锂离子电池爆炸机理研究

安全性是高容量及动力型锂离子电池商品化的主要障碍。当在热冲击、过充、过放、短路等滥用状态下,电池内部的活性物质及电解液等组分间将发生化学、电化学反应,产生大量的热量与气体,当积累到一定程度就会引起电池的着火、爆炸。本文综述了电池内部热量的来源和产生的原因,分析了电池在加热、过充、短路等状态下的爆炸机理,并提出了解决电池爆炸问题的具体措施。     

锂离子电池安全性能研究

随着锂离子电池能量密度进一步提高,成本进一步降低,其应用领域越来越广泛,特别是最近几年来在电动汽车和储能领域的应用被寄予厚望.然而,锂离子电池的安全性是目前制约其应用领域扩展的主要瓶颈之一.锂离子电池的安全性归根结底取决于锂离子电池材料的热稳定性,本文综述了锂离子电池材料热稳定性的理解和提高方面的最新进展.过充、热箱、...     

锂离子电池过充特性的研究

以尖晶石锰酸锂作锂离子电池正极材料,研究其过充电特性及影响因素.结果表明,电池1C过充特性和正极活性物质的量有关,与负极活性物质的量无关.充电倍率是影响电池过充特性的关键因素,低倍率过充时,结束电池过充的主要原因是内部电解液分解殆尽;高倍率过充时,因电池内部产生的热量增加,散热相对滞后,导致电池内部温度升高隔膜熔断从而截断回路结束过充.     

锂离子电池的过充安全保护技术研究

锂离子电池由于兼具高比能量和高比功率的显著优势,被认为是最具发展潜力的动力电池体系.目前制约大容量锂离子动力电池应用的最主要障碍是电池的安全性,即电池在过充、短路、冲压、穿刺、振动、高温热冲击等滥用条件下,极易发生爆炸或燃烧等不安全行为.其中,过充电是引发锂离子电池不安全行为的最危险因素之一.     

锂离子电池内部短路失效的反应机理研究

应用电池挤压试验机研究了锂离子电池内部短路失效过程,并由DSC、GC/MS和XRD分析了电池内部的正极、负极和电解液之间在不同温度下的反应机理.实验表明,正极Li0.5CoO2与电解液的反应是导致电池内部短路失效的根本原因.电池因内部短路发热,一旦温度达到正极Li0.5CoO2的分解温度时,正极瞬时分解,并释放出O2.后者与电解液瞬间发生剧烈反应,同时放出大量CO2气体,冲破电池壳体,造成电池发生爆炸.其中SEI膜自身的分解反应以及负极与电解液在初期的反应都为正极与电解液反应起了积累热量的作用.     

锂离子电池的安全性技术

锂离子电池兼具高比能和高比功率特性,是目前最为理想的动力与储能电源体系.然而,由于存在安全隐患,大容量和高功率锂离子电池的商业化应用受到了很大程度的限制.因此,发展自激发安全保护技术,提高锂离子电池的使用安全性,是近年来锂离子电池的研究热点之一.本文简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护技术的作用原理,...     

联苯用作锂离子电池过充安全保护剂的研究

以联苯在高电压下的电聚合反应用于锂离子电池过充保护.实验表明,于电解液中加入的联苯可在4.5～4.75V(相对于Li/Li+)下发生氧化电聚合反应,生成的导电聚合物可使过充的电池自动放电至更安全的充电状态.同时,电聚合产物使电池内阻升高、内压增大,从而提高了与其联用的保护装置的灵敏度.在正常充放电状态下,联苯的加入基本不影响电池的综合电性能.     

锂离子电池容量衰减机理的研究进展

容量衰减是阻碍尖晶石锂锰氧化物商品化的主要障碍,正极活性材料的溶解、电解液的分解、钝化膜的形成等现象会引起充放电过程中不必要的副反应,这将导致电池容量的损失及衰减.本文总结了以尖晶石Li-Mn-O为阴极材料的电池的各种衰减现象的机理,并对各种机理做了比较和评价.提出了减少容量衰减的几种方法,并对尖晶石Li-Mn-O的发展作出展望.     

锂离子电池中的热效应

锂离子电池中的热效应;锂离子电池;电池材料;热分解;C80微量量热仪     

4-溴苯甲醚用作锂离子电池过充保护添加剂的研究

通过在锂离子电池电解液中添加4-溴苯甲醚(4-Bromoanisole, 简称4BA)来提高锂离子电池的过充保护能力. 对电池分别进行了过充实验、循环伏安扫描、红外光谱分析、交流阻抗和容量特性测试, 实验结果表明, 在1 mol•L－1 LiPF6/EC＋DEC＋DMC(质量比1/1/1)中添加5% 的4BA(质量分数)时, 当外加电压为4.4 V(相对于Li/Li＋)时, 4BA开始发生电聚合反应且生成高分子聚合物膜, 使电池内阻增大而阻止电压的升高, 从而使电池处于比较安全的状态. 该体系正常充放电过程中, 添加5%的4BA对电池容量特性基本没有影响, 4BA 的防过充机理为阻断机理.     

碳纳米管的水热-模板合成及在锂离子电池中的应用

结合模板技术与水热法合成了具有管端开口结构的碳纳米管. 采用X射线衍射与电镜对该碳纳米管进行了结构与形貌的表征. 电化学测试结果表明, 相对于气相沉积法合成的多壁碳纳米管, 该方法合成的碳纳米管具有更高的比容量和更好的循环性能.     

中空多壳层CoFe2O4的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe₂O₄为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe₂O₄中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe₂O₄中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.     

高性能锂离子电池正极黏合剂研究进展

正极黏合剂是维持锂离子电池正极结构稳定性的关键材料,对于锂离子电池的能量密度及安全性具有重要作用.本文综述了锂离子电池正极黏合剂材料的研究及应用进展,重点介绍了锂离子电池正极黏合剂对于正极材料及锂离子电池电化学性能的影响,详细总结了以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、功能性聚合物黏合剂为代表的油溶性黏合剂和以聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)为代表的水溶性黏合剂的特点:PVDF具备良好的化学稳定性,黏合效果较好,但耐高温性能差且在电解液中易溶胀;PI的耐高温性能优异,机械性能较好,但成本相对较高;功能性聚合物黏合剂具备良好的导电性,可有效抑制Li-S锂电池中多硫化物的穿梭效应,但制备工艺复杂;PAA的柔性较好,抗高压能力较强,但是力学性能较差;CMC具有良好的分散性,机械强度较大,因脆性较大需与丁苯橡胶(SBR)配合使用.结合已有的研究报道,探讨了高性能锂离子电池先进正极黏合剂材料的未来发展方向及前景.     

MoS_2多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

采用水热法,在200℃,S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下,水热反应24 h,合成出由MoS_2纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物相和形貌进行了表征.结果表明,MoS_2纳米片厚度约为10 nm,花墙状多级纳米结构可达十至数十微米,具有较好的均匀性.MoS_2多级纳米结构作为锂离子电池负极材料,在高电流密度下表现出良好的循环稳定性.     

Syntheses and Application of All-lithium Salts of Heteropolyacid as Electrolyte of Lithium-ion Battery

IntroductionThesecondarylithium ionbatterieshaverecentlybecomeoneofthechemicalenergysourceswhichhavebeenresearchedanddevelopedintheworldbecauseoftheirbiggerspecificcapacity ,lighterweight ,higheroperatingvoltage ,longercycliclifeandbettersecuri ty[1— 3] .LiClO4 ,LiAsF6 andLiPF6 aremainlyusedaselectrolytesinthecommercializedlithium ioncellsintheworldinspiteoftheirdisadvantages:LiClO4 isalittleunsafewhichwillbedetonablewhenbeingbumpedandishygroscopic ;LiAsF6 ispoisonousanditisanenvironment…     

Artificial Solid Electrolyte Interphase Acting as “Armor” to Protect the Anode Materials for High-performance Lithium-ion Battery

The electrochemical performances of lithium-ion batteries(LIBs) are closely related to the interphase between the electrode materials and electrolytes. However, the development of lithium-ion batteries is hampered by the formation of uncontrollable solid electrolyte interphase(SEI) and subsequent potential safety issues associated with dendritic formation and cell short-circuits during cycling. Fabricating artificial SEI layer can be one promising approach to solve the above issues. This review summarizes the principles and methods of fabricating artificial SEI for three types of main anodes:deposition-type(e.g., Li), intercalation-type(e.g., graphite) and alloy-type(e.g., Si, Al). The review elucidates recent progress and discusses possible methods for constructing stable artificial SEIs composed of salts, polymers, oxides, and nanomaterials that simultaneously passivate anode against side reactions with electrolytes and regulate Li⁺ ions transport at interfaces. Moreover, the reaction mechanism of artificial SEIs was briefly analyzed, and the research prospect was also discussed.     

Ag掺杂LiFePO_4/C正极材料的结构及电化学性能

用真空固相反应与液相还原结合的方法,合成了锂离子电池正极材料——金属银掺杂的覆碳磷酸铁锂(LiFePO4/Ag/C),用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗等技术研究其结构、形貌及电化学性能。结果表明,该正极材料为橄榄石型晶体、类球形颗粒(粒径范围约为0.5~2.0μm);Ag掺杂能使合成的LiFePO4颗粒粒径更小、分布更均匀,有效地提高其电化学循环性能;LiFePO4/Ag/C电极0.1C倍率充放的首次放电比容量为138.2mAh/g,50次循环的放电比容量为130.1mAh/g,最高放电比容量为148.3mAh/g;LiFePO4/Ag/C正极材料具有良好的锂离子传导性能,其锂离子扩散系数(DLi+)为8.94×10-15cm2/s。     

锂离子电池三元正极材料电解液添加剂的研究进展

三元层状氧化物{Li[Ni_xCo_yM_z]O₂（0 < x,y,z < 1,M＝Mn,缩写NMC;M＝Al,缩写NCA）}具有能量密度高、循环性能好、价格适中等优异的综合性能,是目前锂离子电池（LIBs）中最具应用前景的一类正极材料.随着纯电动汽车（EVs）及混合电动汽车（HEVs）的快速发展,人们对LIBs的能量密度、循环寿命以及安全性要求不断提高.然而,在传统电解液体系中,三元正极材料在高电压、高温下会发生剧烈的结构变化和界面副反应,给实际应用带来巨大挑战,尤其是高镍三元材料的循环寿命和安全性.其中,开发适配的电解液添加剂是提高锂离子电池电化学性能最经济有效的方法之一.从物质本征结构出发,综述了近5年来包括碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代物、新型锂盐、含P、含B、含S、腈类等及其复合物作为电解液添加剂在NMC及NCA正极材料中的应用及作用机理,并进行总结与展望.