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。     

磷酸钒锂材料及全钒锂离子电池性能研究

采用溶胶凝胶、喷雾干燥、碳热还原法合成了球形Li3V2 (PO4)3材料. 与金属锂配对组成半电池时,Li3V2 (PO4)3在4 V和2 V附近都有明显的充放电电压平台,分别对应于V4+/V3+和V3+/V2+电对. 同时以Li3V2 (PO4)3作为正负极材料,组装成2 V级全钒锂离子电池. 对该电池在1.5～3.0 V范围内进行充放电测试,结果表明,该全钒锂离子电池具有优良的电化学性能. 全钒锂离子电池可能成为磷酸钒锂材料应用的新领域.     

尖晶石型Li-Mn-O多元素掺杂的高温电化学特性

采用高温固相浸渍法合成了多元复合掺杂尖晶石型锰酸锂Li 1.02MxMn 2-xQyO 4-y正极材料.XRD表征合成的产物均为良好的尖晶石型结构材料;SEM表明所合成的产物颗粒均匀且有良好的粒径分布.以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池,经充放电循环测试可知:多元素掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li 1.02CoaCrbLacMn 2-a-b-cFyO 4-y较富锂尖晶石和单元素Co、Cr掺杂的正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出很好的电化学可逆特性,80次循环后放电容量仍能保持94.5%以上;特别是高温(55 ℃)性能更加突出,40次循环后放电容量仍能保持102.1mA.h/g(91.5%)以上.作为锂离子电池的正极材料,该复合掺杂材料是众多取代钴酸锂材料中最具竞争力的材料之一,也有望成为锂离子动力电池的正极材料.     

反应热喷涂法制备陶瓷涂层的研究

首先通过差热-失重分析和XRD测试手段对反应热喷涂Al+TiO2+H3BO3混合粉体以制备Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层的可行性进行了分析.然后对喷涂后试样涂层的耐磨性进行了研究.结果表明:Al+TiO2+H3BO3混合粉体差热-失重分析和在1200℃烧结后XRD测试分析均表明完全可以反应生成所需的Al2O3/TiB...     

锂离子电池正极材料LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1的结构与电化学特性

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构;SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级,且分布均匀,形貌较好.以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池,经充放电循环测试可知 LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出很好的电化学可逆特性.     

流变相法合成Li2ZnTi3O8的电化学性能

采用流变相法成功合成了尖晶石Li2ZnTi3O8.X射线衍射(XRD) 分析结果表明所合成的尖晶石颗粒结晶良好.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,所得Li2ZnTi3O8粒径较小,分散较均匀.将所合成的样品作为锂离子电池电极材料,采用充放电测试和循环伏安测试研究了其电化学性能.电化学性能测试结果表明,该材料的放电比容量和循环性能都较好,在0.05～3.0 V 电压下,以100 mA/g进行充放电,首次放电比容量为234.6 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在208.5 mAh/g.     

MXene包覆提升硅负极性能

侧重于Ti₃C₂T_X MXene&硅(Si)三明治结构负极在硅基锂离子电池中的应用研究,发现通过真空抽滤法制备的Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极可以有效抑制硅材料在充放电过程中的体积膨胀,优化其循环稳定性.X射线衍射和扫描电镜的结果表明,MXene与硅微米颗粒成功形成三明治(夹层)结构.组装成扣式电池测试其电化学性能,发现Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极表现出优异于硅颗粒单体的充放电容量和循环寿命,这项研究为硅负极电池的商业化提升提供了一定的科学依据.     

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.     

LiFePO_4锂电池正极材料的Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3包覆改性

研究了以快离子导体Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)包覆的LiFePO_4正极材料的锂离子电池的电化学性能。采用溶剂热法制备锂电池正极材料LiFePO_4,再采用溶胶凝胶法制备的LLTO粉体对LiFePO_4进行包覆,包覆量为LiFePO_4质量分数的1%~4%.通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同包覆量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响。发现当LLTO含量为3 wt%,2 C、5 C时,充放电时相对于没有包覆LLTO的电池正极材料的比容量分别提高29.7%、31.6%,30次循环之后,容量损失率减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3 wt%的LLTO包覆改性LiFePO_4显著提高了电池的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiCu0．05Mn1．95O3.9V0．1的结构与电化学特性

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05M0．95O3.9F0.1 ,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构；SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级，且分布均匀，形貌较好。以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池，经充放电循环测试可知：LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减，循环性能有了很大改善，表现出很好的电化学可逆特性。     

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。     

锂离子电池负极材料Li_2CuTi_3O_8的制备及其电化学性能

以Li2CO3、CuO和TiO2为原料,采用微波固相法合成了锂离子电池负极材料Li2CuTi3O8.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对Li2CuTi3O8材料的物相结构和形貌进行了表征,通过恒流充放电与循环伏安(CV)对Li2CuTi3O8材料的电化学性能进行测试.结果表明,Li2CuTi3O8负极材料具有优异的循环稳定性和良好的库仑效率,在室温下,充放电倍率为0.5C时,其首次放电比容量为295mAh·g-1,100周循环后仍保持在240.7mAh·g-1.     

纳米CoOOH颗粒的合成及其作为锂离子电池负极材料的研究

以CoSO4·6H2O和NaOH为原料,采用共沉淀法,在一定温度下反应一段时间得到深棕色产物.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),热分析(TG-DTA),恒流充放电测试等方法对所产物结构,形貌,大小等进行分析表征及电化学性能测试.实验结果表明,产物为分散均匀的200nm CoOOH颗粒,且该材料作为锂离子电池负极材料,首圈放电容量达到2 100mAh·g-1,循环20圈后,放电容量保持800mAh·g-1.此方法合成的纳米尺寸的CoOOH作为锂离子电池负极材料具有较好的电化学性能.     

过渡金属铁酸盐纳米球的电化学性能

采用溶剂热法制备系列过渡金属铁酸盐复合氧化物MFe2O4(M=Fe,Zn,Co,Mg)纳米球,用XRD,SEM,Raman以及充放电测试等方法对其结构、形貌、碳包覆效果以及电化学性能进行表征。为了提高铁酸盐的循环性能,对ZnFe2O4和CoFe2O4进行碳包覆。研究结果表明:制备的纳米球为尖晶石结构,其粒径为350~500 nm。充放电曲线较为平缓,充放电平台较长。与其他几种铁氧体相比,MgFe2O4具有最高的可逆比容量(950 mA·h/g,0.05C),最高的首次库仑效率(73.1%)和最好的循环稳定性以及高倍率性能。碳包覆以后电极材料的比容量及容量保持率都有很大的提高,有望作为锂离子电池的新型负极材料。     

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.     

LiCo0.95Al0.03Zr0.02O2材料的制备与电化学性能研究

以碳酸锂、四氧化三钴为原料,采用高温固相烧结法制备了锂离子电池正极材料L iCo0.95A l0.03Zr0.02O2,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构与形貌进行了表征,并组装实际电池测试了材料的电化学性能.研究结果表明,材料的实际电化学可逆容量达142mAh/g,3.6v以上电压放电容量比例达85%,循环性能好.     

Al^3＋、Cl^掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

采用以柠檬酸为配位剂的溶胶-凝胶法制备了复合掺杂Al、Cl两种元素的锂离子电池正极材料LiMn2_xAlxO4_yCly.采用X射线衍射、透射电子显微镜及充放电循环等方法分析研究了不同掺杂量对材料结构、粒径及电化学性能的影响.结果表明,制备的样品具有良好的尖晶石结构,其中LiMn1.9A10.103.9C10.1的高温(55C)循环性能最佳,初始放电比容量为105.2 mAh/g,25次循环后容量仅衰减4.37%.显示Al-Cl复合掺杂能有效的改善尖晶石的高温电化学性能.     

锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

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%。     

Cu_2SC复合材料的原位电化学制备及其储锂性能测试

以葡萄糖为碳源,硫代硫酸钠为硫源,一锅法原位复合制备S/C复合材料前驱体,然后在充放电循环过程中原位电化学法制备得到了Cu2S/C复合材料,并对其作为锂离子电池正极材料的电化学储锂性能进行了研究.充放电测试结果表明,Cu2S/C复合材料具有良好的循环性能,首次可逆容量为255.4mAh·g-1,100次循环后容量仍保持在252.3mAh·g-1,容量衰减很少.同时,分别在0.2,0.5和1C(1C=337mA·g-1)电流密度下进行充放电性能测试,容量分别为232.8,207.6,183.8mAh·g-1,呈现出较好的倍率性能.