锂离子电池充放电时电解液性能的分子动力学模拟

探究了锂离子在混合电解液中的微观结构,本文利用分子动力学模拟的方法建立了多元混合电解液溶剂EC-DMC-DEC(ethylene carbonate-dimethyl carbonate-diethyl carbonate)模型,计算分析了零电场以及加电场下电解液混合溶剂的性质.计算结果表明:无电场时,电解液中没有接触离子对(CIP-contact ion pairs)和离子聚集体(AGG-aggregates)的存在;而在6V电压下,任何浓度的电解液均存在CIP,降低了锂盐的溶解度.电场的存在使得电解液溶剂分子的偶极矩与电场方向相一致,溶剂分子排列有序,降低了溶剂的介电常数,促使CIP和AGG的形成以及锂离子配位数的减少.因此,破坏电场下溶剂分子的有序性、增强溶剂的介电性质对于降低电解液中的离子缔合、改善电解液的性能是至关重要的,这对于今后电解液配方的设计选择有着指导意义.     

一种新型锂离子二次电池用有机电解液的性能研究

为了提高锂离子二次电池的笔容量和循环寿命，研究者们越来越重视有机电解液的使用及选择。实验选择了EC和DMC二元体系．将其以不同体积配比用于锂离子二次扣式电池中（正极材料为LiCoO2．负极材料为CMS，电解质盐为LiPF6）以研究电解液的电化学性能。通过实验．发现此种电解液的最佳配比为EC：DMC=3：7（1mol／L LiPF6）．此种电解液大大提高了电池的循环性能。     

一种新型锂离子二次电池用有机电解液的性能研究

为了提高锂离子二次电池的笔容量和循环寿命,研究者们越来越重视有机电解液的使用及选择.实验选择了EC和DMC二元体系,将其以不同体积配比用于锂离子二次扣式电池中(正极材料为LiCoO2,负极材料为CMS,电解质盐为LiPF6)以研究电解液的电化学性能.通过实验,发现此种电解液的最佳配比为EC∶DMC=3∶7(1 mol/L LiPF6),此种电解液大大提高了电池的循环性能.     

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．     

锂离子电池非水电解液导电添加剂

从理论的角度分析了影响非水相锂离子电池电解液电导率的主要因素.论述了阳离子型、阴离子型和中性分子型等不同类型导电添加剂的研究进展、性能和作用机理,并提出了导电添加剂未来两个可能的发展方向.     

氯代磷酸酯作为锂离子电池电解液阻燃添加剂的性能研究

为了提高锂离子电池电解液的热稳定性,使用氯代磷酸酯磷酸三（1-氯2-丙基）酯TCPP和磷酸三（2-氯乙基）酯TCEP作为锂离子电池电解液阻燃添加剂,研究其对锂离子电池电解液热稳定性和电化学性能的影响．循环性能测试、循环伏安法、交流阻抗等电化学分析表明：TCEP和TCPP与正极材料LiNi0.8Co0.2O2有很好的相容性,有良好的电化学稳定性;而对负极石墨材料则有一定的剥离现象发生．微量量热实验表明TCEP和TCPP的加入能提高电解液的热稳定性．     

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。     

锂离子电池和双电层电容器用LiODFB-TEABF4复合盐电解液的研究

探讨在EC+PC+DMC复合溶剂体系中LiODFB-TEABF4复合盐电解液与LiFePO4锂离子电池及AC双电层电容器的相容性规律.研究结果表明:在LiODFB基电解液中加入TEABF4能显著提高电解液的电导率;对于LiFePO4电池体系,电解液中的TEABF4参与了SEI膜的成膜过程,但TEABF4浓度过高不利于电极材料的容量的提高;对于AC电容器体系,加入TEABF4可以有效改善电容器的双电层储能行为,同时显著提高电容,当TEABF4浓度为0.3 mol/L时,电容达到最大,比不添加TEABF4的纯LiODFB盐电解液的电容大.     

软包装锂离子电池性能研究

研究了以塑料包装取代金属外壳所实现的新型软包装锂离子电池的电化学性能.从软包装锂离子电池的倍率放电性能、电池的高低温放电能力和充放电循环稳定性等方面的研究表明,软包装锂离子电池具有良好电化学性能.软包装锂离子电池既不同于金属外壳锂离子电池,也不同于聚合物锂离子电池,是锂离子电池的一种新型设计.     

Li/MnO2 电池用LiTFSI系电解液的研究

为改善Li/MnO2电池的低温放电性能,制备了一系列新型LiTFSI系电解液,并且溶剂中加入适量乙酸甲酯. 研究结果表明,电解液LiTFSI(1 mol/L)/PC:DME:EC:MA是一种较好的体系.     

电动汽车锂离子电池低温加热方法研究

为提高锂离子动力电池的低温充放电性能,以锰酸锂80A.h电池单体为研究对象,提出了宽线金属膜的加热方法,并对电池单体进行低温充放电实验,建立电池加热模型,采用等效电池加热实验验证模型的正确性,对233K低温环境下的电池单体进行加热和放电实验.实验结果表明,采用宽线金属膜加热法可显著提高电池的低温性能.     

锂离子电池电解液阻燃共溶剂TPP和DMMP的研究

为提高锂离子电池的安全性能,对特定阻燃电解液及其相关性能进行了探究. 在1 mol/L LiPF₆/EC:DEC(质量比1:1)传统二元电解液中分别加入磷酸三苯酯(TPP)和甲基膦酸二甲酯(DMMP)作为阻燃共溶剂,并采用燃烧测试、热学性能以及电化学性能测试等方法对其性能进行了研究. 结果表明电解液达到不燃标准(阻燃效率η≥0.9)的最佳比例分别为质量分数为55%TPP和35%DMMP. 此外,含一定量TPP、DMMP的阻燃性电解质与电极材料具有良好的相容性.      

室温离子液体用作锂离子电池电解液时的电性质

室温离子液体(RTIL)具有液程宽、热稳定性好、不可燃、无蒸气压、导电性好、易回收等突出的优点,用于锂离子电池可以很好地解决电池在高能量密度下的安全性问题,使锂离子电池在电动车或其它大型动力系统中的应用成为可能．本研究了LiCoO2电极在1mol／L LiTFSI／TMHATFSI离子液体电解液中的电化学行为,探讨了温度和电流密度对电极电化学性能的影响,测定了锂离子通过电极和电解液相界面的迁移活化能,解释了影响LiCoO2电极性能的内在原因．     

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。     

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。     

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.     

无轨电车用锂离子电池管理系统的研究

为了配合锂离子电池在无轨电车上的应用,提出了一种针对无轨电车运行环境的锂电池管理系统,能够对车载电池进行故障诊断、分级报警和优化充电.本文主要分析了无轨电车环境下电池运行模式的特点,针对原有铅酸电池的使用和管理问题,提出了更加优化合理的锂离子电池使用方法和控制策略,就电池的故障分级、电池荷电状态(SOC:State of Charge)估算、电池有效利用容量区间、充电电流的计算方法进行了深入研究,提出了多种特殊处理方法,较好配合了锂离子电池在无轨电车上的安全高效使用.     

提高锂离子电池储存性能的新方法

储存是锂离子电池经常要遇到的情况,对其性能变化规律的把握有助于加深对相关机理的认识,从而为动力电池的设计提供技术思路. 本文对比研究了LiCoO2/MCMB体系锂离子电池经一新方法处理后的储存性能得以大幅度改善的原因,同时结合SEI演化模型预测了长期储存性能.     

低温环境下锂离子电池组加热系统研究

低温环境下锂离子电池的充放电性能急剧变差.文中以16节37 Ah锂离子电池组成的电池组为研究对象,设计了一套加热系统,该系统主要包括加热源电加热膜、传热介质变压器油和保温隔热层二氧化硅气凝胶板等.文中利用ANSYS软件建立了锂离子电池组加热装置的有限元模型,模拟分析了该加热系统对电池组的加热效果,并通过试验验证该加热方式的有效性及安全性.结果表明:不同低温环境下,预加热到0℃以上的时间呈线性变化趋势,在极限低温-30℃下预加热时间为35 min,在一般低温-10℃下预加热时间为12 min,加热效果明显;预加热后,电池组放电电压平台升高,较好地改善电池组的放电性能;通过油液循环或静置方式可将电池之间的温度均匀性保持在3℃以内.     

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.