高温锂电池氧化物正极材料研究现状与展望

高温锂电池是热电池向中低温度范围的拓展和延伸,在石油、天然气及地热探测等领域有很好的应用前景。相对于具有大比容量和接近纯锂电极电位的锂合金负极材料,正极材料还有不小的发展潜力。因此,正极材料是提升高温锂电池性能的关键材料。而在正极材料中,氧化物材料表现出高电压特性以及高热稳定性,可以推动高温锂电池小型化发展,满足特定条件下的电流电压供给。目前,并没有针对高温锂电池氧化物正极材料的系统性综述。为了促进本领域的快速发展,优化能源结构,本文系统总结了高温锂电池过渡族金属氧化物正极材料的研究进展,包括其物理特性、电化学特性及合成与制备方法,对材料的可利用特性以及不足之处加以说明;进而对氧化物正极材料在高温锂电池领域的应用做出展望。     

高温锂电池氧化物正极材料研究现状与展望

高温锂电池是热电池向中低温度范围的拓展和延伸,在石油、天然气及地热探测等领域有很好的应用前景。相对于具有大比容量和接近纯锂电极电位的锂合金负极材料,正极材料还有不小的发展潜力。因此,正极材料是提升高温锂电池性能的关键材料。而在正极材料中,氧化物材料表现出高电压特性以及高热稳定性,可以推动高温锂电池小型化发展,满足特定条件下的电流电压供给。目前,并没有针对高温锂电池氧化物正极材料的系统性综述。为了促进本领域的快速发展,优化能源结构,本文系统总结了高温锂电池过渡族金属氧化物正极材料的研究进展,包括其物理特性、电化学特性及合成与制备方法,对材料的可利用特性以及不足之处加以说明;进而对氧化物正极材料在高温锂电池领域的应用做出展望。     

锂电池

本世纪70年代以来发展了一类新型化学电源,就是以锂做负极的各种锂电池。锂电池优于其他电化学系统,它的比能量高、比容量高,储存寿命长。有些锂电池如Li—SO_2电池,Li—SOCl_2电池,不仅比能量高、可大功率放电且放电温度范围宽(-50℃～+60℃),因而得到各国军方的重视和大力支持。本文介绍了各种材料作正极的锂原电池的组成,电池反应,优缺点及适用领域。     

透射电子显微镜技术在固态锂电池界面研究中的应用

固态锂电池因高能量密度、高安全性、宽工作温度、长循环寿命及可弹性设计等诸多优点而受到广泛关注。但是界面反应、接触失效和锂枝晶生长等界面问题严重制约了固态锂电池的发展和应用,亟需采用先进的透射电子显微镜技术对固态锂电池界面结构、形态、化学和电子状态进行深入研究。本文概述了电子能量损失谱、球差校正和电子全息等先进技术对固态锂电池界面电荷转移、电位分布和锂枝晶生长等界面问题进行原位和非原位表征的研究进展,并展望了未来透射电镜技术在固态锂电池界面研究领域的发展方向。     

先进成像技术在全固态锂电池关键问题研究中的应用

全固态锂电池因其高能量密度和安全性良好而备受关注. 然而,要提高其充放电效率和延长其使用寿命需要其在固态电极、固态电解质及两者间的界面实现快速离子传导. 另外,全固态锂电池中的固态电解质隔膜需要限制锂枝晶的生长,从而使得应用高能量密度的锂金属负极变为可能. 本文基于上述全固态锂电池中的重要问题,讨论了电子显微镜、扫描探针显微镜、X射线断层摄影术、磁共振成像和光学显微镜五种先进成像技术在其中的应用.     

金属有机骨架材料在金属锂电池界面的应用

金属锂电池是下一代高能量密度电池体系的代表。然而,高比能金属锂电池的发展受到界面诸多问题的限制,如:金属锂负极枝晶生长、隔膜界面兼容性、正极界面不稳定等,影响了金属锂电池的界面传质传荷过程,并导致金属锂界面环境恶化、电池的容量衰减、安全性能下降等问题。金属有机骨架(MOF)是一种具有稳定多孔结构的有机无机杂化材料,近年来在高比能金属锂电池领域受到广泛关注。其多孔结构与开放的金属位点(OMs)提供了优异的离子电导率,稳定的空间结构提供了较高的机械强度,多样的官能团与金属节点带来丰富的功能性。本文分析了金属锂电池界面的主要挑战,结合金属锂界面的成核模型,总结了MOF及其衍生材料在解决锂金属负极界面、隔膜界面、以及正负极界面稳定性相互作用等方面的研究进展和作用机理,为解决高比能金属锂电池界面失稳问题提供了解决途径,并展望了MOF基材料的设计与发展方向。     

非水库仑滴定法测定锂电池电解液中游离酸的含量

锂电池因具有能量密度大、电压高和记忆效应小等优点,被广泛用于新能源汽车的制造,其中六氟磷酸锂(LiPF6)电解液是该电池的重要组成部分,其质量属性决定了锂电池的性能差异[1-2]。由于六氟磷酸锂稳定性较差,易发生水解和热分解,导致电解液中的游离酸含量上升,进而影响电池的容量.     

锂电池用固态电解质研究进展

固态锂电池因展现出高的安全性、高的能量密度和长循环寿命而成为备受期待的能量存贮装置。作为固态锂电池的重要组成部分,固态电解质的发展仍然制约着固态锂电池的商业化进程。目前,固态电解质仍然面临室温离子电导率较低,电解质与电极之间界面较差等问题。本文综述了近两年来性质较为优越的固态锂电池电解质的研究状况,包括固态聚合物电解质、无机氧化物电解质以及无机硫化物电解质。归纳了这些性能优良的固态电解质的主要特点,以此提出未来固态电解质可能的发展方向。     

丙烯酸类聚合物在锂电池中的应用研究进展

粘接剂作为锂电池关键辅助材料之一,已从最初提供粘接作用仅起到保持电极机械稳定逐步向绿色环保高效的多功能粘接剂发展,丙烯酸类聚合物含有丰富的极性官能团,在有机电解质中不溶解性以及高的化学稳定性和机械稳定性使其具有优异的电化学性能,可广泛应用于锂电池不同结构部位。本文综述了近年来国内外丙烯酸类粘接剂在锂电池硅阳极、硫阴极、过渡金属盐类及氧化物正极、聚合物电解质以及隔膜改性方面的发展和应用研究现状,以期为高性能锂电池粘接剂研究提供参考。     

高性能硫化物基全固态锂电池设计：从实验室到实用化

全固态锂电池因其优异的安全性和高能量密度成为储能领域的重点研究内容。硫化物电解质因其高离子电导率、良好电极/电解质界面兼容性及易加工性,有力推动了硫化物基全固态锂电池的发展。本文首先从实验室研究阶段出发,从正极/电解质界面、硫化物电解质自身及负极/电解质界面三方面阐述了硫化物基全固态锂电池现阶段面临的主要问题,并介绍了相关的解决策略。随后从硫化物基全固态锂电池的实用化生产角度出发,介绍了电极/电解质膜的制膜工艺、软包电池的装配相关问题、高载正极的设计及硫化物电解质的大规模、低成本制备。最后展望了硫化物基全固态锂电池的未来研究方向和发展趋势。