锂离子电池用“三明治”型Si/Fe/Si薄膜负极材料的制备及其性能

采用磁控溅射法在铜箔集流体上沉积得到了具有“三明治”结构的Si/Fe/Si薄膜.高分辨率透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)分析表明,该薄膜为非晶态.扫描电镜(SEM)和能量散射X射线能谱(EDXS)结果表明,该薄膜循环前总厚度为3.2"m,循环200周后体积膨胀率为265%.在1.5-0.005V(vsLi+/Li)和0.1mA·cm-2条件下,该薄膜电极首次吸锂量为1.85mAh·cm-2,70周后放锂量达最大值0.84mAh·cm-2,200周后放锂量仍维持在0.55mAh·cm-2,为最高放锂量的66%.惰性材料铁的加入一方面提高了薄膜的导电性和电极的面积比容量,有效抑制了电压滞后效应;另一方面有效抑制了活性物质硅的体积膨胀,保持了薄膜较好的循环充、放电性能.

亚微米Li4Ti5O12材料的电化学性能研究

应用改进固相合成法制备亚微米Li4Ti5O12锂离子电池材料.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和激光粒度分析分别显示:物相单一且粒度均匀,D50为0.886μm,属于亚微米级材料.合适的粒度和分布使得该材料展示出优良的电化学性能,以其装配的半电池中,0.1C首次放电容量为165 mAh/g,5C时放电容量可达107 mAh/g,10C时仍可达到54 mAh/g.

锂离子电池气胀原因探讨

综合使用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、SEM、气相色谱-质谱及电化学阻抗谱(EIS)等实验方法,研究软包装锂离子电池在过充电、过放电和长期浮充电等滥用条件下发生气胀的行为及成因。当过充电电池负极的w(Co)>0.1%时,气体中存在较多的烷烃类成分等,说明过充电导致正极的分解以及Co对负极表面固体电解质相界面(SEI)膜的破坏和再修复,从而导致产气;当过放电电池正极的w(Cu)>0.2%时,气体中CO_(2)体积分数超过50%,说明过放电导致SEI膜分解以及Cu沉积;浮充电导致电池鼓胀,负极的w(Co)>0.1%时,气体中存在较多的烷烃类成分等。

软包锂离子电池电解液保持量对性能影响研究

锂离子电池制备过程中对电解液保持量的合理控制是保证电池循环寿命非常关键的工艺步骤。研究了电解液的注入量、化成压力与电解液保持量的关系以及电解液保持量对电池循环性能的影响。结果表明:在特定的材料体系下,电解液的注入量与电解液的保持量呈正相关,当电解液注液量足够时,注入量为1.60 g/Ah以上时,电池0.7 C下充放电循环500次后,容量保持率大于80%。在此基础上,通过调节化成工艺参数,当化成压力为2.2 MPa,保持量大于1.56 g/Ah时,0.7 C下充放电循环1000次后,容量保持率大于80%,同时,随着注入量的增加,电池循环失效的概率也会降低。

锂离子电池正负极材料对低温充放电性能影响

分别采用通过降低材料粒径和碳包覆方式优化后的正负极材料,使用扫描电镜表征钴酸锂和石墨的形貌,通过控制变量法制备四种方案的电池样品,对其电化学阻抗和低温下充放电曲线、循环曲线、容量微分曲线及析锂情况等进行分析。结果表明,适当减小钴酸锂材料粒径和碳包覆改性石墨都是优化锂离子电池正负极材料的方式,二者搭配使用能够改善锂离子电池低温性能。优化正极材料对低温放电性能改善效果明显,优化负极材料对低温充电性能改善效果明显。正极与负极材料活性不匹配或材料与使用条件不匹配会引起电池性能缺陷。

锂离子电池铝极耳转镍后的热行为研究

以软包锂离子电池为研究对象,采用红外热成像法,研究了铝极耳转镍电池与未转镍电池在不同倍率放电过程中的热行为差异;通过循环测试柜研究了其倍率性能和循环性能差异;通过数字型微欧计研究了其接触阻抗的差异。研究结果表明:相比未转镍电池,经过铝转镍处理的电池接触阻抗小,极耳处和电池主体的放电温升更低且分布更均匀,同时其倍率性能更好。随着放电倍率增大,这些改善效果更为明显。例如,在2 C放电结束时,未转镍电池放电容量保持率为84.1%,正负极耳处温差为15℃;而转镍电池放电容量保持率为89.3%,正负极耳处温差为1℃。

极片层数对锂离子电池性能的影响

锂离子电池客户一般给定电池尺寸及性能要求,针对不同的性能需求,电池生产商有不同的设计思路。针对同一型号电池,采用17层和15层极片两种不同设计思路,以相同工艺制备电池,研究电化学性能、安全性能及循环性能的差异。17层和15层极片电池在性能上各有优缺点:15层极片电池在质量、制造良率和低温性能等方面有优势;17层极片电池在内阻、倍率性能、安全性能、高温性能和电化学阻抗等方面有优势;两种电池的循环性能没有明显差异。

氧化还原媒介体分子调控锂-硫电池硫正极性能研究进展

锂-硫(Li-S)电池具有较高的理论比容量(约1 675 mAh·g^(-1))和能量密度(约2 600 Wh·g^(-1)),被认为是继锂离子电池之后最有前途的下一代高能量密度电池.Li-S电池在实现产业化之前需要克服硫正极诸多技术瓶颈,主要有硫的导电性差、多硫化物的穿梭效应与硫电极体积膨胀等.本文着重梳理了氧化还原媒介体分子在硫正极改性研究上的进展,并对硫正极的未来发展趋势进行了展望.