锂离子二次电池用PVDF-HFP/PAMA共混物基聚合物电解质膜的研制

以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯醛(A)为单体,采用乳液聚合法制成一种共聚物———聚(丙烯腈 甲基丙烯酸甲酯 丙烯醛) (PAMA) .将PAMA作为第二共聚物与聚(偏氟乙烯 六氟丙烯) (PVDF -HFP)共混,并向反应体系中添加纳米级SiO2 ,充分混合后利用二次相转移法制得薄膜,并对所得薄膜的断面形貌、吸附性能、热性能、导电性能等进行了测试.研究发现,SiO2 的加入增大了膜中微孔体积,改善了微孔分布,且增大了电解液的吸附量;共聚物PAMA的组成影响薄膜的吸附性能,其中极性较大的丙烯醛单元和丙烯腈单元起着决定性作用;PAMA含量的增加使得共混膜吸附电解液量增加.制得共混膜的离子电导率达2 . 30×10 - 3S cm .     

基于陶瓷/聚合物的准固态复合电解质的制备及电化学性能

采用聚碳酸亚丙酯(PPC)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、磷酸钛铝锂(Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_4)_3)和锂离子电池三元电解液(1 mol·L~(-1)LiPF_6的碳酸乙烯酯(EC)-碳酸二甲酯(DMC)-碳酸甲乙酯(EMC)溶液,V_(EC)∶V_(DMC)∶V_(EMC)=1∶1∶1)制得准固态复合电解质,其中液态电解质含量为9%(w/w)。准固态复合电解质膜在25℃下电导率达1.3×10~(-4) S·cm~(-1)。与LiFePO_4组装成准固态锂电池,0.5C倍率下首次放电比容量达128.4 mAh·g~(-1),充放电50次后容量保持率为80%。与纯聚合物准固态电解质相比,添加Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_4)_3可显著降低界面电阻。     

锂电隔膜研究及产业技术进展

隔膜是锂离子电池的关键材料,在极片间起绝缘和提供离子通道的作用.本文以如何构建耐高温的隔膜、如何提高隔膜的离子电导率为重点,介绍了锂电隔膜研究及产业化技术进展,内容主要包括隔膜性能的影响因素、凝胶聚合物电解质膜、拉伸法制备隔膜及其改性、隔膜制造的新方法和新材料.最后展望了隔膜的发展前景.     

复合,多孔PVDF-HFP聚合物电解质膜的制备及其性能研究

采用溶剂/非溶剂方法—即相转移法制得PVDF＿HFP微孔膜,比较了DMC,DEC和PC等3种增塑剂的制孔作用.结果表明:DEC最好,DMC次之,而PC效果最差.聚合物的导电率为1.86×10-3Sm-1(LiPF6＿1mol/L;EC/DMC:1/1wt).     

静电纺聚偏氟乙烯@硅藻土锂离子电池隔膜的制备及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)和硅藻土为原料,通过静电纺丝法制备PVDF@硅藻土复合纤维膜,用于锂离子电池隔膜。 研究了隔膜的吸液率、热稳定性和电化学性能等。 添加硅藻土可有效提高复合膜的电解液吸收率和电化学性能,其中吸液率可达623.6%,相比于PVDF膜和聚丙烯(PP)膜具有优异的循环性能和倍率性能。     

添加剂对离子液体凝胶聚合物电解质电化学性能的影响

本文采用1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIPF₆)、六氟磷酸锂(LiPF₆)和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VdF-HFP))为原料制得P(VdF-HFP)-EMIPF₆-LiPF₆体系离子液体凝胶聚合物电解质,选取碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)以及碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)混合物(EC-PC)作为离子液体凝胶聚合物电解质的添加剂,分别研究了它们对聚合物电解质膜电化学性能的影响。结果表明：加入EC-PC的P(VdF-HFP)-EMIPF₆-LiPF₆电解质膜的电化学窗口达到4.6 V,锂离子迁移数为0.44,30 ℃时离子电导率为1.65 mS·cm^-1;而DEC、DMC、EMC对电解质膜的电化学稳定性、锂离子迁移数存在不良的影响,对离子电导率的提高不明显。研究了正极材料LiCoO₂在P(VdF-HFP)-EMIPF₆-LiPF₆+EC-PC电解质中的充放电循环性能,其首次放电比容量达到116.5 mAh·g^-1,充放电20次后,电池容量没有明显衰减。     

Cu~(2+)掺杂LiFePO_4的制备及其电化学性能

应用固相反应法合成LiFePO4及掺杂Cu2+的LiFePO4,以XRD、XPS表征样品的结构及Fe存在的价态.发现掺杂少量的Cu2+未能改变LiFePO4材料的结构特征以及Fe2+的化学状态,但是Cu2+的掺杂使得LiFePO4材料的晶胞体积变小.充放电测试结果表明少量Cu2+的掺杂能显著地提高LiFePO4材料的大倍率输出能力,LiCu0.02Fe0.98PO4,其1C放电容量可达130 mAh/g以上,较掺杂前提高了20%左右.     

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物基微孔-凝胶聚合物电解质的研究进展

综述了近年来偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene),P(VDF-HFP)]基微孔-凝胶聚合物作为锂离子电池聚合物电解质的研究进展,内容包括该类聚合物电解质的制备方法及其改性,并展望了其发展趋势.随着技术的进一步发展,完全可以制备出性能优良的聚合物锂离子电池.     

微波法制备LiFePO_4及其电化学性能的研究

采用微波法合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和恒电流充放电实验,研究了在一定微波功率下合成出的材料的性能。结果表明,当含碳量在5%时,采用0.1C进行充放电,材料比容量可达126mAh/g,循环50次后,比容量仅下降10%,循环稳定性好。     

新型锂电池用复合隔膜的制备及其电化学性能表征

利用浸渍法在聚丙烯微孔膜(Celgard2400)表面涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯(PEO),制备了新型锂电池用复合隔膜.采用交流阻抗法、扣式电池充放电等实验技术测试了复合隔膜的电化学性能.     

纳米磷酸铁锂的制备及电化学性能研究

利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁,并以此为铁源,通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形LiFePO4/C正极材料。经热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及恒电流充放电测试,研究了纳米磷酸铁及纳米磷酸铁锂材料的结构、形貌以及电化学性能。实验结果表明材料的首次放电比容量达161.8 mAh.g-1(0.1C),库仑效率为98.3%;室温下在0.2C、0.5C、1C、2C及5C倍率充放电其首次放电比容量分别为156.5、144、138.9、125.6和105.7 mAh·g-1,材料具有较好的倍率性能。     

聚偏氟乙烯电纺膜及其电化学性能的研究

用电纺的方法制备了聚偏氟乙烯纳米纤维膜,它们具有多微孔结构,能够作为锂电池聚合物电解质.电纺中聚合物溶液的浓度对制备的电纺膜的结构形态有很大的影响,低浓度(10 wt%)时得到珠丝结构的膜,浓度15 wt%时则为纤维结构,而高浓度(18 wt%)时,电纺膜为交联的网状结构.用电纺法制备的聚偏氟乙烯纳米纤维微孔膜具有较高的孔隙率,而且它们与锂金属电极具有良好的界面稳定性;在25℃时吸液率最高可达340%,以这种膜制备的聚合物电解质室温电导率可达到1.57×10-3S.cm-1;由该电解质组装的扣式电池以0.5 mA.cm-2恒流充放电,25℃时50次循环后几乎无容量损失,具有良好的循环性能;即使60℃时,电池仍能保持良好的工作稳定性.     

镱掺杂LiFePO4/C正极材料结构和电化学性能

采用高温固相法制备LiFe1-xYbxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),循环伏安测试(CV)及交流阻抗测试(EIS)等方法进行结构和电化学性能的测试。XRD分析结果表明LiFe1-xYbxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)样品具有橄榄石型晶体结构。Yb的掺杂导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品具有最长的P-O键长。SEM图表明Yb的掺杂可明显细化颗粒,其中x=0.08时样品粒径为200 nm,比未掺杂样品降低了约2.5倍。电化学性能测试表明,Yb的掺杂使样品的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为150 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Yb的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。     

甲基丙烯酸类聚合物修饰的聚乙烯隔膜在锂离子电池中的应用

将环状碳酸酯基团引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)侧链上, 制备了聚(2,3-环碳酸甘油酯)甲基丙烯酸酯(PDOMMA), 并用其修饰锂离子电池聚乙烯隔膜. 通过热重分析、 差示扫描量热分析及接触角和吸液率测试等研究了PDOMMA的热稳定性及其修饰的聚乙烯隔膜对电解液的浸润性和吸液率的影响, 并通过恒流充放电、 交流阻抗、 倍率性能测试及扫描电子显微镜观测等研究了修饰隔膜对锂离子电池性能的影响. 结果表明, 与未修饰隔膜相比, 修饰隔膜对电解液浸润性更优异(20 s内便完全浸润), 吸液率更高(440%), 电池循环性能更好(放电比容量提高了12.3%).     

添加剂氟代乙烯碳酸酯对锂离子电池低温性能影响的机制研究

本文通过磷酸铁锂/碳电池研究了电解液添加剂氟代乙烯碳酸酯（FEC）对电池低温性能的影响. 电池充放电实验证明,FEC添加剂能够在负极表面形成良好的固体电解质界面层（SEI）. 电解液中添加5% FEC后,电池-40 ^oC低温放电容量保持率可以从31.7%提高至43.7%,还提高了电池放电电压平台. 交流阻抗测试表明,FEC的加入能够有效降低电池的界面传荷阻抗（R_ct）. 参比电极测试表明,其主要是降低了碳负极的低温极化.     

LiFePO_4新型正极材料电化学性能的研究

采用固相反应结合高速球磨法,合成了锂离子电池新型正极材料LiFePO4,并对该材料进行碳包覆处理;采用XRD、SEM、元素分析以及价态化学分析等方法对样品进行表征.实验表明,LiFePO4具有3.4V的放电电压平台,而且包覆碳后的磷酸铁锂具有更好的电化学性能,首次放电容量达147mAh/g,充放电循环100次后容量只衰减9.5%.     

不同合成方法对LiFePO4/C正极材料性能的影响

以磷酸亚铁为原料,分别采用磷酸亚铁与磷酸锂的直接合成法(直接法)和磷酸亚铁与原位合成磷酸锂的合成法(磷酸锂原位合成法)合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、以及充放电测试等方法对材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明两种不同方法得到的样品具有橄榄石晶体结构....     

稀土Sm掺杂LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能

采用高温固相法制备LiFe1-xSmxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用XRD,SEM,CV及EIS等方法进行结构和电化学性能的测试。结果表明,通过该法制得的样品均具有橄榄石型晶体结构。Sm的掺杂可明显细化颗粒,并导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品P-O键长最大(0.152 8 nm),明显大于未掺杂样品的键长(0.142 2nm)。电化学性能测试表明,掺杂后LiFePO4的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃的温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为159 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Sm的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。     

新型球状磷酸铁锂的合成及电化学性能

在水热条件下,制备了水合碱式磷酸铁微球,500 oC焙烧后生成直径为5μm的碱式磷酸铁,接着与碳酸锂一起焙烧后生成了球形磷酸铁锂．我们的方法可以有效地控制所获得产物的尺寸和形貌,同时在产物表面形成均匀碳包覆,改善了磷酸铁锂的电化学性能．     

室温离子液体增塑的纳米复合聚合物电解质研究

在室温离子液体N-乙基-N'-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF₄)增塑的凝胶聚合物电解质中加入氧化铝纳米粒子, 制备了一种纳米复合聚合物电解质(nanocomposite polymer electrolyte, NCPE). 通过示差扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、电化学阻抗谱(EIS)等手段对其进行了表征. 结果显示, 随着氧化铝纳米粒子含量的增加, NCPE的结晶度降低, 离子导电率升高. 但是, 纳米粒子的加入量过大时反而引起NCPE的离子导电率降低. 当纳米粒子填充量为w＝10%时, NCPE具有最高的室温离子导电率1.25×10^－3 S•cm^－1.