响

研究了碱性介质中电解液添加剂二乙胺和三乙胺的混合物对锌电极性能的影响。氧化锌溶解度测试和循环伏安测试的研究结果表明,添加二者的混合物可以降低ZnO在电解液中的溶解度,从而减缓锌电极的变形和枝晶;添加合适比例的二者混合物可以提高锌电极的循环稳定性。当添加0.3%wt二乙胺+0.3%wt三乙胺时效果最好。     

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%。