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.     

金属锡辅助阻隔多硫化锂实现锂硫电池长循环稳定性

用碳修饰隔膜抑制锂硫电池中的飞梭效应并改善其电化学性能是一种简单有效的方式.然而,碳材料与多硫化锂之间弱的相互作用影响了修饰隔膜的作用.因此,提出将金属锡注入到多孔碳中制备了金属锡/碳复合物(C@Sn),并将其涂敷在常规的聚丙烯(PP)隔膜上用作锂硫电池的隔膜(C@Sn-PP).氮气吸附发现,金属锡注入减小了多孔碳的孔...     

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.     

CuO微米梭的制备及其电化学性能研究

尽管各种各样的CuO纳米结构已被广泛应用于锂离子电池负极材料的研究,但将CuO微米梭作为锂离子电池负极材料却鲜有报道. 运用简单的溶剂热法制备大量的CuO微米梭,并用作锂离子电池负极材料. 实验表明,CuO微米梭在电流密度为100 mA g-1下充放电循环100次后,放电容量依然保持在484 mAh g-1. CuO微米梭优异的电化学性能归功于其独特的梭形结构. 这种结构在锂离子电池充放电过程中可以缩短锂离子和电子的传输距离,缓解体积膨胀效应.     

不同温度循环过程中PE基隔膜和PP基隔膜的力学性能和电化学性能变化

为了选择合适的锂离子电池内部隔膜的基材,深入理解采用PE和PP基材料制作隔膜的力学以及电化学特性,基于试验法对PP和PE基薄膜进行了对比研究,结果表明此2种隔膜基础材料均具有极强的耐腐蚀性,在锂离子电池进行充放电工作循环过程中,导致其力学性大幅下降的因素为拉断力产生的蠕变以及疲劳积累.试验结果亦表明:2种基材隔膜的阻抗随着循环的持续时间的增加而增加,并且PP基材制得的隔膜阻抗较之PE基材制得的隔膜阻抗大,最终得到影响锂离子电池内部阻力增加受基材阻抗变化的影响不大.     

锂离子电池的工作原理及其主要材料

本文介绍了锂离子电池的发展概况，并从电化学角度阐述其充放电过程的工作原理。同时，对构成锂离子电池的主要材料：正极材料，负极材料，电解质材料和隔膜进行了初步介绍。     

一种新型聚合物锂离子电池的制备和性能研究

采用一种新颖简单的方式处理负极片,并在其表面形成一层厚度均匀、孔隙丰富的聚合物膜。以此聚合物膜作为锂离子电池的隔膜组装聚合物锂离子电池并测试电池的电化学性能。性能测试显示聚合物锂离子电池性能优越,表明该方法可用于聚合物锂离子电池的工业化生产。     

一种新型聚合物锂离子电池的制备和性能研究

采用一种新颖简单的方式处理负极片,并在其表面形成一层厚度均匀、孔隙丰富的聚合物膜。以此聚合物膜作为锂离子电池的隔膜组装聚合物锂离子电池并测试电池的电化学性能。性能测试显示聚合物锂离子电池性能优越,表明该方法可用于聚合物锂离子电池的工业化生产。     

二次电池储能机理的电化学谱学研究进展

随着人类社会向电动化、信息化和智能化快速迈进,对可充式二次电池的需求急剧增加.二次电池的性能在很大程度上取决于其电池材料的组成、结构与性质,以及它们在充放电循环过程中的晶相、电子结构与局域结构演化、界面形成与重构行为.深入了解电池电极材料和电极/电解质界面的特性,尤其是它们在循环过程中的动态演化行为,对于优化当前二次电池体系及开发新材料和新体系以提升其性能至关重要.近年来,随着各种谱学技术,尤其是电化学原位谱学技术的快速发展,在二次电池电化学反应机理和构效关系研究中取得了重要的研究进展,为二次电池科学和技术的发展提供了强大支撑.本文结合本课题组的研究工作,综述了几种先进的谱学技术,特别是电化学原位X射线衍射及吸收谱、固体核磁共振谱学及其成像技术在二次电池研究中的应用.     

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.     

镁掺杂氧化锰电极材料用于高性能水系镁离子二次电池

水系镁离子二次电池在低成本与高安全性储能设备中应用前景广阔。虽然氧化锰被认为是水系镁离子电池中一种有潜力的电极材料,但其电子导电性低和循环性能差的问题极大地阻碍了氧化锰电极材料实际应用。本文提出了一种新颖的氧化锰电极材料的镁掺杂工程技术,同时对构建的镁掺杂氧化锰电极材料的电子结构和电化学性能进行了深入研究。DFT理论计算证明了镁掺杂对调节氧化锰电子结构的重要作用,并且原位拉曼结果也证实了镁掺杂氧化锰在充放电过程中可逆的相变过程。因此,该电极材料展现出高比容量（419.8 mAh·g?1）,以及优越的循环性能（1000次循环后容量几乎没有衰减）。基于这种镁掺杂氧化锰电极材料,我们成功组装了一种软包装型水系镁离子二次电池,该储能器件具有优越的电化学储能性能,实现了水系镁离子二次电池的高比能与长续航特性,揭示了其在高性能能源技术领域中的巨大应用潜能。     

氟、锌离子共掺杂的LiFePO_4/C阴极材料的制备及其在锂离子电池中的电化学性能研究

以醋酸锂、硝酸亚铁和磷酸二氢铵为主要原料,柠檬酸为溶剂和碳源,采用溶胶-凝胶法在氩气保护下合成橄榄石型LiFePO_4阴极材料.为了改善电池的电化学性能,在LiFePO_4阴极材料的制备过程中添加了氟和锌离子.采用扫描电镜、X线衍射光谱和恒电流充-放电测试系统分别表征了材料的微观结构、形貌和电化学性能.结果表明,氟和锌离子的添加能影响LiFePO_4作为锂离子电池阴极材料的微结构及电化学性能.在室温下,Li Fe_(1-y)Zn_y(PO_4)_(1-x/3)F_x/C(x=y=0.01)作为阴极材料制备的电池在0.1 C的倍率下放电,首次放电容量为166.0 m Ah·g~(-1),表明氟和锌离子共掺杂的材料在高倍率电流下具有更好的电化学性能.     

基于Co-N-C改性隔膜的高性能锂硫电池

设计制备了一种钴嵌入式叶片状氮掺杂碳(Co-N-C)材料改性隔膜用于锂硫电池,借助高分散单质钴提供的活性位点实现对正极侧中间产物多硫化物的化学锚定,抑制其溶解导致的穿梭效应;利用氮掺杂碳材料的微纳结构加快离子传输速率,提高电化学反应动力学,使改性隔膜实现吸附-催化协同作用。实验结果表明,采用此改性隔膜组装的锂硫电池,首圈比容量高达1408 mAh/g,且在1 C倍率下稳定循环400圈,衰减率仅为每圈0.05%,电池性能明显提升。     

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"。     

生物模板法制备Mn_2O_3及其用于锂/钠离子电池负极材料研究

为提高动力电池的能量密度,以树叶模板法制备了具有多孔分级结构的Mn_2O_3材料.通过X射线电子衍射技术和扫描电子显微技术分别对材料的晶体结构和表面形貌进行了研究,结果表明制备的G-Mn_2O_3材料具有丰富的孔结构和较小的一次粒径.将制备材料作为锂离子电池和钠离子电池负极材料应用,并对材料的电化学性能进行了研究,与粉末Mn_2O_3材料相比,模板法制备的Mn_2O_3材料在锂离子电池中具有优异的电化学性能.     

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。     

基于天然橡胶高温热解制备钠离子电池硬碳负极材料

以天然橡胶为原材料制备硬碳材料,并探究其作为钠离子电池负极材料的性能.通过高温煅烧的方式,将天然橡胶在不同温度下煅烧制得硬碳材料.对不同温度下的硬碳材料进行结构表征,并测试其作为钠离子电池负极材料性能.通过结构参数和电化学性能对比,优化出制备硬碳材料的最佳煅烧温度.     

层状钠离子电池正极材料的研究进展

钠离子电池作为一种新型电化学能源已经受到了广泛关注.其工作原理与锂离子电池相类似,钠元素的储量比锂元素更为丰富、成本更加低廉,因此在大规模电能存储中有着广阔的应用前景.近年来,针对钠离子电池电极材料的研究日益增多,其中关于正极材料的研究主要集中于聚阴离子以及层状过渡金属氧化物材料两大类.层状过渡金属氧化物因其导电性好,并且层状结构更加稳定而成为人们研究的热点.本文针对层状过渡金属氧化物正极材料的结构以及电化学性能进行综述,总结并分析层状材料作为钠离子电池正极材料的可行性以及目前面临的问题,为今后钠离子电池层状正极材料的研究与应用提供理论指导.     

P_3HT/PCBM基有机太阳能电池性能提高的研究

以P3HT作为电子给体材料,PCBM作为电子受体材料,制成不同厚度活性层的本体异质结有机太阳能电池.从I-V特性曲线分析了厚度对电池性能的影响.制备了添加PEDOTPSS和TiO2作为空穴阻挡层的有机电池,通过分析I-V特性曲线和吸收光谱,找到提高电池性能的方法.     

低温热处理法回收的钴酸锂应用于碱性二次电池的性能研究

考虑到废旧LiCoO_2型锂电池回收过程繁琐、耗能高的问题,以及Ni/Co电池因成本高而无法实用化的现状,采用简易的低温热处理法对LiCoO_2废料进行回收,并将其作为Ni/Co碱性二次电池负极材料进行电化学性能测试.热处理可有效地提高LiCoO_2材料的电化学性能.当放电电流密度为100 m A/g时,回收LiCoO_2材料的最大放电容量为188 m Ah/g.