金属锂电池用复合固体电解质的研究进展

固体电解质一般分为聚合物、无机陶瓷及由两者组成的复合体系。聚合物/无机陶瓷复合固体电解质综合了聚合物电解质高柔韧性带来的界面稳定性和无机陶瓷电解质室温离子电导率高的优点,广泛应用于金属锂电池。综述以聚合物为主体的聚环氧乙烷(PEO)和聚丙烯腈(PAN)复合电解质,及以无机陶瓷材料为主体的石榴石型、NASICON型和钙钛矿型复合电解质的研究现状及Li+传输机理;展望电解质今后将朝着高离子电导率、低界面阻抗的方向发展。

LiF添加剂改善含锂陶瓷隔膜与4.35 V LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极的界面稳定性

锂离子电池用LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极,具有较高比容量和较低成本的优点,但是其在高电压长循环时正极界面极不稳定、安全性能亟待提高。虽然锂快离子导体Li1.2Ca0.1Zr1.9(PO4)3制备的陶瓷隔膜在很大程度上可以解决电池的安全性问题,但是与NCM811正极界面稳定性差。本工作通过在陶瓷隔膜中添加具有稳定界面功能的氟化锂(LiF)的方法来解决此问题。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、机械拉伸强度、热收缩、吸液率、电化学阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)和充放电测试等方法进行表征。结果表明,当LiF占涂覆无机陶瓷颗粒总质量的10%时,得到的陶瓷隔膜性能最佳:具有良好的离子传输性能(室温离子电导率提高至9.5×10^(-4)S/cm)和最佳的界面稳定性。隔膜组装的Li||LiNi_(0.8)Co_(0.1)Ni_(0.1)O_(2)扣式电池在3.0~4.35 V的高电压范围以0.3 C倍率循环400次后,放电比容量从195.2 mAh/g减少到119.9 mAh/g,保持初始容量的61.4%,而没有添加LiF的陶瓷隔膜电池仅为32.7%。含LiF的陶瓷隔膜提升电池循环稳定性的原因是形成了高质量的高压正极/电解质界面膜,稳定了正极与陶瓷隔膜的界面,使正极材料在高电压下仍能保持结构的稳定。因此,本工作制备的陶瓷隔膜为NCM811正极在高电压锂离子电池中的商业化应用提供了一种便捷方法。

锂离子电池凝胶聚合物隔膜的研究进展

作为锂离子电池重要组分,隔膜由多孔聚烯烃高分子材料组成;电解质体系由有机碳酸酯和六氟磷酸锂混合组成,虽具有高离子电导率,但因液态碳酸酯的易燃特性给锂离子电池带来了安全隐患。利用能够将液态电解质体系凝胶化的聚合物制备得到的凝胶聚合物隔膜,结合了液态电解质体系高电导率和固态电解质高安全性的优点。凝胶聚合物隔膜的研究从简单微孔凝胶聚合物隔膜开始,经历了引入少量纳米无机颗粒的掺杂凝胶聚合物隔膜,到引入大量纳米颗粒的凝胶陶瓷隔膜的发展历程。本文详细介绍这三种类型凝胶聚合物隔膜的物理化学特性,最后展望凝胶聚合物隔膜的发展趋势。

PMMA基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是解决液态锂离子电池安全性问题的关键。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与碳酸酯类有机溶剂具有很强的相互作用,因而吸液能力强,是理想的凝胶聚合物电解质骨架组分。综述了以PMMA为主要组分的几种凝胶聚合物骨架的制备方法,包括聚合、交联、浇铸涂膜法、相转移法、共混、无机纳米粒子掺杂等,并讨论了这些聚合物骨架在凝胶聚合物电解质的应用中所起到的作用及导电模型。

锂离子电池二元硫化物电极材料的研究进展

综述二元硫化物的制备方法、性能及可能改进措施,重点介绍了硫化钛、硫化钒、硫化铌、硫化钼、硫化铁、硫化镍、硫化钨、硫化锡和硫化锆等9种最常见用于锂离子电池的二元硫化物电极材料。对二元硫化物电极的发展方向进行展望。

P(AN-MMA)基锂离子电池凝胶聚合物电解质研究进展

综述了用于锂离子电池的以聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯P(AN-MMA)共聚物为基体的凝胶聚合物电解质的研究现状和进展,讨论了P(AN-MMA)基电解质的主要问题和解决这些问题的可能措施.

尿素作为造孔剂对聚乙烯支撑的PAMS聚合物电解质性能的改进

采用乳液聚合法合成聚(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-笨乙烯)(P(AN-MMA-ST)或者共聚物PAMS),并利用尿素作为造孔剂制备了聚乙烯(PE)支撑的PAMS聚合物膜(PE-PAMS-U)及凝胶聚合物电解质(GPE).利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)分析、线性电位扫描(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)以及充放电等方法对PAMS聚合物以及PE支撑的聚(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)(PE-PAMS)聚合物隔膜及凝胶聚合物电解质的性能进行了研究.结果表明,利用尿素作为造孔剂可以提高PE-PAMS凝胶聚合物的性能.由于尿素的加入,聚合物膜呈现均匀的微孔结构,室温下的电导率从1.1×10^(-3)S·cm^(-1)提高到2.15×10^(-3)S·cm^(-1).同时,锂电极/聚合物电解质界面上的电荷传递电阻也从480Ω·cm^2降低到250Ω·cm^2.电化学稳定窗口为5.0V.电池(Li/PE支撑的GPE/LiCoO_2)的测试证明,用尿素作为造孔剂的凝胶聚合物锂离子电池表现出优良的倍率性能和循环性能.

碱性锌锰电池漏液机制与对策

从物理及化学两个方面系统阐述了碱性锌锰电池漏液机制,认为碱性锌锰电池产生漏液是物理和化学各方面因素综合作用的结果。详细论述了碱性锌锰电池内部产气及漏液现象的化学机理,并结合近年来文献报告针对性的提出解决措施。

锂离子电池用聚丙烯腈基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是解决商业化锂离子电池安全性问题的一条有效途径。聚合物聚丙烯腈(PAN)耐热性高且电化学稳定性好,是一种有发展潜力的凝胶聚合物电解质骨架组分。本文首先指出了PAN为基体的凝胶聚合物电解质主要存在的问题;接着综述了几种当前存在的基于PAN基的凝胶聚合物改性的制备方法,包括聚合物基质改性法、无机纳米粒子复合改性法、离子液体改性法和制膜工艺改性法等,并对PAN基凝胶聚合物电解质的可持续性发展进行了展望。