锂离子电池电解液安全性的影响因素及改进措施

锂离子电池由于能量密度高、高电压和维护成本低等优点而被大家使用.但在使用它们的过程中存在燃烧、爆炸等安全问题.电解液是锂离子电池中最易燃的组分,所以其与锂电池的安全性息息相关.改进电解液是提高锂离子电池安全性的关键方法.首先探讨了影响锂离子电池电解液安全性的因素,然后提出了改善措施,主要包括添加阻燃剂和抗过充添加剂来降低风险.

调控电解液溶剂组分实现LCO/C低温18650电池循环寿命显著提升

低温18650电池的循环寿命一直是限制其发展的关键因素,为了实现长循环寿命与低温性能的兼顾,通过调控电解液溶剂组分,对比分析了不同电解液对电池倍率性能、高低温放电、荷电保持率、循环寿命、EIS阻抗变化等的影响。结果表明,电解液组分设计对电池性能有显著影响,通过低熔点的长链线性羧酸酯部分取代碳酸酯及短链羧酸酯,既可以实现较好的低温性能,同时又提升了高温稳定性。EP、PP的比例对于LCO/C电极体系循环稳定性有重要作用。其中溶剂组分EC+EP+PP(质量比2∶5∶3)具备最佳的综合性能,研制的LTB电池5C放电容量保持率达99.86%,-40℃/1C放电容量保持率达92.84%,循环1000次后低温-40℃/1C放电仍然达到初始低温放电容量的90%,常温循环1500次容量保持率达85%,低温-10℃循环500次容量保持率82.4%。

废电解液在湿法炼锌渣中回收金、银、锌的应用研究

锌电解过程产出大量的废电解液,废电解液酸性较强并含有多种金属离子,如直接排放会对环境造成严重污染。以废电解液和浓硫酸作为浸出介质,研究了采用酸浸—浮选工艺综合回收湿法炼锌渣中金、银、锌。以常规浸出工艺产生的浸出渣(老渣)为主要研究对象,考察了矿浆搅拌速度、废电解液用量、硫酸补加量、酸浸温度对金、银浮选指标的影响。结果表明:酸浸—浮选老渣闭路试验最终获得的精矿中金品位为10.16 g/t,金回收率为78.63%,银品位为1039.64 g/t,银回收率为74.72%,锌品位为40.64%,锌回收率为21.86%,酸浸液中锌回收率为60.15%;采用热酸浸出工艺产生的浸出渣(新渣)和现浸出过程产出的新鲜渣浆进行验证试验可获得较好的闭路试验指标。该方法可实现废电解液的循环利用,使渣中有价金属得到高效综合回收。

氯化镁-氯化铝-EMImBF_(4)/有机醚可充镁电池电解液

可充镁电池(RMBs)是下一代最具潜力的储能体系之一,电解液对RMBs的性能具有重要影响.本文通过将1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMImBF_(4))添加到MgCl_(2)+AlCl_(3)电解液(MACC)中,构建了一种MACC-EMImBF_(4)/有机醚(MACCE)可充镁电池电解液体系;采用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)、电化学交流阻抗谱(EIS)和恒流充放电曲线(GCD)等方法测试了MACCE电解液的电化学性能及全电池性能;并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对循环后的电极表面进行了分析.结果表明,EMImBF_(4)的添加有效改善了电解液的性能,MgCl_(2)-AlCl_(3)与EMImBF_(4)的最佳摩尔比为5∶1.MACCE电解液的离子电导率为3.94 mS/cm,Mg^(2+)沉积-溶出过电位为59 mV,库仑效率达97.5%以上,氧化稳定电位可达2.8 V(vs.Mg/Mg^(2+))且循环时间超过500 h.MACCE电解液在循环过程中可在Mg负极表面形成一层纳米颗粒层,有助于改善循环稳定性.MACCE电解液与正极材料Mo6S8的兼容性好,Mo6S8|MACCE|Mg全电池的放电平均比容量可达64.4mA∙h/g(12.88mA/g,0.1C),100次循环后比容量保持率可达73.2%.

磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TFP)电解液在锂–硫化聚丙烯腈(Li–PAN/S)电池中的应用展开了深入研究,以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度,研究了TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响,详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应.研究表明,磷酸酯基高浓度电解液在Li–PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性,通过优化TTE的稀释比例,提升了电池的倍率特性.对比基于TEP和TFP的电解液,发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能,而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分,导致不稳定的界面膜.以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上,放电比容量保持在1080.8 mA·h·g-1.

低温锂电池电解液的发展及展望

锂电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长以及成本低等优点,在便携式电子产品及电动汽车等领域得到广泛使用。然而,在低温条件下,充电困难、放电容量低和寿命短等问题极大地限制了其在低温环境中的应用。因此,探究锂电池低温失效机制并改善其低温性能势在必行。本文从电解液设计角度,总结了电解液对低温锂电池的影响及失效机制,着重介绍了提升锂电池低温性能的策略及机理。在低温条件下,变缓的锂离子扩散、激增的电池内阻、不稳定的电极/电解液界面和潜在的锂沉积等是造成锂电池性能衰退的主要原因。电解液工程(如优化电解液溶剂、锂盐和添加剂等组分)可以拓宽电解液的液程、构建稳定的电极/电解液界面和加快脱溶剂化速率,能够有效地改善锂电池的低温性能。此外,本文强调了低温高性能电解液设计需同时满足高的离子电导率、稳定的电极/电解液界面膜和快速脱溶剂化能力3个条件,为未来新型溶剂合成与电解液设计提供了理论指导。

基于方差补偿AKF-BP的电解液式测斜仪精度提升研究

电解液式测斜仪广泛适用于测量土石坝、面板坝、岩土边坡、路堤、基坑等结构物的水平位移监测。为消除环境温度变化和测量噪声引起的电解液式测斜仪测量误差,进行了传感器温度实验,并对硬件本身、工作环境、数据采集三种测量误差影响因素和温度变化影响因素进行详细分析,提出了一种基于方差补偿自适应卡尔曼滤波(AKF)和BP神经网络(BPNN)的精度补偿模型;结果表明,补偿后的电解液式测斜仪水平位移的均方误差相较于补偿前平均降低了80%以上,从而有效减少计算水平位移的误差,极大提升了电解液式测斜仪的测量精度,可应用于电解液式测斜仪实际工程。

室温钠-硫电池电解液的研究现状与展望(Ⅰ)

由于原料丰富、能量密度高和成本低,室温钠-硫电池的应用潜力很大。多硫化钠穿梭效应、硫和硫化钠电子电导率低、钠负极腐蚀和枝晶生长给该电池的实际应用带来了很大挑战。目前,研究人员聚焦于正极材料设计和电解液优化两方面来应对这些挑战。近年来,关于室温钠-硫电池电解液改性的研究众多,但不同改性策略的优化机理和电解液的设计原则有待总结。综述近期室温钠-硫电池电解液的研究。在分析酯类和醚类电解液充放电机理的基础上,回顾并总结酯类、醚类电解液及添加剂优化改性的研究,着重探讨优化改性的具体机理。展望室温钠-硫电池电解液的研究方向。

锂氧电池有机电解液的研究进展

随着消费类电子产品和新能源汽车产业的迅速发展,传统的锂离子电池已经不能满足日益增长的能源需求。为了应对这一挑战,许多高比能电池被提出和研发。其中,锂氧电池以其超高的能量密度引起了广泛的关注,但其可逆性较差问题严重限制了锂氧电池的进一步发展。在锂氧电池中,电解液是一个重要的组成部分,其组分和配比对电池的放电容量、倍率性能和负极稳定性等方面具有至关重要的影响。本文以电解液的组分为线索,对锂氧电池有机电解液的发展历程以及最新研究成果进行了梳理和总结。同时,对于降低过电势和抑制电解液分解的展望,也为锂氧电池的未来发展指明了方向。

锂离子电池电解液灌装阀的研发及应用

作为新能源汽车的核心元件,锂离子电池的稳定性和可靠性对于新能源汽车的可持续发展至关重要。由于锂离子电池的电解液由具有极高挥发性的有机碳酸酯溶剂和强腐蚀性的六氟磷酸锂或三元锂构成,如何在电解液的灌装环节确保精确一致的电解液的注液量和操作的安全性就成为了被关注的热点问题。文中主要针对在电解液灌装环节现有的国内外控制技术进行了较为系统的分析和比较。在此基础上,为解决锂离子电池电解液在灌装环节的难题而研发的膜塞阀,从结构特点、研发历程和工业化应用情况进行了详细的介绍。产品特性测试数据和工业化应用结果表明:研发的膜塞阀相比于其他灌装阀具有耐腐蚀性、高效密封、即时检漏和快捷检修等优点,能逐步实现对国外阀门的替代,对提升锂离子动力电池的性能和安全性、降低生产成本,促进国内新能源汽车的健康快速发展有重要意义。

锂硫电池电解液多功能添加剂:作用机制及先进表征

锂硫电池作为一种新型清洁能源存储转化装置具有高理论比容量、环境友好等优点,是现如今储能领域中的重点研究对象。但电池充放电时氧化还原反应动力学缓慢及长链多硫化锂的穿梭效应影响电池循环寿命。电解液是锂硫电池的重要组成部分,在充放电过程中肩负着离子转移和电子传递的作用。近年来,锂硫电池多功能电解液添加剂的研究脱颖而出,在电解液中引入添加剂可实现催化多硫化锂转化反应、保护金属锂、调控界面等功能。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了利用电解液添加剂提升电池充放电反应动力学和抑制多硫化物穿梭效应的策略,着重介绍了无机共盐、有机含硫、有机含氟、有机含硒/碲添加剂,重点分析了上述添加剂对多硫化物调控的作用机制。在探究电池内部的反应机理方面,介绍了多种具有实时性和精准性的原位表征仪器在锂硫电池中的应用。综合分析了锂硫电池电解液多功能添加剂的研究进展,针对多种类型添加剂的作用机制进行讨论;指出原位表征技术对揭示催化机理和设计功能添加剂的指导作用,并对锂硫电池电解液添加剂未来发展方向进行展望。

离子液体复合树脂的制备及其在镍电解液除锌中的应用

针对镍电解液中杂质锌的选择性分离困难,制备了一种咪唑基离子液体复合树脂。对复合树脂吸附锌氯配合离子的平衡、动力学和热力学特性、吸附选择性以及pH值和温度对锌吸附率的影响进行研究。结果表明,吸附符合Freundlich等温模型,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附过程为放热过程温度越低时吸附率越高,树脂对锌表现出了优异的选择性,低pH值的溶液条件更有利于树脂吸附锌。离子液体复合树脂对锌的饱和吸附量可达62.83 mg/L。使用该树脂处理实际镍电解液中的杂质锌,移除率最高可达到97.28%,树脂经重复再生6次后仍然能达到85%以上的锌移除率。

含CaF_(2)与SrF_(2)的电解液对医用AZ31镁合金生物活性涂层的影响

通过微弧氧化技术,采用含CaF_(2)与SrF_(2)的磷酸盐电解液制备多种镁基生物活性涂层,对电解液和涂层进行膜层生长研究、微观形貌表征、性能测试。结果表明:相比仅含有主盐Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、KOH的电解液,含Na_(3)PO_(4)·12H_(2)O、KOH、CaF_(2)、SrF_(2)的电解液所制备样品的亲水性、耐腐蚀性更好,且生物元素Ca、Sr、F含量更高;电解质的不同引起样品电导率的变化,最高电导率的电解液有最高的反应电压,其制备的膜层具有最高的孔隙率、粗糙度和最大的膜层厚度;膜层主要相均为Mg和MgO,F在膜层中以未溶解的CaF_(2)、MgF_(2)的形式存在。

低阻抗电解液添加剂二氟磷酸锂的研究进展

在锂离子电池电解液添加剂中,二氟磷酸锂(LiDFP)可改善电池多方面的性能,尤其是其出色的低阻抗效果受到高度关注。综述了LiDFP在调节固体电解质界面膜(SEI)阻抗,改善电池低温性能、倍率性能和高温稳定性等方面的研究进展,介绍了LiDFP在实际应用中存在的问题和解决方案。阐述了LiDFP的作用机理,并对低阻抗电解液添加剂的开发进行了展望。

锂离子电池硅基负极电解液添加剂研究进展:挑战与展望

随着新能源和动力系统应用的日益成熟,锂离子电池在未来必将发挥越来越重要的作用,高比能电池已经成为当前研究的热点,并不断提出更高的性能要求。具有超高理论能量密度的硅材料被认为是缓解电动汽车行业里程焦虑的新一代负极材料,预示着未来几年将是硅基负极锂离子电池产业化应用的黄金时期。然而,硅在脱/嵌锂过程中会反复收缩膨胀(体积变化率约为300%),致使负极材料粉化、脱落,进而失去电接触,造成负极材料的失活;其次,循环过程中不断的体积变化会对其表面固体电解质界面层造成持续不断的破坏,因此难以形成稳定的固体电解质中间相(SEI)膜,这导致大量活性锂和电解液的消耗,最终导致容量快速衰减。本综述旨在从电解液添加剂在SEI形成和修饰、Lewis碱中和、溶剂化调控等作用机理角度对硅基负极界面恶化方面所面临的挑战进行分析,并重点介绍硅基负极电解液添加剂的最新成果。此外,通过对氟、硅烷、酰胺、氰酸酯等官能团构效关系方面的深入讨论和比较,本综述还深入研究了电解液添加剂的设计问题,以激发读者的新思路和新想法,协助读者识别或者设计合成适用于硅基负极的电解液添加剂,为高比能电池的发展铺平道路。

电解液改善锂离子电池低温析锂研究进展

锂离子电池作为便携式电子产品和电动汽车的“心脏”,在推动人类社会的无化石燃料化中发挥着至关重要的作用。然而,在低温条件下(0℃及以下)充电时,锂离子电池电极极化急剧增大,导致了严重的析锂问题。通过合理设计低温电解液,降低低温充电时电极极化,并构建稳定的电解液-电极界面,可以有效遏制析锂及其对锂离子电池带来的不利影响。本文首先阐释了低温下锂离子电池析锂的形成机制,并指出低温电解液的设计是改善锂离子电池低温析锂行为的有效途径。接着,本文进一步介绍了缓解低温析锂问题的几种电解液设计策略,包括降低去溶剂化能垒的弱溶剂化电解液和共嵌入电解液、衍生低阻抗固态电解质界面膜(SEI)的局部高盐电解液以及钝化析锂的羧酸酯基高盐电解液,同时比较了这些策略的优劣势。最后,结合现有研究成果,展望了电解液调控低温析锂行为的未来研究方向,提出了发展实时析锂预警方法、采用实用化条件评估电解液抑制低温析锂能力以及设计兼顾电化学动力学和界面稳定性的高比能硅碳负极用低温电解液,以望实现低温锂离子电池的高容量发挥和长循环寿命。

超低温铝电解电容器电解液的制备及其应用

以制备工作下限温度为-55℃的超低温铝电解电容器电解液为研究目的,通过对二元混合溶剂的凝固点的分析以及对溶质和添加剂的选用,将各种物质进行正交实验、优化配制技术。制备出的电解液的冰点低于-55℃,闪火电压(Us)≥496 V。将该电解液应用于规格为400 V,10μF的铝电解电容器,对电容器进行低温特性、高温负荷和高温耐久试验。结果表明,该电解液制备的电容器可在-55~105℃的环境下工作至少5 000 h。

基于专利情报分析的锂离子电池用低温电解液的发展现状和研究进展

锂离子电池已在移动设备、电动交通工具和储能系统等领域得到广泛应用,随着信息化与军事现代化建设的快速发展,锂离子电池的使用需要适应更宽的工作温度区间,因此,开发能够在低温条件下稳定工作的锂离子电池,可以满足在高寒地区、两极地区,以及高空和近太空等区域对能量储存及释放的需求。电解液作为锂离子电池的一个重要组成部分,在电池中承担着锂离子的传输、在正负极界面生成固体电解质膜等重要作用,其低温性能会很大程度上影响锂离子电池的低温性能。由于电解液的优化在实际应用中更易于操作和实现,因而已成为该领域的研究热点。本文首先介绍了锂离子电池用低温电解液的研究现状和存在问题,然后从与市场和产业关系更为密切的锂离子电池低温电解液的相关专利申请入手,分析了其总体申请情况以及电解质盐、溶剂和添加剂等各技术分支的研究进展,并对重点申请人进行了分析,最后指出了国内创新主体在专利布局方面的不足之处,并给出了建议,为锂离子电池用低温电解液领域的研究提供参考。

超级电容器电极材料及电解液的研究进展

为应对环境污染造成的气候变化,中国提出碳达峰、碳中和目标。为实现这一目标,有必要使用新工艺、新设备来改善传统能源造成的温室气体排放。作为介于传统电容器和化学电源之间的一种新型储能器件,超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、温度范围宽和绿色安全等优点,已经广泛应用到电子设备、智慧电网和储能等领域,有效地起到了碳减排作用。电极材料和电解液是构成超级电容器的主要组成部分,也是影响超级电容器性能的关键因素。综述了超级电容器在电极材料及电解液方面的研究进展,并详细介绍了对它们的优缺点,展望了其未来发展趋势。

钠离子电池电解液添加剂的研究进展

随着锂离子电池价格的显著上涨,低成本、高能效的钠离子电池引起了广泛关注。电解液作为连接钠离子电池正负极材料的桥梁,具有至关重要的作用。针对不同电极材料构建适合的电解液体系,可以有效地提升钠离子电池的首次库伦效率、循环稳定性以及倍率性能。阐述了各类电解液添加剂在钠离子电池体系中的研究进展,并探讨了界面膜的形成机理;对未来电解液添加剂的研究方向进行了展望。