基于新型正极材料的高功率锂离子电池

采用尖晶石LiMn2O4材料制作了18650型锂离子电池,分析了影响锂离子电池大电流放电性能的主要因素如极耳、极片、电解质溶液等。又采用新型正极材料LiMnxNiyCozO2开发出性能更优越的18650型高功率锂离子电池,该电池可10C连续放电和8C快速充电,并具有优秀的循环性能和搁置性能。18650型高功率锂离子电池的开发,为研制混合电动车(HEV)用高功率锂离子电池提供了实验依据。     

正极材料镍锰酸锂LiNixMn1-xO2(0x<1)的合成与电化学性质的研究

在高温下合成了球型的锂离子二次电池正极材料镍锰酸锂(LiNi_xMn_1-xO₂(0x<1))。作为反应物质的球型镍锰碳酸盐是采用均相沉淀法合成。文章讨论了不同的镍、锰含量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。所生成的镍锰酸锂LiNi_xMn_1-xO₂颗粒由一级晶粒构成,具有较大的比表面积,经过X射线粉末衍射的分析,在006和102以及008和110分峰明显,为典型的层状盐结构。根据实验结果,在不同的n(Ni)/n(Mn)比例有不同的最佳反应温度,x=0.5时,合成温度1000℃时,其放电比容量为153mAh/g,循环性能很好。     

Li4Ti5O12/石墨负极材料的湿法制备与电化学表征

以无水乙醇为溶剂,醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,采用湿法制备了Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料.采用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征.结果表明：600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得碳质量分数5%左右的Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mAh·g^-1;经80次循环后,0.1C放电时,容量保持率为99.0%,2.0 C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li₄Ti₅O₁₂相比,Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

固相反应制备Li2FeSiO4/C及嵌/脱锂性能研究

本文利用直接高温固相反应,合成制备了锂离子电池正极材料Li₂FeSiO₄及Li₂FeSiO₄/C,并研究了碳复合改性对Li₂FeSiO₄的结构、电导率、嵌/脱锂性能、循环比容量等方面的影响。结果表明,材料的制备工艺流程简单易行,有利于规模化生产;碳复合改性有利于提高硅酸盐正极材料的导电性能,改善材料在成相反应后的粒度分布;特别是碳复合改性有利于提高Li₂FeSiO₄的嵌/脱锂性能和循环比容量,Li₂FeSiO₄/C在0.1C倍率下首次放电容量高达120 mAh/g以上,大大高于未经复合改性Li₂FeSiO₄的20 mAh/g。研究表明,Li₂FeSiO₄是一种很有研究价值和开发潜力的锂离子电池正极材料,碳复合改性可显著克服该材料在电导率、电化学性能等诸多方面所存在的不足和局限。     

通过构建Li2ZnTi3O8@LiAlO2复合物来实现高性能的储锂材料

立方尖晶石结构的Li₂ZnTi₃O₈（LZTO）具有成本低和安全性高的优势,被认为是代替碳材料作为锂离子电池负极材料的理想选择。然而,Li+和Zn2+离子位于LZTO的四面体位点,在一定程度上阻碍了离子的迁移,导致LZTO电导率差,锂离子扩散系数低。LiAlO₂的包覆有效避免了电极表面与有机电解质的接触,从而减少了副反应的发生。因此,本文采用简单的高温固相法合成了Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料。结果表明:LiAlO₂改性未改变LZTO的形貌和粒径,但是提高了其结构稳定性、锂离子脱嵌的可逆性和电化学活性,促进了锂离子的迁移。Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂ (8wt%)在0.5 C、1 C、2 C、3 C和5 C时的充电容量分别为203.9、194.8、187.4、180.6和177.1 mAh·g?1,表现出良好的倍率性能。然而,在相同的倍率下,纯LZTO仅有134.5、109.7、89.4、79.9和72.9 mAh·g?1的容量。即使在较大的充放电倍率下,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)材料也表现出良好的循环性能。在5 C倍率循环150次后后,Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂(8wt%)仍具有263.5/265.8 mAh·g?1的充放电容量。LiAlO₂的引入增强了LZTO材料的电子导电性,使Li₂ZnTi₃O₈@LiAlO₂复合材料具有优异的电化学性能。     

Mg2+掺杂对锰酸锂正极材料电化学性能的影响

尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的电压平台高、原料来源丰富、生产成本低廉,但由于Jahn-Teller效应导致晶格畸变和Mn³⁺歧化分解导致过渡金属锰的溶解严重影响电池的循环性能。本文探究了不同Mg²⁺掺杂量对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响。采用高温固相法制备了LiMg₍(x))Mn₍(2-x))O₄(x=0,0.01,0.03,0.05)样品,并对其组织结构和电化学性能进行分析。结果表明,所有样品均为立方尖晶石结构,呈截断八面体形貌。电化学性能测试表明,当x=0.03时,LiMg_0.03Mn_1.97O₄样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率(98.44%),循环稳定性最佳;在0.5 C下循环100圈后仍具有119.3 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达92.62%。     

Li1+xCo0.2Ni0.8O2的合成与电化学性能研究

采用共同沉淀和溶液浸渍相结合的方法合成了锂离子二次电池正极材料Li_1+xCo_0.2Ni_0.8O₂(0≤x≤0.10)。用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、电化学等方法对生成物进行了元素组成、形貌、物相与结构、充放电循环等分析。分析结果表明所得到的生成物为球形颗粒,粒径大小均匀,其结构为αNaFeO₂型的层状结构, 生成物中无杂质相, 生成物的首次充放电效率高、比容量高、循环性能好。在2.00mA/cm²电流密度下,首次放电容量可达183mAh/g, 50次循环的保持率为3.4%。     

混合溶剂沉淀法合成锂离子电池负极材料MnC2O4

在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-水混合溶剂中用沉淀法合成锂离子电池负极材料MnC₂O₄,利用X射线粉末衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试和电化学阻抗谱研究反应时间对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明：不同反应时间下制备的前驱体为柱状正交结构γ-MnC₂O₄·2H₂O,脱水后转变为介孔柱状正交结构β-MnC₂O₄。随着反应时间的延长,MnC₂O₄的粒径增大,比表面积先增大后减小。反应时间为24 h下合成柱状介孔MnC₂O₄颗粒的比表面为10.369 m²/g,平均孔径约为16 nm,在1、4 A/g下循环150次后的放电比容量分别为998、822 mAh/g,显示出较好的电化学性能。     

嵌入式四氧化三钴负极材料的赝电容性能研究

采用ZIF-67作为自牺牲模板，制备了嵌入式的四氧化三钴/碳布(Co₃O₄/CC)柔性自支撑负极材料。碳布基体中交错的导电网络结构以及Co₃O₄氧缺陷的存在，加速了锂离子的传输、改善了结构稳定性。Co₃O₄/CC负极材料表现出了卓越的电池性能，在5 A/g的大电流密度下循环1 000次后放电比容量仍能达到518 mAh/g。Co₃O₄/CC负极的高容量主要来源于赝电容效应，而原位拉曼光谱中表面/近表面超快速氧化还原反应的发生佐证了赝电容的存在。     

尖晶石锰酸锂动力电池性能及应用

100Ah动力电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,400Ah电池组应用于纯电动车,实验表明电池具有良好的电化学性能和安全性能。     

锰酸锂动力电池体系研究

从负极材料、电解质溶液、电压范围3方面研究了适合于锰酸锂动力电池的最佳体系,结果表明：成本低廉的天然石墨非常适合作为锰酸锂动力电池的负极材料,使用改良电解质溶液后电池的循环寿命可延长200次,锰酸锂电池在3.0～4.2V之间稳定性最好,使用寿命最长,体系确定后的锰酸锂动力电池安全性能、循环寿命、高温性能、低温性能良好。     

不同形貌碳包覆铌酸钛微球的合成及其储锂性能研究

因为铌酸钛具有合适的放电电压平台、较长的循环寿命和较高的可逆比容量,所以其被认为是一种理想的锂离子电池负极材料,但因它导电能力差而大大限制了其实际应用.该文通过简易的喷雾干燥法制备了铌酸钛微球,然后将其分别与环糊精、蔗糖和聚乙烯吡咯烷酮混合,在氩气气氛下退火处理制备3种碳包覆的铌酸钛微球.电化学性能测试结果表明:以环糊精为碳源合成的铌酸钛微球展现出最好的倍率性能和循环稳定性,在10.00 C大电流密度下循环1 000圈后的可逆比容量保持为134.3 mA·h·g^-1.     

电动汽车用动力锂离子二次电池系统性能的研究

采用尖晶石锰酸锂和以锰为主的多元金属氧化物正极材料分别研制了Mn 系正极高功率和高容量动力锂离子二次电池, 研究并比较了Mn 系动力电池与海内外几家公司制造的LiFePO₄动力电池的电化学性能。结果表明Mn 系高容量和高功率动力电池不仅具有高能量密度、优越 的高低温与倍率充放 电特性、热稳定性良好, 同时电池的 SOC-OCV 线性关系还有利于管理系统的控制, 因此该类动力电池会成为今后动力电池的一个重要发展方向。     

溶胶凝胶辅助高温球磨合成LiCr_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、醋酸铬、醋酸锰为原料,用溶胶凝胶辅助高温球磨法合成了尖晶石型LiCr_xMn_(2-x)O_4(x=0.05,0.1,0.2)正极材料.研究了掺杂不同量Cr对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂的LiMn_2O_4对比.结果表明:掺杂Cr后材料的容量保持率相对LiMn_2O_4有很大提高;材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,当x=0.2时放电比容量已低于LiMn_2O_4;当x=0.05时,所制备产物的充放电性能最佳,在0.1倍率下,首次放电容量达到119.6 m Ah/g,循环40次后放电容量保持率为97.4%.而且,从0.1到2.0不同倍率下循环100次后放电容量保持率为96.3%.     

锰酸锂动力电池体系研究

从负极材料、电解质溶液、电压范围3方面研究了适合于锰酸锂动力电池的最佳体系,结果表明:成本低廉的天然石墨非常适合作为锰酸锂动力电池的负极材料,使用改良电解质溶液后电池的循环寿命可延长200次,锰酸锂电池在3·0~4·2V之间稳定性最好,使用寿命最长,体系确定后的锰酸锂动力电池安全性能、循环寿命、高温性能、低温性能良好。     

复合金属氧化物正极材料 Li(CoxNiyMn1-x-y)O2高功率锂离子动力电池的试制及电化学性能的研究

用化学方法合成用于锂离子动力电池正极的新型高电压高容量复合金属氧化物材料Li(Co_xNi_yMn_1-x-y)O₂试制了具有良好热稳定性的高功率 8 Ah 锂离子动力 电池。在研究了该电池的电化学性能后, 研制了用于混合动力电动车辆的电池系统并进行了车载实验。结果表明该 电池系统在深度放电条件下不仅显现出十分优越的循环性能和一致性, 经过模拟工况测试后的数据还表明单体电池升温最高仅为 5℃, 即电池系统还具有良好的热稳定性, 因此该电池系统是适合用于混合动力电动汽车的。     

钕离子掺杂锰酸锂纳米颗粒的自蔓延燃烧制备与性能研究

采用自蔓延燃烧法制备钕离子掺杂锰酸锂(LiMn_1.99Nd_0.01O₄)纳米颗粒,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能.结果表明:钕离子掺杂不影响晶体结构,但可减小LiMn₂O₄颗粒粒径,进而提高其电化学性能.在0.2C倍率下的放电比容量高达125.6 mAh·g^－1.在1C倍率下的首次放电容量为118.4 mAh·g^－1,循环100次后的放电比容量为110.4 mAh·g^－1,容量保持率为93.2%.     

尖晶石锰酸锂动力电池性能及应用

100Ah动力电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,400Ah电池组应用于纯电动车,实验表明电池具有良好的电化学性能和安全性能。     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...