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.     

锂离子电池用无纺布支撑聚合物复合膜的制备

采用γ射线辐射接枝的方法在无纺布纤维表面接枝苯乙烯。将接枝改性后的无纺布浸渍于丁酮/PVDF-HFP/丁醇混合液中,真空干燥后制得多孔的无纺布支撑聚合物电解质复合膜。以其为隔膜组装了聚合物锂离子电池(LiMn2O4/无纺布聚合物复合膜/Li),进行充放电测试。研究结果表明,无纺布聚合物复合膜具有合适的厚度,一定的机械强度。辐射接枝提高了无纺布与聚合物混合液的结合力,在电池的充放电循环过程中不易发生短路,电池的容量和循环性能得到显著提高。     

锂离子电池用无纺布支撑聚合物复合膜的制备

采用γ射线辐射接枝的方法在无纺布纤维表面接枝苯乙烯。将接枝改性后的无纺布浸渍于丁酮/PVDF-HFP/丁醇混合液中,真空干燥后制得多孔的无纺布支撑聚合物电解质复合膜。以其为隔膜组装了聚合物锂离子电池（LiMn₂O₄/无纺布聚合物复合膜/Li）,进行充放电测试。研究结果表明,无纺布聚合物复合膜具有合适的厚度,一定的机械强度。辐射接枝提高了无纺布与聚合物混合液的结合力,在电池的充放电循环过程中不易发生短路,电池的容量和循环性能得到显著提高。     

航天用锂离子电池性能评估

通过对额定容量为10Ah电池的研究，评价了电池的比能量、高低温放电性能、循环性能及电池内阻等．实验表明，电池的能量密度超过150Wh／kg；室温与50℃的对比实验表明，随着放电倍率的增大，50℃时放电平台电压下降得更快；-10℃、-20℃及-30℃时电池放电容量分别为初始容量的97．1％、91．7％及83．3％；0．5C倍率充放电1000次循环后，电池容量仍为初始容量的86．6％；以25％、30％及40％放电深度模拟低轨道卫星做循环寿命实验，表现出良好的循环性能，已达到航天用锂离子电池性能指标．     

基于LiFePO4基锂离子电池用低温电解质展望

橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO₄）正极材料因其成本低、环境友好、安全性高而被看好,并被作为高性能的锂离子电池正极材料广泛应用于商用电池。目前,LiFePO₄/C二次电池以其良好的热稳定性、稳定的循环性能和较低的室温自放电率被广泛用于电子产品、汽车动力电池以及其他与场合相关的应用。然而,当基于磷酸铁锂的电池在寒冷气候下运行时,其应用受到严重限制。这一结果是由于Li+在电极内的传输能力大大降低,特别是导致电解质的电化学容量和功率性能急剧下降。因此,低温电解质的设计对于磷酸铁锂电池的进一步商业应用非常重要。本文回顾了导致磷酸铁锂电池低温性能不佳的关键因素以及低温电解质的研究进展。特别关注电解质成分,包括锂盐、助溶剂、添加剂和新电解质的开发。还分析了影响阳极的因素。最后,根据目前的研究进展,总结了一些观点,为提高未来低温下LiFePO₄/C商业电池的实用性提供合适的改性方法和研究建议。     

锂离子电池用Si-Fe复合电极材料的制备及其性能

以Fe粉与Si粉为混合粉原料,研究经机械球磨、退火热处理后混合粉的形貌、结构与恒电流充放电性能,同时对比研究Si-Fe合金粉的性能.研究结果表明:混合粉原料经过高能机械球磨,生成了Si-Fe合金相,而Si-Fe合金的生成改善了Si作为锂离子电池负极材料的循环性能;与工业级Si-Fe合金负极材料相比,合金化程度影响了合金材料的电化学性能,合金化程度越高,合金材料电化学性能越好;而退火热处理也可以在一定程度上改善合金材料的脱嵌锂性能.     

锂离子电池用阻燃聚合物电解质的合成及表征

通过二氯甲基膦、聚乙二醇以及环己二醇的聚合反应得到甲基膦酸乙二醇-环己二醇共聚物(MPEH)。采用FTIR、~1H-NMR和~(31)P-NMR对产物进行了表征。以聚乙烯(PE)为基体成膜后,20 wt%MPEH-PE复合膜的极限氧指数(LOI)由纯PE膜的18.6%提高至26.4%,且燃烧产物成碳明显。     

硅碳复合结构对锂离子电池负极电化学性能的影响

以晶硅太阳能电池生产过程中的晶硅切削废料为原料、以壳聚糖(Chitosan, CTS)为碳源,通过液相包裹和低温热解工艺制备了具有较大孔隙的硅/硬碳复合材料(Si@CTS).对比研究了Si@CTS及Si@CTS混合石墨后(Si@CTS/G)分别作为锂离子电池负极的电化学性能.结果表明,具有孔隙和互联结构的Si@CTS负极首次放电比容量可达到1 672.8 mAh/g,首次库伦效率达到了84.45%;在循环100圈之后Si@CTS放电比容量保持在626.4 mAh/g.进一步,将Si@CTS作为高容量活性物质添加至石墨中,研磨混合后制得的Si@CTS/G复合负极表现出良好的稳定性,在循环100圈之后放电比容量为698.1 mAh/g,对高容量高稳定性硅碳负极批量化生产和应用具有重要意义.     

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。     

锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能

通过计算边缘碳原子及表面碳原子含量计算,研究边缘碳及表面碳原子含量对炭材料的电化学性能的作用机理。导出炭材料的结构与物理特性对炭材料的嵌锂性能的影响。通过对不同形貌、粒径、比表面积及有序程度的人造石墨、中间相炭微球及热解炭的电化学性能的研究,验证该机理的正确性。应用这一机理分析对人造石墨进行热处理改性,以及在人造石墨表面包覆无定形炭的改性作用。研究结果表明:边缘碳及表面碳原子的含量对固体-电解质中间相(SEI)膜的形成以及SEI膜的均匀、稳定性具有重要的作用,从而影响炭材料的首次不可逆容量及循环性能。     

锂离子电池用LiPF_6/PC+FEC电解液的低温性能

研究氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate,FEC)添加剂对锂离子电池用碳酸丙烯酯(PC)基电解液低温放电性能和常温循环性能的影响,并通过电化学阻抗谱(EIS)、X线光电子能谱(XPS)以及气质联用谱(GC-MS)等对FEC在PC基电解液中的作用机理进行探讨。研究结果表明:往PC电解液中添加质量分数为5%的FEC可以在石墨电极表面形成完整且致密的SEI膜,从而有效阻止PC在负极石墨的共嵌入;电池在低温-20℃及-40℃下0.5C放电容量分别可达到室温容量的98%及87%;FEC形成的SEI膜有效降低了锂离子电池的低温电荷转移阻抗,是提高电池低温性能的主要因素之一;FEC在正极钴酸锂材料表面形成了导电性能优异的SEI膜层,改善了锂离子电池的低温性能和常温循环性能。     

高容量锂离子电池SiO/SnO_x复合负极材料研究

通过高能球磨和惰性气氛保护烧结两步法制得SiO/SnO_x复合材料.高能球磨后的SiO和SnO_2均是无定形结构,随着烧结温度的增加,部分SnO_2被还原成Sn单质,这一过程伴随有SiO_2的生成.在700℃烧结处理的样品表现出最优异的电化学性能,在0.1A·g(~-1)电流密度下,循环90次容量保持在920mA·h·g~(-1),且在不同电流密度下复合材料均表现出优异的倍率性能,在2A·g~(-1)的大电流密度下容量达到380mA·h·g~(-1).     

锂离子电池硅/石墨/蔗糖碳复合负极材料的制备和电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和蔗糖为前驱体通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的碳硅复合材料(Si/NG/DC).用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了复合材料的组成和形貌结构.恒电流充放电测试表明,Si/NG/DC复合材料表现出较好的电化学性能,它的最高可逆容量达730mA.h.g-1,在测试的45个循环中,从第二个循环开始,容量没有出现明显衰退.交流阻抗(EIS)测试表明,Si/NG/DC导电性的提高和电极结构在循环过程中的稳定性是其电化学性能改善的原因.     

高性能锂离子电池SiO/C复合负极材料研究

以SiO为硅源,柠檬酸为碳源,通过高能球磨和高温热解制备了一种循环性能优异的锂离子电池SiO/C复合负极材料.采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的物相和形貌进行了表征.具有孔状结构的柠檬酸热解碳对纳米SiO不仅具有良好的包覆效果,也能有效缓冲电化学嵌脱锂过程中硅颗粒释放出来的体积变化.电化学性能测试表明,SiO/C复合负极材料电极循环100次后容量仍高达803.1mA.h/g,容量保持率为89%.     

无机固态电解质及其电极-电解质界面优化对全固态锂离子电池性能提高的研究进展

固态电池研究的重点在于开发高离子电导率的固态电解质,并优化固态电解质和电极的界面问题.首先以近年来受到广泛研究的无机固态电解质为中心,主要介绍通过固相烧结、液相烧结、溶胶凝胶法等方法制备的包括LiPON型、钙钛矿型、石榴石型和NASICON型在内的4种无机固态电解质及其在全固态锂离子电池中的应用;其次,通过对固态电解质...     

锂离子电池负极硅碳纳米复合纤维的储锂性能

为了实现硅纳米颗粒与一维碳纳米纤维的高效复合,提高硅材料作为锂离子电池负极的电化学性能,通过同轴静电纺丝法构造了硅碳复合结构(Si/C-C)的一维纳米纤维作为锂离子电池的负极材料.通过SEM、TEM、XRD和电化学性能测试对其结构、形貌、成分和电化学性能等进行分析.结果表明:Si/C-C纳米复合纤维的平均直径为500~700 nm,硅含量为22%~33%;在100 m A/g的电流密度下,经100圈循环后其可逆容量维持在1 000 m Ah/g,表现出较佳的循环稳定性和较高的可逆比容量.研究表明,一维复合纳米纤维电化学性能的提升主要归因于硅碳复合结构中一维纳米纤维为硅提供了保护层,一方面有效抑制了硅的体积膨胀,另一方面提升了硅的电子导电性并有效缩短了离子迁移路径.     

一种新型锂离子电池复合正极材料的研制与性能研究

将Co3O4与三元前驱体材料（Ni1/3Co1/3Mn1/3）（OH）2分别以重量比5∶5、6∶4、8∶23个不同配比与适量的Li2CO3材料均匀混合,以980℃的温度焙烧15h,制备出一种新型复合正极材料。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对其形貌及物相进行对比分析,并将该材料组装成扣式电池和实效电池,对材料的电性能进行评估。结果表明,以8∶2的比例混合后制备的新型复合材料性能最为优异,该材料综合了LiCoO2材料和三元材料的优点于一身,比LiCoO2材料在安全性、容量以及循环性能等方面有了显著提高,同时还具有较高的压实密度,弥补了三元材料的不足。     

锂离子电池用 ＰＭＭＡ 基凝胶聚合物电解质制备的实验教学研究

对锂离子电池用聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）基凝胶聚合物电解质制备实验教学方法进行了研究． 阐述了锂离子电池实验原理与实验方法,总结了实验特点和教学特点,探索了通过凝胶聚合物电解质制备的实验教学培养和提高学生的动手能力、激发学生科学研究兴趣的方法． 通过该实验的实施,有助于激发学生形成发现问题及解决问题的能力,培养学生的创新能力,可取得良好的教学效果．     

锂离子电池Sn-Co/C负极材料的制备与性能研究

采用高温碳化裂解技术,并通过高能球磨处理,制备得到改性的高容量Sn-Co/C负极复合材料.采用X射线衍射技术测试材料的物相结构、利用扫描电镜测试材料的表面形貌.同时利用恒电流充放电和交流阻抗技术测试材料的电化学性能.结果表明,高能球磨处理后,Sn-Co/C出现非晶、纳米晶的混合组织.电极的首次放电和充电容量分别为1098.9 mAhg-1和771.3mAhg-1,经40次循环后容量仍保持在425.1 mAhg-1;改性Sn-Co/C具有更高的锂离子扩散系数,这有利于提高合金材料的充放电性能.     

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。