锂离子电池的过充安全保护技术研究

锂离子电池由于兼具高比能量和高比功率的显著优势,被认为是最具发展潜力的动力电池体系.目前制约大容量锂离子动力电池应用的最主要障碍是电池的安全性,即电池在过充、短路、冲压、穿刺、振动、高温热冲击等滥用条件下,极易发生爆炸或燃烧等不安全行为.其中,过充电是引发锂离子电池不安全行为的最危险因素之一.     

碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiN0.5Mn1.5O4

锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展，广泛用作各种电子器件的电源。近年由于能源和环境问题日益突出，电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）日益受到重视，其关键是高功率密度电池。现有的二次电池中，锂离子电池是最适合的车用动力电池。提高锂离子电池功率的一个主要途径是提高正极材料的工作电压。因为正极材料的工作电压越高，电池的比功率就越高，就更适合用作电动汽车的动力电池。     

LiFePO4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。     

基于磷酸铁锂的锂离子动力电池性能

磷酸铁锂（LiFePO4）因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材料，已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向。     

高比能锂离子电池高电压电解液的设计

自便携式电子设备以及电动汽车问世后,锂离子电池储能设备已经难以满足当前的生活与生产需求.锂离子电池作为商业储能设备市场的主要占有者,正朝着更高的能量密度、更长久的使用寿命以及更高的安全性能等方向发展.虽然通过提高锂离子电池的截止电压可以达到提升电池重量密度和体积密度的效果,但电池体系在高电压下将非常不稳定,这将导致锂离子电池的循环性能迅速衰减.同时,大量的电解液分解产物的堆积,导致电池的界面阻抗上升.另一方面,气体的生成形成了电池的安全隐患.本文针对高电压电解液的溶剂设计和电解液添加剂设计两个方面,回顾了过去一段时间里高电压电解液的发展.根据当前的理论研究基础,提出了高比能锂离子电池电解液的设计重心和未来该领域的主要研究方向.     

锂离子电池低温性能改善研究进展

锂离子电池因其能量密度高,循环寿命长等优点已成为新型动力电池领域的研究热点,但其温度特性尤其是低温性能较差制约着锂离子电池的进一步使用. 本文综述了锂离子电池低温性能的研究进展,系统地分析了锂离子电池低温性能的主要限制因素. 从正极、电解液、负极三个方面讨论了近年来研究者们提高电池低温性能的改性方法. 并对提高锂离子电池低温性能的发展方向进行了展望.     

锂离子电池高电压和耐燃电解液研究进展

电解液作为锂离子电池的重要组成部分,起着传输离子的作用,电解液的性质对电池的容量、循环性能及安全性能等影响巨大.近年来,随着高电压、高能量密度锂离子电池的开发应用,现有常规碳酸酯电解液存在正极稳定性差、闪点低、易燃烧等问题.因此,发展高电压耐燃电解液是应用高电压高容量正极材料、发展高电压高容量高安全性锂离子电池的迫切需要.主要综述了高电压电解液、耐燃性电解液及兼具抗氧化性和耐燃性的高浓度电解液的研究进展和现状.在此基础上,对锂离子电池新型电解液的发展方向进行了展望.     

锂离子电池高容量合金复合负极材料的研究新进展

随着锂离子电池的应用范围向薄膜电池、储能和动力电池等方面扩展，对电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求，电极材料是决定这些性能的关键。目前商业化的锂离子电池负极材料主要是中间相炭微球和改性石墨。它们的比容量，尤其是体积比容量不够高。而且，由于它们的嵌锂电位接近金属锂，快速充电时容易在电极表面析出锂并产生锂枝晶，有安全隐患。因此，寻求新的高性能负极材料一直是锂离子电池研究的重要方向。     

锂离子动力电池隔膜的研究及发展现状

锂离子动力电池作为新能源汽车的动力之源受到广泛关注.本文对动力电池的重要组件之一——电池隔膜进行了介绍.围绕提高安全性和能量密度的设计目标,综述了其新材料、新技术的发展及现状.     

长寿命、高安全性的Li4Ti5O12／LiMn2O4锂离子电池

自Sony公司推出锂离子二次电池以来，以AC／LiCoO2体系为主的商品锂离子电池由于具有高容量、高电压、环境友好等优势，已在便携式电子设备领域得到了广泛应用。但由于C／LiCoO2体系的锂离子电池存在成本、安全和寿命等方面的问题，限制了其在动力和储能领域的应用。选择合适的锂离子电池材料，开发新的电池体系是解决问题的关键。     

动力锂离子电池关键材料的研究进展和展望

锂离子电池在现代社会的应用越来越广泛和重要。目前主要应用在手机用和笔记本电脑用的电池，并在技术上比较成熟。随着环境污染的日益加剧和能源危机的日趋严重，迫切需要开发本身环保和高能量密度的电动车；而能开发出性能优良的动力锂离子电池，方可能实现这一目标。所以，开发动力锂离子电池成为锂离子电池的当今该领域的研究热点，同时也是难点。成功开发出性能优良（即高安全、高环保、高能量密度、高容量、高功率、长循环寿命、良好的高倍率性能和价格低廉）的动力锂离子电池的关键是要开发出性能优良的组成其的关键材料，即正极材料、负极材料、电解质、隔膜和集流体等。     

锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势

进一步提高电池的能量密度是动力电池发展的主题和趋势,而关键材料是其基础.本文从锂离子动力电池正、负极材料,隔膜及电解液等几个方面,对锂离子动力电池关键材料的发展趋势进行评述.开发高电压、高容量的正极新材料成为动力锂离子电池比能量大幅度提升的主要途径;负极材料将继续朝低成本、高比能量、高安全性的方向发展,硅基负极材料将全面替代其他负极材料成为行业共识.此外,本文还对锂离子动力电池正极、负极材料等的选择及匹配技术、动力电池安全性、电池制造工艺等的关键技术进行了简要分析,并提出了锂离子动力电池研究中应予以关注的基础科学问题.     

锂离子电池Sn基合金负极材料

发展高安全性、高能量、低成本、长寿命锂离子电池是当前动力电池应用面临的巨大挑战。电池的性能主要取决于正负极电极材料的性能。Sn基合金负极具有高能量和安全特性,是一种很有产业化前景的锂离子电池负极材料。本文综述了Sn基合金电极作为锂离子电池负极的最新研究进展,对Sn基合金负极的不同制备方法进行了总结,重点介绍了锡基合金负极材料在电化学性能方面所存在的问题及其原因,包括锡基活性物质的损失、SEI膜和氧化膜的形成、纳米粒子的团聚和锂离子嵌入过程中死锂的产生等影响合金充放电性能的因素,最后展望了以提高Sn基合金负极电化学性能为目的的研究趋势。     

LiFePO4基高功率锂离子电池

LiFePO_4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。     

静电纺丝技术在锂离子动力电池中的应用

锂离子动力电池,作为动力源,要求其具有较高的比容量、倍率性能、热稳定性及优异的循环性能。静电纺丝技术是一种新型纳米纤维制备技术,因其制备的纳米纤维膜具有比表面积大和孔隙率高等特点,近年来在锂离子电池领域得到了广泛应用,有望成为大幅改善锂离子动力电池性能的关键技术。基于锂离子动力电池的特性,当前静电纺丝技术主要用于制备高孔隙率的纳米纤维膜、高分子共混膜及无机-高分子复合膜等隔膜材料以提高隔膜的机械性能和热稳定性;此外,静电纺丝技术还被用于改善磷酸铁锂等聚阴离子型正极材料及石墨负极材料的电化学性能。本文还针对上述研究中存在的问题,提出了未来静电纺丝技术在锂离子动力电池中应用的可改进的研究方案。     

碳燃烧合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4

锂离子电池自1991年推出以来得到迅猛发展,广泛用作各种电子器件的电源。近年由于能源和环境问题日益突出,电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)日益受到重视,其关键是高功率密度电池。现有的二次电池中,锂离子电池是最适合的车用动力电池。提高锂离子电池功率的一个主要途径是提高正极材料的工作电压。因为正极材料的工作电压越高,电池的比功率就越高,就更适合用作电动汽车的动力电池。     

浅析动力电池的技术发展

从普及纯电动汽车的远期目标出发,基于动力电池的技术现状,本文提出了动力电池的近、中和远期的合理开发目标.通过分析可能满足各阶段目标的电池体系,提出了动力电池的技术发展路线,着重分析了提升正极或负极容量对于电池能量密度的贡献,并针对锂离子电池、锂-硫和锂-空气电池的材料与技术发展提出了可能的思路.最后,简要分析了动力锂离子电池的安全性问题及其可能的解决方案.     

高比能电池新材料与安全性新技术的研究进展 Ⅰ.锂离子电池自激发安全保护机制

安全性问题是阻碍大容量和高功率锂离子动力电池应用的关键.本文以作者课题组近期研究工作为主,简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护机制,包括氧化还原穿梭剂、电压敏感隔膜、温度敏感电极、阻燃性电解液,并分析了这些方法的应用特点.     

电动汽车与动力电池

通过回顾电动汽车一百多年的发展历史,讨论了化学电源技术对电动汽车发展的影响。在简要介绍电动汽车种类和电动汽车对动力电池的技术要求之后,围绕动力锂离子电池应用的主要问题进行了讨论,包括电池安全性、环境适应性和成本。最后,简单分析了未来动力电池技术的发展之路。     

锂离子电池安全性保护措施研究进展

锂离子电池最常见的安全性问题主要出现在电解液和隔膜.热失控是导致锂离子电池产生安全事故的主要原因.改变电解液组分、增加电解液组分、引入阻燃添加剂等措施,能够有效缓解并抑制热效应,降低可燃性.改性聚烯烃隔膜是提高隔膜热稳定性的简单方法,使用高熔点的聚合物或无机材料对隔膜进行修饰,其本质类似于给隔膜穿上一层“外骨骼”,用来抵御热冲击和机械冲击.隔膜在保证具备基本功能的同时,还要更加环保,逐步转向可持续的生物质材料.本文针对近年来锂离子电池的安全保护措施进行了综述,主要包括近几年内部保护措施和外部保护措施的相关研究和探索方面的成果.详细介绍了最近报道的不易燃电解液、阻燃添加剂、隔膜、正极材料、限流设备和电池管理系统的作用机理和研究进展,并展望了未来锂离子电池安全性研究的发展方向.