磷化工副产物磷铁制备锂电池正极材料LiFePO4的研究

本文从废物利用和可持续发展的角度出发,成功利用磷化工副产物磷铁制备了储能锂电池正极材料LiFePO4。从原料磷铁的粒度和碳包覆量两个方面对制备的LiFePO4性能进行了探究,磷铁粒度越小,制备的LiFePO4综合性能越好。当碳包覆量为6.5wt% 时,在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C和5 C的倍率下,4000目磷铁制备的样品放电容量分别为153、150、143、130、115和103 mA•h/g,和传统昂贵原料制备的对应材料性能相当,表明利用磷铁制备能源材料具有良好的发展前景。     

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势,成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命,是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨,归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理,梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制,这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率,实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明,多种元素共掺杂,先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后,对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。     

锂电池硫/硒正极材料的研究进展

锂硫电池的能量密度高,原料价格低廉,具有成本优势,是一种最具潜力的二次电池之一。然而受限于硫正极的低导电性以及多硫化物溶解导致的循环寿命衰减等因素,锂硫电池仍不能得到很好的商业化应用。作为硫的同主族元素,硒具有良好的电导率和可观的体积容量。结合了硫和硒的优点,硫硒固溶体（Se_xS_y）引起了人们的极大关注。Se_xS_y的导电性好、比容量高,但仍然存在穿梭效应、电解液匹配性和循环过程中体积变化大等问题。本文分析了近期锂电池Se_xS_y基正极材料的研究现状,主要总结了碳材料、金属化合物、金属-有机框架和杂原子掺杂材料四个方面的相关研究进展,介绍了本课题组在Se_xS_y基正极材料方面的部分研究成果,并对锂-硫/硒电池的未来发展前景进行了展望。     

高比能锂硫电池正极材料研究进展

锂硫电池能量密度高,原料低廉,具有成本优势,是一种最具潜力的二次电池。锂硫电池的商业化应用面临着一些技术障碍,主要表现为聚硫化物的穿梭效应、硫电导率低以及充放电过程中出现体积膨胀,导致循环寿命不佳等问题。本文综述了近年来锂硫电池硫正极复合材料的研究现状,主要总结了硫−碳、硫−金属化合物以及硫−导电聚合物复合材料三种体系的研究进展,介绍了本课题组在锂硫电池正极材料方面的部分研究成果,并对锂硫电池的未来发展趋势进行了展望。     

热电池用贫锂相磷酸铁锂正极材料的制备及性能研究

随着小型化、高比功率热电池的发展,其对高压正极材料的需求也越来越迫切.贫锂相磷酸铁锂(LixFePO4)具有优异的热稳定性和高的电极电位,具备热电池正极材料的应用潜力.为此,文中通过电化学方法成功制备了LixFePO4正极材料,并对其进行高温充放电性能研究.结果 表明700℃工作温度下,基于贫锂相LixFePO4的单体...     

动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂具有价廉、环保、热稳定性好等优点,是理想的锂离子动力电池正极材料之一,因此受到行业的广泛关注。本文阐述了磷酸铁锂的结构和性能特点,介绍了磷酸铁锂的制备方法和研究新进展,基于目前研究现状讨论了存在的问题。     

ZnO包覆锂电池阴极材料LiMn2O4性能研究

文中研究通过溶剂凝胶法合成锂电池阴极材料锰酸锂(Li Mn2O4),并使用Zn O对其表面进行包覆改性。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),充放电循环测试等手段对得到的产品进行物理化学性能测试。研究结果表明,改性后的材料的循环性能较改性前相比有较大的提高,这主要是由于表明包覆物质减少了活性材料与电解液的接触面积,抑制了锰离子的溶剂,在充放电过程中稳定了Li Mn2O4结构。     

锂金属负极的研究策略

全固态电池由正极材料、固态电解质和锂金属负极组成,锂金属负极是全固态电池的重要组成部分.锂金属负极的成功应用不仅可以提高电池能量密度和安全性能,还能降低现有电化学体系的制造成本,全面取代液态锂离子电池.但在实际的应用过程当中,锂金属负极还存在着下列难以解决的问题:锂枝晶、"死锂"粉末化、体积膨胀和抗空气氧气稳定性.针对...     

固态聚合物电解质导电锂盐的研究进展

固态聚合物电解质(solid polymerelectrolytes,SPEs)具有不易泄漏、易加工、抑制锂枝晶生长等优点,能提高固态金属锂电池(solid-state lithiummetalbatteries,SSLMBs)的循环寿命和安全性。导电锂盐作为SPEs的必要组分之一,不仅能够为其离子输运提供锂离子源,而且能够在电极表面发生化学或电化学反应,参与电极/SPE界面膜的构建。因此,导电锂盐的分子结构对于调控SPEs的基础物理和电化学性质及其与电极材料的界面性能有着重要的影响。结合本团队在SPEs导电锂盐领域的相关研究工作,本文主要介绍全氟代和部分氟代磺酰亚胺锂盐作为SPEs导电盐的研究进展,并探讨了SPEs导电锂盐的未来发展方向。     

基于共沉淀法制备汽车用锂电池富锂锰基正极材料

锂电池富锂锰基正极材料是新能源汽车领域中一种十分重要的材料,而碳酸盐前躯体又是汽车用锂电池富锂锰基正极材料的重要组成部分,对于汽车用锂电池的整体性能有着十分重要的影响.因此,本次研究通过共沉淀法对富锂锰基材料碳酸盐前躯体进行制备,并对材料表征进行分析.     

掺杂技术在锰基层状富锂氧化物正极材料中应用进展

锂离子电池(LIBs)凭借能量密度高、能量转换效率高的优势,已成为当今最受欢迎的储能器件。嵌入型正极材料中,锰基层状富锂氧化物xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂具有最高的放电比容量和高工作电压,但存在结构稳定性差等问题限制其应用在大规模储能领域。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了提高富锂正极材料的结构稳定性和电化学性能的策略,回顾了晶格掺杂对锰基层状富锂氧化物正极材料的结构改性设计,分析了锂(Li)位、过渡金属(TM)位和氧(O)位的不同掺杂对其结构和性能的影响,着重介绍了单掺杂和双掺杂两种方法,总结了不同离子在不同位置单掺杂的电化学性能对比,阐述了掺杂后材料的结构变化和影响性能的机制。综合分析表明,晶格掺杂策略对提高循环性能、倍率性能、首次放电容量、首次库仑效率和缓解电压衰减等有显著影响,其中双掺杂的协同效应相比于单掺杂具有更高的结构稳定性和更优异的电化学性能。希望能为富锂相正极材料在下一代高能量密度锂离子电池储能领域的广泛应用提供参考。     

从废催化剂中回收贵金属铑的技术进展

目前国内含铑废催化剂回收存在铑损失严重、工艺条件苛刻、纯化困难等问题,总结了焚烧法、沉淀法、萃取法等从废铑催化剂中回收铑的技术进展,分析了各种方法的优缺点:焚烧法操作简单,但存在资源浪费、环境污染、烟气造成铑损失等缺点;沉淀法对失活程度较高的铑派克催化剂(ROPAC)不适宜;萃取法在实际过程中存在反萃取难、选择性差等问...     

有机溶剂浸泡法回收再利用锂离子电池钛酸锂负极材料

利用有机溶剂法回收了废旧锂离子电池中的钛酸锂负极材料,并对回收的钛酸锂材料的结构、形貌和电化学性能进行了测试。XRD结果表明,材料除炭后添加适量锂源进一步合成得到的产物具有尖晶石结构,且不含其他的杂质。SEM图像显示,其颗粒分布均匀、无团聚现象。EIS结果表明,最终回收的钛酸锂电极材料比未添加锂源进行煅烧处理的材料具有较小的电荷转移阻抗和较高的锂离子扩散系数。在0.1 C倍率下,经过100次循环后其容量保持率为92.4%,具有优异的循环稳定性和可逆性,可以实现循环利用。     

聚合物改性锂金属电池界面策略研究综述北大核心CSCD

锂金属负极长期以来一直被认为是储能电池领域的“圣杯”,但负极表面枝晶的生长和锂金属的持续损耗使得锂金属电池无法稳定循环,甚至存在安全隐患,阻碍了其实际应用。为了解决枝晶生长和负极锂的损耗问题,研究人员提出了不同的界面改性方法。其中有机聚合物具有官能团丰富和结构多样的特点,在诱导锂离子均匀沉积和缓解体积效应方面具备优势,在锂金属负极改性中受到研究者青睐。本文分别从集流体改性、隔膜改性以及人工SEI膜构建的角度,介绍了聚合物应用于锂离子电池界面修饰的研究现状、发展趋势以及关键科学问题;分析了用于界面修饰聚合物的结构设计准则,探讨了聚合物的界面修饰方法,阐明了聚合物界面抑制枝晶生长、缓解体积效应的机制,最后对金属锂负极未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

泡沫金属对锂电池强化换热的影响

为分析泡沫金属强化锂电池散热机理和效果,采用CFD技术,通过数值模拟的方法进行研究和分析。其中研究变量流道入口雷诺数Re(Re为1 441~2 019)、泡沫金属高度h,孔隙率ε(ε为0.85、0.9、0.95)和泡沫金属形状(方形和弧形)。分析锂电池换热面努塞尔数Nu,通过优化模型,强化锂电池的换热。分析得出:换热通道填充泡沫金属能明显起到强化锂电池散热的效果,在泡沫金属块h为4 mm,孔隙率ε为0.85和形状为弧形时,锂电池散热效果相对较好。     

磷酸铁锂储能电池过充热失控仿真研究

锂离子电池的热失控是导致储能电站发生起火或爆炸等安全事故的根本原因,研究锂离子电池热失控的发展规律和本征特性对于电化学储能电站的安全监测和故障预警具有重要意义。建立了磷酸铁锂储能电池在过充条件下的三维电化学-热耦合热失控的仿真模型,通过镀锂动力学方程量化过充负极镀锂量,引入SEI膜生长动力学方程反映镀锂与电解液反应速率,以量化负极镀锂与电解液反应产热,并引入其他副反应产热方程共同研究磷酸铁锂电池早期过充热失控温度变化及各副反应产热情况。分别研究了不同充电倍率(1C、2C、3C),不同环境温度(20℃、30℃、40℃)下磷酸铁锂电池热失控早期负极表面镀锂量变化、热失控温度变化曲线以及各副反应产热量变化特性,分析磷酸铁锂电池过充热失控温度发展过程及副反应产热规律。结果表明,负极镀锂与电解液反应作为过充热失控过程最起始的副反应,在电池热失控早期促使了其他副反应的开启,成为过充热失控的起始。本研究可为磷酸铁锂电池过充热失控早期过程探究提供理论参考。     

金属锂电池中力-电化学机制研究进展

以金属锂作为负极的金属锂电池具有极高的能量密度,有望成为下一代高比能量二次电池。然而,在充放电过程中,金属锂负极的相变转化机制、枝晶状形貌沉积特性使得电池具有巨大且极不均匀的内部体积变化。因此,相比于插层机制的锂离子电池,金属锂电池面临着锂枝晶生长、锂枝晶断裂与粉化、固体电解质(SEI)膜破裂、电解质/隔膜机械失效等更为严重的力-电化学相关问题。本文首先总结金属锂的弹性、塑性与黏性力学特性,并着重介绍了电沉积锂展现的尺寸效应,随后综述了金属锂电池环境中的力-电化学机制研究进展。针对液态电解质环境,介绍了应力驱动下的锂枝晶生长机制、界面(金属锂与SEI、负极与隔膜、金属锂与集流体)相互作用机制以及外压力调控机制。针对固态电解质环境,介绍了固-固界面接触带来的离子输运影响以及电解质体相/晶界/孔隙与金属锂之间的相互作用机制。最后,对当前金属锂电池中的力-电化学机制研究进行了总结并对未来发展方向进行了展望。     

特殊结构前驱体对锂电池三元正极材料性能的提升北大核心CSCD

前驱体制备过程中通过控制不同的反应条件可以得到形貌各异的材料,而其中氨值对于前驱体的微观形貌影响颇大。本文在不同氨值条件下制备得到形貌各异的高镍三元前驱体材料,发现低氨值条件下制备得到的前驱体表面晶须细致,内部结构密实且外部呈树杈状结构。这种条件下制备得到的前驱体材料经烧结后,一次颗粒仍呈放射状生长,且颗粒更为细长。该材料制成扣式电池后,0.2 C放电条件下比容量可达210.3 mA·h/g,首次充放电效率可达93.05%,且倍率及循环性能优异。与市面所售相同配比产品相比,放电容量提升3%。该形貌控制方法为高比容量三元正极材料的规模化制备提供了一种新思路。     

正极预锂化添加剂用于锂离子电池的研究进展

锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面（SEI）膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次库仑效率。已有的研究表明,预锂化技术可使电池首次库仑效率得到有效提高。在众多预锂化技术中,正极添加剂预锂化具有工艺简单、价格低廉和安全性高等优点,因此具有较为广阔的应用前景。鉴于此,本综述介绍了三类正极预锂化添加剂：三元富锂化合物、二元锂化合物和基于逆转化反应的纳米复合材料的基本工作原理和限制其发展的关键科学问题,着重归纳了近年来在预锂化添加剂材料性能优化,储能机理研究方面的研究进展和亟待解决的问题,指出了补锂添加剂在补偿首次容量损失方面的重要性,并对该方法的发展进行了展望。本文在总结当前研究进展的基础上,对正极预锂化添加剂未来的研究思路和发展方向进行了展望,提出了进一步研究预锂化添加剂的合成条件和改性策略,在不以容量牺牲为代价的前提下提升补锂添加剂的环境稳定性或开发一种新型的电解液添加剂,解决预锂化添加剂首次循环时残留物或产气对电池长循环性能的影响。这些策略有望进...