Al_2O_3涂层锂电池用复合隔膜的制备及电化学性能

将混有氧化铝(Al2O3)颗粒的有机溶剂浆料均匀涂覆在常规PE隔膜单侧,制成Al2O3陶瓷涂层复合锂离子电池用隔膜.通过扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、万能材料拉伸试验机、电化学工作站和采用该复合隔膜组装成LiFePO4-C体系电池进行充放电循环及热箱测试,对Al2O3陶瓷涂层复合隔膜的微观形貌、力学性能及电化学性能进行研究.结果表明:Al2O3陶瓷涂层复合隔膜能有效提高隔膜的抗拉延伸率、提高隔膜对电解液的吸附性,降低隔膜的界面阻抗;采用此种复合隔膜组装的锂离子电池在55℃下进行0.5 C充放电循环200,容量保持率在95%以上;在150℃热箱测试中具有较高的热稳定性能.     

连续硅基杂化隔膜涂层对锂离子电池性能的影响

通过卷对卷连续常压等离子体增强化学气相沉积(atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition,AP-PECVD)法,对锂离子电池聚乙烯(PE)隔膜进行涂层,制备了硅基杂化纳米颗粒涂层隔膜。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和光学接触角测量仪对不同功率密度下涂层隔膜的物化性能进行表征,组装了LiFePO_4/Li扣式电池并对其电化学性能进行测试,研究了100次循环后隔膜的表面特性。结果表明:纳米颗粒涂层隔膜含有—COOH、—OH、Si—O—Si、Si—OH等极性亲水基团,可显著降低电解液的接触角,提高润湿性;涂层隔膜的欧姆阻抗(Rs)和电荷迁移阻抗(Rct)显著降低,电导率增加。不同功率密度下的涂层隔膜能显著提高隔膜的物化性能和电池的电化学性能,但涂层隔膜的性能和功率密度之间并不呈正相关的关系,0.83 W/cm~2功率密度下的涂层隔膜展示出更优的物化性能和电化学性。1C倍率100次循环后,未处理隔膜和涂层隔膜表面的孔隙都有一定程度的减小且Rs有所增加,但相对未处理的PE,涂层隔膜的颗粒与隔膜表面结合较好,孔径的减小和Rct的增加较少。     

锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题的随机行走模拟

基于自主开发的随机行走模拟软件对锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题进行了模拟研究.系统地考察了驱动电势、隔膜平均孔径以及隔膜骨架与离子之间的弱相互作用等因素对锂离子扩散行为的影响.结果表明,锂离子在隔膜材料中的扩散受离子驱动电势和孔道平均孔径影响较大.该研究为锂离子电池设计与优化提供一定的理论参考.     

细菌纤维素/TiO2锂离子电池复合隔膜的研究

利用细菌纤维素（BC）的纳米纤维与纳米TiO2颗粒进行溶液混合制备具有多孔、极性和良好热稳定性的BC/TiO2锂离子电池隔膜,并对其孔结构、亲液性、热稳定性、电化学稳定性、离子电导率和电池性能循环稳定性等性能进行研究. 结果表明,BC/TiO2复合膜具有三维多孔结构、良好吸液性和高温尺寸稳定性.相对于商品化隔膜（Celgard?2325）,BC/TiO2隔膜具有更高的离子电导率,并且随着纳米TiO2含量的增加,离子电导率先升高后降低,当纳米TiO2质量分数为20.81 %时,BC/TiO2复合膜具有最大的室温离子电导率（1.7010-3 S/cm）. BC/TiO2复合膜作为锂离子电池隔膜时,电池具有较好的循环稳定性和倍率性能. 该研究对制备优异热稳定性和离子电导率的锂离子电池隔膜具有指导意义.     

锂离子电池功能隔膜的研究进展

隔膜作为区隔电化学过程电子得失反应的阻隔物,是电池完成能量转换与获得电子电功的重要组件.在实际应用中,隔膜材料在很大程度上决定了电池的安全性能.此外,隔膜对于电池的影响还表现在电化学性能、加工与使用过程等多个方面.随着人们对锂离子电池性能提升的期待越来越高,以往作为非活性材料的隔膜将发挥更大的作用,其进一步功能化的要求也越来越迫切.该文系统总结了近年来锂离子电池功能隔膜,包括高安全功能隔膜及化学/电化学活性功能隔膜的研究进展,并对隔膜的研究及发展方向进行了展望,以期为相关领域研究人员提供一些借鉴和有益思路.     

排气式镉镍蓄电池专用隔膜研究

以聚丙烯微孔膜为芯层,以超细聚烯烃纤维湿法非织布为面层,通过热复合形成具有"三明治"结构的隔膜基材,然后通过辐射接枝丙烯酸制备了排气式镉镍蓄电池专用隔膜.对影响隔膜的基材组成和丙烯酸接枝率等主要因素进行了试验研究,并对专用隔膜应用于电池的性能进行了试验研究.结果表明:以20μm厚度的聚丙烯微孔膜为芯层、以30 g/m2面密度的超细聚烯烃纤维湿法非织布为面层、丙烯酸接枝率控制在11.12%~15.29%之间所制备的专用隔膜具有完全的亲电解液性能和微透气性,透气率为2.2~2.7 mm/s,湿电阻为91.72~95.46 mΩ·cm2,将其应用于120 Ah排气式镉镍蓄电池,充放电性能优于对比样(尼龙布为面层,PE接枝膜为芯层),尤其高倍率和低温放电性能优势显著,电池失水速度较低,有利于制备免维护或少维护电池.     

黄蓍胶在硅负极锂离子电池中的应用

黏结剂在硅基锂离子电池中的用量虽少,但它却是电池性能的重要影响因素之一.使用水溶性聚合物黄蓍胶作为一种新型的硅基锂离子电池黏结剂,并与较为常见的黏结剂羧甲基纤维素钠(CMC)制备的锂离子电池在循环性能、倍率性能、循环伏安特性以及电化学阻抗方面进行比较与分析,利用扫描电镜(SEM)对锂离子电池循环前后的极片材料进行表征.实验结果显示:采用CMC和黄蓍胶作为硅基锂离子电池黏结剂时,首圈在210mA/g的电流密度下,放电比容量分别为2 808.7和3 178.7mAh/g,首次库伦效率分别为68.84%和83.64%;此后在420mA/g的电流密度下,循环100圈后的放电比容量分别为485.7和1 360.1mAh/g,甚至经过200圈的长期循环后,使用黄蓍胶作为黏结剂的电池放电比容量仍达到1 056.0mAh/g.实验证明黄蓍胶有望成为一种新型且性能优异的水溶性硅负极锂离子电池黏结剂.     

LiBr/MoO3/PE隔膜对锂硫电池循环稳定性的影响

通过在聚乙烯(PE)隔膜上引入三氧化钼(MoO₃)和溴化锂(LiBr)涂层制备LiBr/MoO₃/PE多功能复合隔膜,采用X射线衍射和扫描电子显微镜对膜的结构和形貌进行表征,并通过循环伏安、电化学阻抗和充放电性能测试等方法研究涂覆修饰层后的LiBr/MoO₃/PE隔膜对Li金属负极稳定性和锂硫(Li-S)电池性能的影响.结果表明：LiBr提高了多硫化锂(LiPSs)的溶解度,MoO₃层对LiPSs具有化学吸附作用,可提高活性物质S的利用率,并抑制Li-S电池的穿梭效应;以LiBr/MoO₃/PE为隔膜的Li-Li对称电池在0.6 mA/cm²的电流密度和1 (mA·h)/cm²的容量下稳定循环时间为1 600 h, Li-S电池在0.2 C下的初始放电比容量可达1 229.2 (mA·h)/g, 500次充放电循环后的比容量为628 (mA·h)/g.     

锂硫电池用隔膜材料的研究进展

锂离子电池在生产和生活中已经得到广泛应用，但也面临更高的使用要求和技术挑战，如能量密度较低等问题.凭借高理论能量密度和低成本等优势，锂硫电池被寄予厚望.但是，容量稳定性和安全性等问题成为锂硫电池技术发展的主要瓶颈.上述问题均与膜材料的结构和性能密切相关.在锂硫电池中，隔膜除发挥基本功能外，还需解决界面、硫穿梭及锂枝晶等问题，开发功能隔膜是解决电池上述问题的有效途径.基于涂层材料的特殊结构和理化性能对隔膜或隔膜/电极界面进行修饰是当前广泛选用的方法.本文针对锂硫电池的3大问题与隔膜材料的关系，总结了锂硫电池隔膜的研究进展，并对其未来发展方向提出展望.     

锂离子电池用PSA/PET/PSA复合无纺布隔膜结构与电解质吸附性能

以聚酯(PET)无纺布为基体材料,通过静电纺丝将聚芳砜(PSA)纳米纤维修饰到PET无纺布表面,得到PSA/PET/PSA复合锂离子电池隔膜。通过扫描电子显微镜表征、接触角测试、电解质渗透试验、隔膜孔隙率和电解质保有率测试,以及电解质吸咐试验,对复合隔膜的结构及电解质吸附性能进行研究。结果表明:具有纳米孔结构的PSA静电纺丝层与微米孔结构的基体材料成功复合并得到"三明治结构"的复合隔膜,其具有三维贯通的孔结构。电解质在隔膜中的突破压力为127.2 Pa,突破压力下电解质流速为0.019 57 cm3/s,以此计算得到复合隔膜突破孔隙半径为286.0μm,突破孔隙有效长度为0.24μm。复合隔膜电解质保有率(338%)相比商用聚丙烯(PP)隔膜(163%)提高了107%。电解质吸附行为研究得到复合隔膜电解质扩散系数为0.226 1,比商用PP隔膜(0.003 4)提高了近66倍。     

三元动力锂离子电池不同温度循环失效分析

对不同温度条件下循环后石墨/镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)43 Ah动力锂离子电池进行分析,研究温度对循环性能的影响.通过小倍率恢复和电化学交流阻抗(EIS)分析极化对容量衰减的影响.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、扣电、原子吸收、容量微分(dQ/dV)对拆解后材料进行表征.循环并没有破坏正、负极材料整体结构,但导致比容量损失;隔膜在循环过程中出现局部闭孔;高温循环对正极造成的影响更大.     

碳化钛类MXene基材料在锂硫电池中的应用研究进展

作为储能器件的重要一员,锂硫电池具有理论能量密度高、安全性好、成本低等优点,已成为目前最具前景的电源体系之一.但锂硫电池充放电过程中多硫化物的穿梭效应使其在长期循环过程中的性能衰减. MXene基材料具有优异的导电性和高比表面积,对多硫化锂具有强化学吸附和催化转化能力,能够有效避免多硫化物的穿梭效应,从而提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能.本工作简述了MXene基材料在锂硫电池中的应用优势,总结了MXene基复合材料在锂硫电池正极和隔膜中的应用研究现状,归纳了MXene基材料对锂硫电池穿梭效应的影响,最后,展望了MXene基材料在锂硫电池领域的未来研究方向.     

超薄MoS_2纳米片改性隔膜用于锂硫电池的研究

与锂离子电池相比,锂硫电池具有较高的理论能量密度。然而,硫具有较差的电子导电性,以及充放电过程中体积膨胀和放电产物多硫化锂的"穿梭效应",这将导致实际应用中电池的循环寿命很差。在本文中,利用溶剂插层剥离法将MoS_2体相材料剥离成超薄的纳米片。后续通过简单的真空抽滤法将高导电性的碳纳米管和超薄MoS_2纳米片的乙醇分散液依次修饰在商用聚丙烯隔膜上。电化学测试结果表明,使用CNT+MoS_2/PP隔膜的锂硫电池在1C下显示出了924.4 mAh/g的高容量,200次循环后保持573.7 mAh/g的高可逆容量,容量保持率为80.3%,每圈容量衰减率仅为0.098%,明显优于使用聚丙烯隔膜的电化学性能。这主要是由于超薄的MoS_2纳米片能够有效地吸附长链多硫化物(Li_2S_x,4≤x≤8),同时高导电性的碳纳米管能够高效地将其还原成Li_2S_2/Li_2S,从而抑制了多硫化物的"穿梭效应"。     

SnO2基锂离子电池负极材料研究进展

 作为一种N型半导体,二氧化锡基负极材料由于其拥有较高的理论比容量（782 mA·h·g^-1）、高能量密度等优势受到了广泛关注。然而,由于二氧化锡负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等导致的其循环性能和倍率性能较差,从而制约了其作为锂离子电池负极材料的应用。本文从二氧化锡的纳米化及复合化（包括其与金属氧化物、无定型碳、碳纳米管和石墨烯等复合）2 方面综述了二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究进展,同时对SnO₂基锂离子电池负极材料的发展方向进行了展望。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜的制备及其在锂离子电池中的应用

通过非溶剂致相分离工艺制备聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜,以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极,组装锂离子电池.通过制备不同厚度的隔膜,组装出锂离子电池并进行性能测试,对聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜进行结构和性能优化.经过结构和性能参数对比,得到适用于锂离子电池聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜的最佳厚度.     

基于尼龙6和聚偏氟乙烯复合隔膜的凝胶聚合物电解质

通过连续静电纺丝法制备了具有三明治结构的尼龙6(PA6)/聚偏氟乙烯(PVDF)/尼龙6三层复合膜,并将其用作锂离子电池凝胶聚合物隔膜.通过扫描电子显微镜(SEM)观察到该隔膜由无序的纳米纤维交织而成,具有大量的相互贯通的3D孔道.用差示扫描量热法(DSC)分析了隔膜的热稳定性,其特殊的多孔三明治结构及2种材料的搭配可...     

氟化锂及氮化亚铜人工固态电解质膜对锂离子电池正极三元材料的改性

在锂离子电池充放电过程中,电解液与电极材料发生反应,形成的固态电解质膜(solid electrolyte interphase,SEI)随着充放电次数的增加而变厚,这将降低电池的循环稳定性。所制备的人工固态电解质膜(a-SEI)可改善锂离子电池的循环稳定性,其主要成分为使用液相法制备的氟化锂(LiF)、氮化亚铜(Cu 3N)纳米颗粒。通过两种不同路径,将两种纳米颗粒先后在锂离子电池正极三元材料LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2(NCM811)电极片表面和活性材料颗粒表面涂覆生成一层a-SEI。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等材料表征和电化学分析方法,解析a-SEI对锂离子电池循环稳定性的影响。结果表明,NCM811材料表面包覆Cu 3N作为a-SEI的电化学性能最好,相比纯NCM811材料,50周循环后的容量保持率可提升26.5%。     

锂离子电池材料探析

锂离子电池是高效的能量转化和存储设备。锂离子电池材料对其性能有着直接的影响。现阶段,锂离子电池的正极材料主要有层状的钴酸锂（LiCoO2）,氧化镍锂（LiNiO2）,锰酸锂（LiMnO2）和磷酸铁钽（LiFePO4）等;负极材料主要有各种碳材料与一些非碳负极材料,如硅和钛酸锂（Li4Ti5O12）;电解液主要为非水系电解液;隔膜主要为聚烯烃隔膜。锂离子电池不同构成部分的材料,有着一定的发展．应用历程,对其进行探完,具有广泛的应用前景。     

锂离子二次电池容量损失的电化学修复

以比亚迪公司生产的额定容量为950 mA.h的LP063450AR型方型锂离子电池为样品电池,对锂离子二次电池容量损失的电化学修复进行研究,并采用X线衍射(XRD)、电化学交流阻抗(EIS)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)等手段探讨修复机理。结果表明:通过插入适当小电流充放电循环,可对二次电池多次循环后所导致的容量损失进行有效修复。在充、放电倍率为1C和2C时,每50次循环后通过修复,电池容量较修复前平均增加40~50 mA.h;300次循环结束后,电池容量仍保持在860 mA.h和750 mA.h左右;300次循环后,放电态时修复前、后电池正极材料化学式分别为Li0.776CoO2和Li0.907CoO2,经过修复,更多的Li+在正极嵌入,活性材料的使用得到提高。