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对甲基苯磺酸钠掺杂聚吡咯/二氧化钛纳米管阵列全电池的电化学储锂性能

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硅酸盐学报 2019年第4期47卷 508-513页

作者：廖启书代志鹏侯宏英刘显茜姚远李栋栋余成义昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学机电工程学院昆明650093

采用电化学方法制备了对甲基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯(TsONa/PPy)锂离子电池正极材料和二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NT)负极材料。利用扫描电子显微镜和X射线能量色散光谱仪研究了样品的微观结构及形貌,并进一步组装成全电池,利用恒流充–放... 详细信息

采用电化学方法制备了对甲基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯(TsONa/PPy)锂离子电池正极材料和二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NT)负极材料。利用扫描电子显微镜和X射线能量色散光谱仪研究了样品的微观结构及形貌,并进一步组装成全电池,利用恒流充–放电和循环伏安(CV)技术测试了其电化学性能。结果表明:对甲基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯正极材料是由直径为3μm左右的微球组成,二氧化钛负极材料则呈现三维有序纳米管阵列形貌,两种电极材料的表面皆凸凹不平;由二者组成的全电池首次放电比容量约为105 mA·h/g,经过50次循环后,可逆放电比容量仍保持在65 mA·h/g,表现了良好的循环稳定性,此外还表现了良好的倍率性能。

关键词：对甲基苯磺酸钠聚吡咯二氧化钛纳米管阵列全电池

正硅酸乙酯对高电压镍锰酸锂基全电池电化学性能的影响

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应用化学 2020年第11期37卷 1301-1308页

作者：蔡敏吴春燕谢贻顺班贵赖飞燕黄小英张晓辉广西民族师范学院化学化工学院广西崇左532200 贺州学院材料与化学工程学院广西贺州542899

为了提高镍锰酸锂全电池的电化学性能,本文采用物理混合的方法在负极浆料中加入正硅酸乙酯(TEOS),并按m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100、5∶100、10∶100、16∶100、20∶100的比例进行搅拌混合。以镍锰酸锂为正极,石墨为负极,组装成502030型软... 详细信息

为了提高镍锰酸锂全电池的电化学性能,本文采用物理混合的方法在负极浆料中加入正硅酸乙酯(TEOS),并按m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100、5∶100、10∶100、16∶100、20∶100的比例进行搅拌混合。以镍锰酸锂为正极,石墨为负极,组装成502030型软包装锂离子电池,并对该电池进行恒流充放电和内阻等测试。测试结果显示,0TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100)样品的电池内阻为159 mΩ,循环200圈后,容量保持率为52.6%,放电比容量为46 mA·h/g;16TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=16∶100)样品的电池为105 mΩ,65.7%和62.9 mA·h/g。实验结果表明:通过物理混合的方法在负极浆料中加入TEOS,有利于在负极表面形成结构稳定的人工固体电解质膜(SEI膜),提高镍锰酸锂材料的循环和倍率性能。

关键词：锂离子电池镍锰酸锂正硅酸乙酯全电池电化学性能

电压区间对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/MCMB全电池性能的影响

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北京化工大学学报（自然科学版） 2020年第2期47卷 67-73页

作者：沈进冉周淑琴赵佳顺官亦标中国电力科学研究院有限公司北京100192 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 中国电力科学研究院有限公司新能源与储能运行控制国家重点实验室北京100192

以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)为正极、中间相碳微球(MCMB)为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明:以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截... 详细信息

以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)为正极、中间相碳微球(MCMB)为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明:以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截止电压下全电池的循环性能更加稳定;在2.8~4.3 V电压区间下,NCM811/MCMB全电池不但具有高的比容量,同时还具有良好的循环性能和充放电可逆性。

关键词：三元材料中间相碳微球全电池电压区间电化学性能

Sn-Fe基负极的制备、性能优化及其在全电池/固态电池中的应用探索

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Sn-Fe基负极的制备、性能优化及其在全电池/固态电池中的应用探索

作者：林祚鹏华南理工大学

学位级别：硕士

锡基负极材料具有较高的理论比容量、适中的嵌-脱锂电位和低廉的价格,是最具前景的锂离子电池高性能负极材料之一。同时,锡基负极也是最早实现商用的非碳负极材料。2005年,Sony公司推出了以非晶Sn-Co-C三元合金为负极的“Nexelion”电池... 详细信息

锡基负极材料具有较高的理论比容量、适中的嵌-脱锂电位和低廉的价格,是最具前景的锂离子电池高性能负极材料之一。同时,锡基负极也是最早实现商用的非碳负极材料。2005年,Sony公司推出了以非晶Sn-Co-C三元合金为负极的“Nexelion”电池,其较同型号石墨负极锂离子电池体积比容量提升了30%,但300次循环后的容量保持率仅为60%。此外,近年来,市场对高能量密度和高安全性的锂离子电池的需求越来越大,因此采用具有宽电化学窗口、低可燃性和低挥发性的固态电解质匹配高性能负极材料得到的全固态电池是未来锂离子电池的重要应用方向。本文分别采用高能球磨和磁控溅射制备出了两种高性能Sn-Fe(-C)负极材料,并以Li-Sn合金为新型填料改性聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质;进而分别研究负极材料在液态、固态半电池/全电池中的电化学性能。采用球磨法制备的Sn-Fe-C负极材料中的主要活性相为SnFe和Sn,它们均匀分布在石墨基体上。该Sn-Fe-C负极材料的首次库仑效率为80.1%,在200 mA g电流密度下的可逆比容量为627.9 mA h g,900次循环后的容量保持率为85.6%。采用磁控溅射法制备的Sn-Fe-C/C分层复合薄膜负极较Sn-Fe薄膜具有更高的循环稳定性和库伦效率。Sn-Fe-C/C负极在400 mA g的电流密度下循环200次的容量保持率为98.1%。同时复合薄膜负极也具有较好的大电流循环稳定性,在2 A g的电流密度下循环800次后的可逆比容量为608.3 mA h g。为了提高球磨法制备Sn-Fe-C粉体负极材料的大电流循环稳定性,对其电极涂覆工艺进行了优化。通过在浆料中分别加入高性能导电剂单壁碳纳米管(SWCNTs)和粘结剂添加剂丙烯腈多元共聚物(LA)后,该负极在1 A g的电流密度下的循环稳定性均得到显著改善。加入SWCNTs后在600次循环后的容量保持率由24.2%提升至76.6%。而添加LA后,1000次循环时容量保持率高达98.4%。当同时添加SWCNTs和LA时,负极在2 A g的大电流密度下的可逆比容量为443.6 mA h g,循环800次后的容量保持率为77.8%。进一步将Sn-Fe-C粉体负极材料与商用LiFePO(LFP)正极材料组装全电池测试后发现,电压窗口对电池的循环稳定性、可逆容量和库仑效率有很大影响。其中,当电压区间设置为2.35-3.35 V时,全电池在200 mA g电流密度下循环后50次后,负极的稳定比容量为496.4 mA h g,在1 A g的电流密度下稳定循环350次后负极的放电比容量为293.7 mA h g,库伦效率保持在99.45%。以LiSn合金为填料对PEO基电解质进行了改性,PEO中的结晶相含量明显减小,当添加量为10 wt.%时,复合固态电解质PEO-LiSn在40℃下的离子电导率可达1.0×10S cm。将PEO-10%LiSn分别与Sn薄膜、SnO薄膜和Sn-Fe薄膜负极进行了固态半电池的组装,其中Sn-Fe负极材料的循环稳定性最好,这说明合金化提高Sn基材料循环稳定性的方法在固态电池中依旧有效。对球磨Sn-Fe-C粉体负极也进行了固态半电池装配与测试,在100 mA g的电流密度下该负极的充电容量可达580.8 mA h g,且能够稳定循环15次以上。

关键词： Sn基负极材料高能球磨磁控溅射固态电解质全电池

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高电压尖晶石镍锰酸锂材料全电池研究进展

电源技术 2014年第3期38卷 551-552页

作者：谢玉虎许鹏杨续来谢佳合肥国轩高科动力能源股份公司安徽合肥230011 中国科学技术大学材料科学与工程系安徽合肥230026

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有高达4.7 V(***/Li+)的放电平台,是高能量密度正极材料的首选。总结了高电压尖晶石镍锰酸锂材料分别与碳负极、合金负极、过渡金属氧化物以及钛酸锂等材料组成全电池的研究进展,为高电压材料全电池的... 详细信息

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有高达4.7 V(***/Li+)的放电平台,是高能量密度正极材料的首选。总结了高电压尖晶石镍锰酸锂材料分别与碳负极、合金负极、过渡金属氧化物以及钛酸锂等材料组成全电池的研究进展,为高电压材料全电池的开发提供了参考。

关键词：锂离子电池正极材料尖晶石镍锰酸锂全电池

电解液添加剂FSOB对LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)/石墨全电池性能的影响

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电镀与涂饰 2021年第11期40卷 849-852页

作者：范伟贞曹哥尽广州天赐高新材料股份有限公司广东广州510760

以氟磺酰基氧基苯(FSOB)作为电解液添加剂,用于LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)(NCM811)/石墨软包电池中。充放电测试和电化学测量的结果表明,FSOB的添加提高了该锂离子电池的常温、高温和低温长循环性能,令其可工作于−20~60 ℃的温度... 详细信息

以氟磺酰基氧基苯(FSOB)作为电解液添加剂,用于LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)(NCM811)/石墨软包电池中。充放电测试和电化学测量的结果表明,FSOB的添加提高了该锂离子电池的常温、高温和低温长循环性能,令其可工作于−20~60 ℃的温度范围内。

关键词：锂离子电池全电池锂镍钴锰氧化物氟磺酰基氧基苯添加剂长循环性能

FePO_4包覆的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4/Li_(3.9)Na_(0.1)Ti_5O_(12)全电池性能

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电源技术 2015年第5期39卷 896-899页

作者：朱彦荣陈宾郝国栋伊廷锋诸荣孙安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 牡丹江师范学院化学与化工学院黑龙江牡丹江157012 超威电源有限公司浙江湖州313100

分别采用溶胶凝胶法和高温固相法合成了Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料和Li3.9Na0.1Ti5O12负极材料,并组装了Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(LMNO/LNTO)全电池,采用充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了Fe PO4包覆对Li Mn1.5Ni0.5O4/Li4Ti5O12全电池电化学性能的影响。结果表明,Fe PO4的包覆抑制了Li Mn1.5Ni0.5O4高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌。Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(FP-LMNO/LNTO)比LMNO/LTO全电池具有更高的放电容量、循环性能、库仑效率和能量密度。FP-LMNO/LNTO全电池更适合作为动力锂离子电池。

关键词：锂离子电池 Li3.9Na0.1Ti5O12 LiMn1.5Ni0.5O4 电化学性能全电池

基于锂离子半电池和全电池的碳包覆氧化铁复合材料的电化学性能研究

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河南师范大学学报（自然科学版） 2020年第6期48卷 64-70页

作者：袁光辉耿敏丁欢张萍刘新运张永光安康学院化学化工学院新型材料研究中心安康市铁铝基&锌基纳米材料工程技术研究中心陕西安康725000 重庆市计量质量检测研究院重庆401123 华秦储能技术有限公司陕西安康725000 河北工业大学能源装备材料技术研究院天津300130

采用水热法制备了碳包覆氧化铁(Fe2O3@C)复合材料.直径为30~50nm的Fe2O3类球形颗粒表面有8nm左右的碳包覆层.Fe2O3@C复合材料在锂离子电池中展现出了良好的电化学性能.在Fe2O3@C∥Li半电池中,Fe2O3@C在100mA·g^-1下循环300周后可逆放... 详细信息

采用水热法制备了碳包覆氧化铁(Fe2O3@C)复合材料.直径为30~50nm的Fe2O3类球形颗粒表面有8nm左右的碳包覆层.Fe2O3@C复合材料在锂离子电池中展现出了良好的电化学性能.在Fe2O3@C∥Li半电池中,Fe2O3@C在100mA·g^-1下循环300周后可逆放电比容量为730mAh·g^-1.在LiCoO2∥Fe2O3@C全电池中,Fe2O3@C在电流为50,100,200,400和600mA·g^-1时的放电比容量分别为1140,777,669,557和451mAh·g^-1.

关键词：碳包覆氧化铁半电池全电池电化学性能

自支撑磷酸钒钠基全电池设计及电化学性能研究

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自支撑磷酸钒钠基全电池设计及电化学性能研究

作者：刘晨厦门大学

学位级别：硕士

绿色发展理念的贯彻落实促使人们对可再生清洁能源(如太阳能、风能)的需求量不断攀升,为了提高这些间歇性能源的利用率,需要大量的储能设备完成非高峰时段能量的存储与高峰时段对存储能量的释放。在众多储能设备中锂离子电池由于性能上... 详细信息

绿色发展理念的贯彻落实促使人们对可再生清洁能源(如太阳能、风能)的需求量不断攀升,为了提高这些间歇性能源的利用率,需要大量的储能设备完成非高峰时段能量的存储与高峰时段对存储能量的释放。在众多储能设备中锂离子电池由于性能上的巨大优势在目前的市场上占据主导地位,但是市场对储能设备的需求量与日俱增,显然其不足以满足未来人类对大规模储能的需求。钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理,尽管目前其在能量密度和稳定性等方面较锂离子电池有一定差距,但是钠元素储量大和易获取等等优势使其在未来大规模储能设备上拥有良好的前景。作为一类聚阴离子型正极材料,磷酸钒钠(Na3V2(PO4)3)拥有较高的理论比容量(117.5 mAhg-1),平稳的充放电平台(3.4/3.3 V),较高的离子电导率和不错的热稳定性,这将使其有望满足商业推广,但是较低的电子电导率限制了它的实际倍率性能和循环稳定性。本论文通过结构纳米修饰和碳包覆等有效手段优化了 Na3V2(PO4)3的性能,并且成功构建了 NVP//NVP对称型全电池,研究成果对于推动钠离子电池朝着轻型化、高安全性以及高能量密度的方向发展具有一定借鉴意义。论文的主要内容如下:1.利用静电纺丝技术制备出自支撑的碳纳米纤维网状结构,使Na3V2(PO4)3纳米颗粒被氮掺杂的碳层包裹并镶嵌在碳纳米纤维中,得到了具有优异性能的自支撑Na3V2(PO4)3材料。这种结构改善了材料的电子电导率,并且碳纳米纤维网状结构作为基材减轻了电极质量,也避免了电解质与金属箔集流体之间的副反应。同时,丰富的空隙网状结构增加了电解质的渗透,也缓解了电极充放电过程中体积变化,有效的提高了电池的能量密度、安全性和循环稳定性。自支撑Na3V2(PO4)3正极在1 C的电流密度下循环400次后可逆容量仍保持在102.7 mAhg-1,更可观的是在5 C的大电流密度下1000次循环平均放电比容量能维持在85 mAhg-1左右。2.通过预钠化处理工艺成功制备了自支撑Na3V2(PO4)3和Na4V2(PO4)3负极,分别与自支撑Na3V2(PO4)3正极组装成全电池,并展现出了不错的电化学性能。Na3V2(PO4)3//Na3V2(PO4)3对称型全电池在1 C的电流密度下经过100次充放电循环之后容量保持率仍为82.4%(48.6 mAhg-1),在2C的电流密度下平均可逆容量为45.6 mAhg-1,证明了自支撑Na3V2(PO4)3//Na3V2(PO4)3对称型全电池具有不错的应用前景。另外,Na4V2(PO4)3//Na3V2(PO4)3全电池在0.1 C的电流密度下也能够拥有3.0 V的较高放电电压。

关键词：钠离子电池自支撑电极 Na3V2(PO4)3 全电池