离子液体在锂离子电池中的应用研究进展

离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环境友好、电化学稳定窗口和液程范围宽等优点,在锂离子电池领域应用前景广泛。本文按照离子液体作为电解质溶剂、与传统电解质复配或与聚合物电解质结合的应用方式,总结其对电池的安全性和热稳定性的影响,并综述了近年来离子液体在锂离子电池电解质中的应用研究进展。     

无纺布基聚吡咯柔性电极的储锂性能

高性能的柔性锂离子电池对可穿戴电子设备的发展具有重要意义。采用化学氧化法在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布基材上原位聚合聚吡咯(PPy),并通过控制反应条件得到不同形貌的聚吡咯电极材料。当反应体系中剪切力较小时,得到纳米线状聚吡咯(PPy-NW/PET),反之,为纳米颗粒形貌的聚吡咯(PPy-NP/PET)。PPy纳米线的平均直径为460 nm,在包覆PET纤维的同时相互交叠,形成了三维网状导电通道。该PPy/PET可以直接作为无粘结剂的柔性电极材料。电化学测试结果表明,PPy-NW/PET电极材料的性能更优异,其首次放电和充电的比容量分别为124和98 mA[DK1]·h/g,且具有良好的柔性和稳定性。本文对柔性、轻质电极材料的制备及其在储能领域的应用提供了很好的思路。     

高容量材料Si@CPZS在锂离子电池中的储锂性能研究

本文通过简单的溶胶-凝胶法以聚环三磷腈-4,4'-磺酰基二苯酚聚合物（PZS）为碳源通过在硅纳米颗粒表面包覆碳层,成功构筑了核壳结构的Si@C复合材料. 通过对不同厚度碳层包覆的Si@C_PZS的储锂性能进行研究,发现当硅表面PZS衍生碳厚度为10 nm时具有最佳的储锂性能,且经过长达290圈的循环后容量仍然保持在940 mAh·g ^-1,并且利用X射线衍射图谱、热重、比表面孔径测定仪及透射电镜等分析手段对样品进行了结构和组分分析. 本文进一步将Si@C_PZS复合材料作为石墨的添加剂,结果表明30%的Si@C_PZS复合材料可将石墨负极的容量提升至700 mAh·g ^-1.     

低成本铝离子电池电解液的设计及应用

可充电铝离子电池由于高体积/质量比容量、高安全性、环保等优点被认为是非常具有前景的下一代储能电池。然而广泛使用的AlCl₃/EMImCl离子液体电解液由于具有一定毒性和高昂的价格制约着铝离子电池的进一步应用。基于此,通过效率和稳定性测试筛选四种不同的低成本尿素基配体,选择了性能最好的AlCl₃/1,3-二甲基脲作为铝离子电池的电解液。最后以人造石墨作为正极组装了全电池。该电池在50 mA·g^-1的电流密度下实现了91.1 mAh·g^-1的高比容量,并能够稳定循环超过100圈,容量保持率高达95.8%。     

塑晶基离子液体合成及其电化学性能

通过简单、易于工业化的重结晶方法制备了高纯1-甲基-1-乙基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(P₁₂TFSI)塑晶化合物. 在此化合物中加入30% (摩尔分数, x)双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)后, 得到P₁₂TFSI/LiFSI 塑晶基离子液体. 采用循环伏安法、恒电压极化法及恒电流充放电法等电化学方法考察了该离子液体的电化学窗口、铝箔集流体的腐蚀性及电池性能. 结果表明, 该离子液体电解质具有5.00 V的电化学窗口, 室温离子电导率达到0.92 mS·cm^-1, 且不腐蚀Al 集流体. 以该塑晶离子液体作为电解液组装的实验电池LiCoO₂/Li 表现出良好的充放电特性及循环性能, 在较低倍率下能够和使用碳酸酯类电解液组装的实验电池的性能相媲美. 在4.50 V高电压下, 循环20周后, 容量仍能保持在175 mAh·g^-1, 容量保持率为95.1%. 这些结果说明该离子液体在高性能锂二次电池中具有良好的应用前景.     

短链羟基甲基咪唑离子液体的合成与电化学性能

通过2-(2-氯乙氧基)乙醇和2-溴乙醇分别与1-甲基咪唑反应,合成乙醇基甲基咪唑溴(EMIMBr)和乙氧基乙醇基甲基咪唑氯(EEMIMCl)2种羟基咪唑离子液体,用1H NMR和FT-IR表征结构,TG和DSC进行热性能测试,并研究了其电化学性能.结果表明,羟基类咪唑离子液体具有高的热稳定性,这种含醚氧键和羟基的短链离子液体有利于电导率的提高,导电机理符合Vogel-Tmman-Fulcher (VTF)方程.乙醇基甲基咪唑溴和乙氧基乙醇基甲基咪唑氯的室温电导率分别为1.2×10-4和1.7×10-4 S/cm.对于碳酸丙二醇酯、乙氧基乙醇基甲基咪唑氯和钾盐体系,室温电导率最高可达3.82×10-3 S/cm.乙氧基乙醇基甲基咪唑氯的电化学窗口为3.4V.     

室温离子液体电解质与锂离子电池正极材料的相容性

室温离子液体作为新一代软功能介质材料,其电化学性质正在引起人们的广泛关注。本文综述了室温离子液体电解质在用于锂离子电池时与正极材料相容性的研究状况,总结了不同室温离子液体电解质与锂离子电池正极材料相容性的基本规律,从正极材料和室温离子液体两个方面探讨了改善室温离子液体/正极材料相容性的基本途径。     

石墨/氧化锡/活性炭锂离子电池负极材料的合成及性能

采用液相法,以SnCl2·2H2O、石墨、活性炭为原料,在油浴中共热合成石墨/氧化锡/活性炭复合材料.通过XRD和电化学测试对材料进行了表征.结果表明,样品中含有石墨和金红石SnO2·这种材料作为锂离子电池负极材料具有良好的充放电循环性能.     

天然石墨阳极在室温离子液体电解液中的电化学性质

对比研究了天然石墨在室温离子液体和有机电解液中的嵌脱锂性质, 探讨了添加剂提高天然石墨在离子液体电解液中电化学性质的微观机制.     

咪唑六氟磷酸盐聚离子液体凝胶电解质的辐射合成及性能研究

以1-乙烯基-3-烷基咪唑六氟磷酸盐C_nvimPF_6(n=6,12)为单体,(1,6-亚己基)-双(3-乙烯基咪唑)六氟磷酸盐为交联剂,六氟磷酸锂为添加剂,混合碳酸酯为溶剂,采用辐射引发聚合、交联合成了新型的聚离子液体凝胶电解质(简称PC_nvimPF_6-Li GPE),并研究了离子液体单体侧链长度、单体浓度、交联剂含量对PC_nvimPF_6-Li GPE性能的影响.结果表明所合成的PC_nvimPF_6-Li GPE具有良好的力学性能和高离子电导率,最大离子电导率可达7.18 mS/cm.     

MoS_2多级纳米结构的合成及锂离子电池性能

采用水热法,在200℃,S/Mo摩尔比为4.3∶1的条件下,水热反应24 h,合成出由MoS_2纳米片堆积而成的花墙状多级纳米结构.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对产物物相和形貌进行了表征.结果表明,MoS_2纳米片厚度约为10 nm,花墙状多级纳米结构可达十至数十微米,具有较好的均匀性.MoS_2多级纳米结构作为锂离子电池负极材料,在高电流密度下表现出良好的循环稳定性.     

尖晶石型高熵氧化物的制备和电化学性能

采用溶液燃烧法制备了化学组成均一的尖晶石型(Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2M_0.2)₃O₄(M=Co, Zn, Mg)高熵氧化物(HEOs)纳米晶粉体,并将3种高熵氧化物用作锂离子电池负极材料,研究了活性过渡金属Co和Zn阳离子与非活性Mg阳离子对电化学性能的影响.结果表明,由于具有高构型熵稳定的晶体结构, 3种高熵氧化物均表现出优异的循环稳定性,其中含有非活性Mg离子的高熵氧化物(Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2Mg_0.2)₃O₄不仅具有更高的初始比容量(1300 mA·h/g)和倍率性能(在3 A/g电流密度下比容量约为450 mA·h/g),且在循环500次后Li+的扩散系数为其它2种高熵氧化物的3倍以上.(Cr_0.2Fe_0.2...     

Sn-SnSb/石墨复合材料的制备及电化学性能

以柠檬酸钠为配位剂、NaBH4为还原剂，将Sn(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)盐在水溶液中共还原制得Sn-SnSb合金。X射线衍射和扫描电镜的测试结果表明：所得合金为多相合金，颗粒大小约200 nm。将该合金粉和石墨按质量比4∶1经机械球磨形成Sn-SnSb/石墨复合材料，将其作为锂离子电池阳极材料进行电化学性能测试，结果表明，该复合材料可逆容量超过600 mAh·g^-1，具有良好的循环性能，15次循环内的稳定比容量为461 mAh·g^-1，而纯Sn-SnSb合金粉15次循环后充电比容量为337 mAh·g^-1。     

碳包覆氟化亚铁纳米复合材料的制备及电化学性能

通过高温热分解法制备了碳包覆氟化亚铁纳米复合材料(FeF₂/C), 并对其结构、 形貌及电化学性能进行了研究. 结果表明, 该方法对FeF₂实现了碳包覆, 且形成部分碳化铁(Fe₃C). 电化学性能测试结果表明, 该材料在0.1C倍率下循环100周后的放电比容量达到246.7 mA·h/g, 相比于第2周的容量保持率高达93.6%, 具有良好的循环稳定性.     

溶胶-凝胶法制备LiCoPO4及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了高电位正极材料LiCoPO4,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及充放电测试考察了不同烧结条件下产物的晶体结构、微观形貌以及电化学性能.实验结果表明:在650°C下烧结12h所制备的样品为单一橄榄石型结构的LiCoPO4,产物颗粒细小(0.2-0.4μm)且分布均匀,同时具有最佳的电化学性能,其在1C倍率下的放电比容量可达到122.7mAh.g-1.此外,产物在充放电过程中均呈现两个电压平台,且随着放电倍率的增加,两个电压平台之间的区分逐渐明显,分析认为,这与充放电过程中锂离子的两步脱嵌行为有关.     

介孔氧化锡的制备及其在锂离子电池中的应用

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模板剂, SnCl4·5H2O为无机离子源在水溶液中合成了有序介孔氧化锡材料. 通过XRD、N2-吸附脱附、TEM测试手段对合成产物进行表征, 并且测试了该材料作为锂离子电池阳极的可逆容量和循环能力. 结果表明, 合成过程中氨水的加入量对制备有序结构材料至关重要, 适量的OH-离子能将Sn(ClxBry)2-单元诱导组装到表面活性剂液晶模板上; 介孔材料用于锂离子电池阳极时循环容量保持能力良好; 首次不可逆容量高于SnO2理论损失量, 原因是介孔材料将锂离子滞留在孔中.     

Electrochemical Performance Studies of Tin Oxide Prepared by Sol-Gel

IntroductionSince the introduction of commercial lithium-ion batteries for the portable devices in the 1 990′s,the search for new anode materials with improvedenergy density and cycle- ability has never beenstopped[1— 5] .Graphite used as the early commercialanode material for lithium- ion batteries over otherkinds of materials in terms of its flat intercalationpotential and high cycle- ability[6,7] can′t keep pacewith the demand today because of its low capacity.In resentyears,the greateff…     

中空多壳层CoFe2O4的制备及锂离子电池性能研究

以二元金属氧化物CoFe₂O₄为研究对象,通过次序模板法制备了CoFe₂O₄中空多壳层结构(HoMS)材料;对其形貌、结构进行了表征;考察了壳层结构与电化学性能之间的关系.电化学测试结果表明,双壳层-核CoFe₂O₄中空球具有最高的放电比容量(1354.4 mA·h/g)、优异的倍率性能和循环稳定性,其独特的结构优势和最优的空腔体积占有率使其在多次循环过程中能始终保持结构和电化学性质的稳定.     

LiCoO2的合成及其在锂蓄电池中的行为

采用ＸＲＤ和ＡＡＲ分析技术，研究了ＬｉＣｏＯ２电极在充电过程，放电过程以及充放电循环过程中晶胞参数变化规律，发现在这些过程中，ＬｉＣｏＯ２晶胞出现规律性的收缩和膨胀；过充电时产物Ｃｏ３Ｏ４，导致ＬｉｘＣｏＯ２晶格的破坏，循环过程中晶胞参数Ｃｏ值的变化与充电过程相似，各种状态下００６峰的变化最敏感于７００℃预热２０ｈ后再高温合成的ＬｉｘＣｏＯ２，其００６峰得到明显的加强，其循环伏安曲线可逆性很好，第     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO₂,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO₂表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO₂并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g^-1电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g^-1,容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。