LiFePO_4基高功率锂离子电池

LiFePO4是近年来刚刚发展起来的一种新型锂离子电池正极材料，具有安全性能好、循环寿命长、环境友好、价格便宜等优点，被认为是最有前途的新一代锂离子电池正极材料，在动力电池和高功率电池等领域将有着广阔的应用前景，所以磷酸铁锂材料和电池已成为国内外电源界研究和开发的热点。

氮化碳包覆LiNi_(0.9)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_(2)正极用于高能量密度和长寿命锂电池

高容量的富镍层状氧化物是二次锂基电池系统中很有前途的正极材料。然而,其较差的离子导电性和电极/电解液界面处的副反应导致其倍率和循环性能不理想。本文利用离子导电率优异的二维材料gC_(3)N_(4)对富镍材料LiNi_(0.9)Co_(0.05)Mn_(0.05)O_(2)实现均匀包覆,包覆层gC_(3)N_(4)可有效抑制富镍材料寿命过程中的结构退化和晶间裂纹,并阻止活性材料与电解液的直接接触,从而稳定电极/电解液界面,防止副反应的发生。此外,g-C_(3)N_(4)的包覆增强了表观锂离子扩散系数方面的锂脱/嵌动力学,所合成的包覆材料在3~4.5 V、1 C下循环200次后的容量高达175.2 mAh/g,而在5 C下仍能获得154.3 mAh/g的可逆容量,大大优于未包覆材料性能表现。本研究为构建具有优异综合性能的高镍三元金属氧化物正极超薄界面层提供了新思路。

新型复合共沉淀法制备高能量/高功率型锂离子二次电池用5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能

在传统的固相法的基础上开发了新型复合共沉淀法制备LiNi0.5Mn1.5O4材料.新型复合共沉淀法采用(NH4)2CO3和(NH4)2C2O4共同作为沉淀剂,通过控制共沉淀反应条件,得到了具有均匀球形形貌的沉淀物颗粒.再通过与饱和氢氧化锂溶液的水热反应及高温反应,最终制备出具有球形次级形貌和纯相尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4材料.电化学测试表明,制备的LiNi0.5Mn1.5O4具有优异的电化学性能,其初始容量达到了141.4mAh·g-1.在0.3C、1C和3C倍率下经过200次循环后的容量分别为136.0 mAh·g-1(96.3%)、128.6 mAh·g-1(94.4%)和113.9 mAh·g-1(91.1%).通过高温反应及特殊的冷却处理,LiNi0.5Mn1.5O4在4.0 V低压区平台的容量损失得到了有效抑制.更重要的是,通过控制合成过程中的关键步骤,可实现半定量化控制材料结构中的原子有序排布程度,进而得到具有高能量密度和高功率密度的两种LiNi0.5Mn1.5O4材料,其能量密度和功率密度分别达到了648.6 mWh·g-1和7000 mW·g-1以上.

采用Li_4Ti_5O_(12)负极材料的高功率低电压锂离子蓄电池

混合动力车需要一种可高倍率放电、长寿命和安全的化学电源,但是现行的锂离子蓄电池的安全性和循环寿命尚不能完全满足要求。研制一种采用钛酸锂负极的低电压锂离子蓄电池体系,正极材料采用三元材料或磷酸铁锂。该类低电压锂离子蓄电池具有2.4V或1.8V的电压,比能量50～70Wh/kg,可以在30C倍率放电。而且这种采用钛酸锂负极的低电压锂离子蓄电池显示了良好的循环稳定性和安全性。因此,这种高功率低电压锂离子蓄电池适合于混合动力车等动力应用。

高功率磷酸铁锂电池老化筛选工艺研究

高功率锂离子电池广泛应用于电动工具、启停电源等领域,是锂离子电池领域重要的研究方向。高功率电池具有自放电率高、放电倍率大的特点,内阻与自放电率的不一致在高功率电池组中会被放大,为了避免不良品高功率电池影响电源系统性能,需要准确高效地识别单体电池自放电、内阻等异常。研究了不同老化与筛选制度对电池筛选的准确性以及对电池性能的影响,并提出了充分老化后进行大倍率放电再进行自放电筛选的方案。

锂离子电池正极材料Li_(0.99)Y_(0.01)FePO_4的制备

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,它的理论容量为170mAh/g。具有价格便宜、环境友好、无毒、无吸湿性、热稳定性好等优点,越来越受到人们的重视。但是由于LiFePO4的室温电导率低,影响了它的实际应用,为改善其电导率低的问题,本文采用固相法掺杂稀土元素Y合成Li0.99Y0.01FePO4,结果表明,掺杂后材料具有良好的电化学性能,其室温初始放电容量为129.9mAh/g,循环15次后几乎没有衰减。

锂离子电池正极材料LiFePO_4的密度泛函研究

采用密度泛函(B3LYP)方法计算锂离子电池正极材料LiFePO4/FePO4,净电荷和共价键级的计算结果都表明磷氧原子间作用力最强,锂氧原子间作用力最弱,有利于Li离子在晶格中的自由移动.以Li/LiFePO4锂离子电池的平均电压为3.2 V,和实验值3.4 V基本一致.态密度分析表明FePO4和LiFePO4都是典型的半导体,O原子轨道主要贡献总态密度靠费米能级价带一侧,Fe原子轨道主要贡献总态密度靠费米能级导带一侧.

混合电动汽车用高功率型锂离子电池

研制了 40Ah混合电动汽车 (HEV)用高功率型锂离子动力电池。放电测试结果显示 :电池大电流输出能力良好 ,最大脉冲功率达 898W /kg。电池循环 2 0 0次 ( 2 5℃ ,1C)的容量保持率大于 90 % ,表现出优异的循环性能 ;电池 -2 0℃与 5 5℃的1C放电容量分别为常温下的 96 63 %和 10 3 % ,具有良好的温度适应能力。安全测试显示

不同导电添加剂的协同效应对高功率锂离子电池性能的影响(英文)

讨论了两种具有形貌代表性的导电添加剂:球形的炭黑(SP)和纤维状的气相生长炭纤维(VGCF)对锂离子电池性能的影响。结果表明,使用SP作为导电剂的电池容量高于使用VGCF的电池,SP可有效地协助锂离子电池容量性能的发挥。同时,前者在较高电流放电条件下的倍率性能也明显优于后者。当分别将50%质量分数的两种添加剂组成复合导电剂时,在相同添加量条件下,所得复合导电剂的性能优于单独使用的炭黑导电剂,电池表现出更高容量性能和更好的倍率性能。这是由于SP和VGCF不同的形貌结构使两种导电添加剂表现出了良好的协同效应,从而使电池性能获得进一步提高。使用更高容量的商用化10 Ah和50 Ah电池进一步验证以上结论。

高功率锂离子蓄电池制备与性能研究

以尖晶石锰酸锂为正极材料,制备了混合动力汽车(HEV)用8Ah高功率锂离子蓄电池,电池容量、质量及荷电保持性能一致性良好。性能测试结果表明:单体电池25.0C持续放电比功率达到1517W/kg;-30℃下1.0C放电容量是25℃下的90%;室温循环700周容量保持87%;电池在针刺、挤压和短路的情况下,不爆炸,不起火,具有较好的安全性;室温下电池循环过程中充放电效率接近100%,而高温下只有97%;高温下电池的充电容量和放电容量比室温下衰减快,而在充电过程中高温充电容量的变化比室温下复杂得多。

高功率锂离子电池电解液中导电锂盐的新应用

高功率型锂离子电池是当前电源研究领域的重点和热点,电解液是提高电池功率特性的关键。着眼于电解液中导电锂盐的研究现状,介绍了几种有应用前景的功率型新型锂盐,另外总结了锂盐溶于非水有机电解液之外的其他新应用,如锂盐的混合使用、锂盐用作添加剂以及锂盐与离子液体的配合使用等,从更宽的视角对锂离子电池电解液导电锂盐的合成及应用进行了综述。

锂离子电池正极材料LiFePO4的进展

近二十年来，便携式电子产品日益普及以及电动工具、电动汽车技术的迅速发展，对高比能、高比功率及高安全的电源需求更加迫切，这极大地推动了高比能电池的研究和开发。目前市场上占主导地位的二次电池体系主要是锂离子电池、氢镍电池、镉镍电池和铅酸电池。其中，锂离子电池市场正在逐渐扩大，冲击着其它二次电池的市场，并已经在移动通讯电池市场上居于主导地位，其应用范围还逐渐扩展到各种动力设备，如：便携式电动工具、电动汽车（EV、PHEV和HEV）及航天领域。从目前的市场预期分析，锂离子电池的销售在一段时间内将维持直线上升的趋势，

大容量磷酸铁锂体系高功率电池的设计研究

具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料以其高安全性、低成本、长循环寿命等特点广泛应用于混合动力(HEVs)汽车及插电式混合动力(PHEVs)汽车等动力电池领域。选用了磷酸铁锂(LiFePO_4)/中间相碳微球作为动力电池的正负极材料体系,探讨了电极配方、制备工艺(碳基涂层铝箔)、电解液体系及集流结构设计对电池倍率及循环性能的影响。制备50 Ah磷酸铁锂功率型动力电池,进行了电化学及安全性能测试。

高功率锂离子电池的研制及快充性能

研制额定容量5Ah的高功率LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2三元正极材料锂离子电池,对比陶瓷隔膜与普通隔膜对电池倍率性能的影响,并研究电池的快速充电性能、高倍率循环性能及安全性能。相比普通隔膜,陶瓷隔膜可提升电池的倍率性能。采用陶瓷隔膜制备的电池最高可进行200A(40C)放电(3.0-4.1V),放电容量可达4A时的75.2%,而采用普通隔膜的电池仅为16.3%。陶瓷隔膜电池50A充电的恒流比达到87.0%,具有良好的快充性能;以20A在3.0-4.2V循环1000次,容量保持率为85.2%,且循环后负极表面无析锂,表明电池具备20A的长期高倍率循环能力。在过充、过放、短路及针刺实验中,电池未起火、爆炸.

FePO_4的制备及其在锂电池中的应用

采用不同的方法制备磷酸高铁 ,对其在锂金属二次电池中的充放电比容量进行测定 ,研究不同煅烧温度对其性能的影响 .通过机械研磨的方法 ,获得高比容量的 Fe PO4样品 .在电流密度为 0 .13m A· cm-2 时 ,首次放电比容量达 132 .0 m A· h· g-1.通过实验证明 ,结晶状磷酸高铁也可以获得具有与无定形磷酸高铁相近的充放电容量 .该方法提供一种原料价格低廉、制造简单和充放电容量高的正极活性材料 。

高功率圆柱形锂离子动力蓄电池的研制

成功研制了混合电动汽车(HEV)用高功率圆柱形锂离子动力蓄电池。蓄电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,中间相碳微球(MCMB)作为负极材料。重点研究了蓄电池的功率特性、循环性能、安全性及其他电化学性能。结果表明,蓄电池10C放电时持续放电功率达到640W·kg-1,而脉冲功率达到1048W·kg-1,蓄电池1C充放电循环350周的容量保持率大于90%,在-20℃与55℃下1C放电容量分别为常温25℃下的86%和95%,蓄电池在过充、短路的情况下,不爆炸,不起火,具有较好的安全特性。

锂离子电池高电压正极材料LiNiVO_4的合成与表征

通过流变相反应法成功合成了LiNiVO4.利用热重-差热分析、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和粒度分析对产物进行了表征;采用循环伏安技术评价了其电化学性能.结果表明,利用流变相反应法在500℃即可制备纯相的LiNiVO4产物.与常规的固相反应产物相比,流变相产物表现出了较小的晶胞常数和颗粒尺寸,其中600℃的流变相产物具有良好的循环伏安特性.

高功率化学电源体系发展及军事应用分析

在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放电领域的进展进行了梳理,包括锂离子电池、钠离子电池、赝电容电容器、离子型电容器(锂/钠/钾离子等)、铅炭电池等,分别从电极材料、电解质调控和电池结构等角度出发,重点分析了当前影响各电源体系在其功率性能方面的发展瓶颈、能力水平以及亟待突破的关键技术,并对其在低温启动、动力供电和脉冲响应等军事应用领域及所增益效能进行了分析研究。综合分析表明,针对不同的应用场景,为进一步遴选性能更好、更匹配的化学电源体系服务于装备的迭代升级和应用创新,通过构筑高稳定性和导电性的电极材料,宽温域、高电导率的电解质材料和改良电池结构从而减小内阻的途径,显著提升功率性能,并明确提出高功率电池存在最佳工作区间和最优工作策略的问题,尤其是在大电流充放电和脉冲工况下,这对于后续如何根据实际工况用好电池具有借鉴意义。有望在提升各化学电源体系的功率性能的同时,以最佳的系统管控方法和应用策略进一步提升电池的循环寿命、能量转换效率、安全性和可靠性,获得满足市场所需和军民急用的高功率电源产品。

影响高功率锂离子电池性能的因素

1引言锂离子电池在应用层面相对于其他种类电池具有电压高、比能量高、循环性能好等优点,而随着现代锂离子电池关键材料的研究发展和电池制备工艺的不断成熟与优化,加速扩展了锂离子电池的应用范围,针对高功率锂离子电池的比功率、比能量、循环性能及安全性能也在稳步提高。

LiPF_6/LiFSI混合盐在高功率锂离子电池中的应用

将传统锂盐六氟磷酸锂(LiPF_6)与新型锂盐双氟代磺酰亚胺锂(LiFSI)混合作为高功率锂离子电池电解液的导电锂盐,可充分发挥LiFSI离子导电性好、不易水解的优势,相比传统的LiPF_6电解液,混合锂盐电解液应具有更好的功率特性和化学稳定性。利用恒电位极化法、循环伏安法及交流阻抗谱等电化学测试手段,详细研究了(LiPF_6/LiFSI)/(EC+DMC+EMC)(质量比1∶1∶1)电解液在以LiFePO_4为正极的锂离子电池中的电化学性能。结果表明,适量LiFSI的加入能明显提高电解液的电导率和Li+迁移数,改善LiFePO_4电极Li+嵌入/脱出反应的可逆性并降低电极界面阻抗。18650型全电池的倍率放电结果表明,在大倍率放电情况下,混合盐电解液表现出明显优于纯LiPF_6电解液的性能。