含FEC电解液的锂离子电池低温性能研究

研究含FEC溶剂电解液(FEC+EMC,EC,PC)的低温性能及其与磷酸铁锂正极或中间相碳微球(MCMB)负极的匹配.该电解液具有较高的低温电导率,FEC可在1.6 V与负极反应成膜,有效地提高负极稳定性.红外测试发现,FEC可抑制其它电解液溶剂在负极成膜过程中的分解,在常温(20℃)和低温(-20℃)下形成的SEI膜阻抗均较低.电化学测试表明,以该电解液装配的锂离子电池(电极)具有较高的低温放电容量和倍率性能.     

丙酸乙酯对LiFePO4锂离子电池低温性能的影响

以丙酸乙酯(EP)作为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的共溶剂,研究其对LiFePO4锂离子电池低温电化学性能的影响.利用循环伏安曲线、交流阻抗图谱和恒电流充放电曲线等方法测试电池电化学性能.结果表明,添加一定量EP,可提高碳酸酯电解液的离子电导率,改善电解液与正极LiFePO4材料和负极石墨材料的相容性,从而提高LiFePO4锂离子电池的低温性能.使用1 mol·L-1LiPF6/(EC:EMC:DMC:EP=1:1:1:3,by mass)电解液的石墨/LiFePO4锂离子电池在10oC(1C)、-10oC(0.2C)、-20oC(0.2C)、-30oC(0.2C)和-40oC(0.2C)下的相对放电容量(以25oC时的放电容量为基准)分别为82.9%、75.6%、59.0%、46.4%和37.6%.     

磷酸三甲酯和碳酸亚乙烯酯对锂离子电池的复合作用

应用循环伏安、交流阻抗、扫描电子显微镜和锂离子电池性能检测装置研究了阻燃添加剂磷酸三甲酯(TMP)和成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)对锂离子电池的复合作用.结果表明,复合使用TMP和VC不仅能提高电池的安全性而且能改善电池的循环性能,原因可能是在电池首次充放电过程中VC优先还原,还原产物在负极表面聚合形成良好的SEI膜,有效地制约了因TMP在石墨负极表面的分解而造成负极石墨的脱落,同时提高了SEI膜的稳定性.     

添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响

在1 mol·L-1 LiPF6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC、DMC、EMC体积比为1:1:1)电解液中加入体积比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC), 用循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法, 研究了FEC 对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球(MCMB)电极/电解液界面性质的影响. 结果表明, 体积比2%FEC的添加可以抑制部分电解液溶剂的分解, 在MCMB电极表面形成一层性能优良的固体电解液相界面(SEI)膜, 降低了电池的阻抗, 明显提高了电池的比容量和循环稳定性.     

不可燃氟代碳酸酯基钠离子电池电解液

Lithium-ion batteries (LIBs) are widely used in cellphones, laptops, and electric cars owing to their high energy density and long operational lifetime. However, their further deployment in large-scale energy storage systems is restricted by the uneven distribution of lithium resources (~0.0017% (mass fraction, w) in the Earth's crust). Therefore, alternative energy storage systems composed of abundant elements are of urgent need. Recently, sodium-ion batteries (SIBs) have attracted significant attention and are considered to be a potential alternative for next-generation batteries owing to abundant sodium resources (~2.64% (w) of the Earth's crust), suitable potential (−2.71 V), and low cost. SIBs are similar to LIBs in terms of their physical and electrochemical properties. Previous studies have mainly focused on SIB storage materials, including hard carbon, alloys, and hexacyanoferrate, while the safety of SIBs remains largely unexplored. Similar to LIBs, the current electrolytes used in SIBs are mainly composed of flammable organic carbonate solvents (or ether solvents), sodium salts, and functional additives, which pose possible safety issues. Moreover, the chemical activity of sodium is much higher than that of lithium, leading to a higher risk of fire, thermal runaway, and explosion. To overcome this problem, herein we propose a fluorinated non-flammable electrolyte composed of 0.9 mol∙L⁻¹ NaPF₆ (sodium hexafluorophosphate) in an intermixture of di-(2, 2, 2 trifluoroethyl) carbonate (TFEC) and fluoroethylene carbonate (FEC) in a 7 : 3 ratio by volume. Its physical and electrochemical properties were studied by ionic conductivity, direct ignition, cyclic voltammetry, and charge/discharge measurements, demonstrating excellent flame-retarding ability and outstanding compatibility with sodium electrodes. The electrochemical tests showed that the Prussian blue cathode retained a capacity of 84 mAh∙g⁻¹ over 50 cycles in the prepared electrolyte, in contrast to the rapid capacity degradation in a flammable conventional carbonate electrolyte (74 mAh∙g⁻¹ with 57% capacity retention after 50 cycles). To test the practical application of the proposed electrolyte, a hard carbon anode was used and exhibited exceptional performance in this system. The enhancement mechanism was further verified by Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and scanning emission microscopy (SEM) investigations. Polycarbonate on the surface of the cathode played an important role for the studied electrolyte system. The polycarbonate may originate from FEC decomposition, which can enhance the ionic conductivity of the solid electrolyte interface (SEI) layer and reduce impedance. Hence, we believe that this proposed electrolyte may provide new opportunities for the design of robust and safe SIBs for next-generation applications.     

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.     

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。     

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。     

锂离子电池电解液低温导电性能的研究

本文研究了用于锂电池的LiPF6＿乙烯碳酸酯(EC)＿甲基乙酸酯(MA)电解液体系,测定了该体系在不同的溶剂配比和盐浓度下于20℃～-50℃时的电导率,给出该体系性能最佳的溶剂配比和盐浓度,以此进行循环伏安和充放电测试,并与商用电解液(LiPF6 EC 二乙基碳酸酯(DEC)进行了比较.     

磷酸铁锂电池低温性能的改性方法简述

LiFePO₄电极材料具有比容量高、工作电压稳定、成本低及环境友好等优点,被视为理想的锂离子电池正极材料,是目前电动汽车主要正极材料之一。 然而在低温下LiFePO₄电池性能显著降低,限制了其在冬季和高寒地区中的使用。 研究人员分析了低温下磷酸铁锂电池性能快速下降的原因,并提出解决办法。 本文概述了提高磷酸铁锂电池低温性能的4个方法:1)脉冲电流;2)电解液添加剂;3)表面包覆;4)体相掺杂。     

含硫添加剂对石墨负极低温性能的研究

锂离子电池的低温性能主要取决于石墨负极,通过添加剂来改善负极的低温性能是研究的焦点之一. 本文比较了3种具有不同含硫官能团的添加剂DTD(ethylene sulfate)、1,3-PS(1,3-propane sultone)和ES(ethylene sulfite)对传统商业化材料人造石墨负极低温性能的影响. DFT（密度泛函理论）计算、扫描伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学测试结果表明,3种含硫添加剂均可在人造石墨负极表面参与成膜,并对其低温性能产生比较大的影响. 其中,DTD对石墨负极低温性能改善最为明显,1,3-PS对石墨负极的低温性能造成不利影响,而ES则没有明显作用. 电化学交流阻抗（EIS）和X射线光电子能谱（XPS）表明,这3种添加剂的不同作用主要在于其所形成的电极界面膜在电化学阻抗方面存在着明显的差异.     

低温等离子体在锂离子电池材料中的应用

综合评述了低温等离子体技术的基本原理、 常用方法及其在锂离子电池材料领域中的研究进展, 重点评述了等离子体技术在锂离子电池正极、 负极、 隔膜及固态电解质等重要组分中的材料制备与表面改性方面的主要研究结果和应用优势, 并对其所面临的挑战和未来的应用方向进行了展望.     

氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响

使用电解液成膜添加剂是一种简单高效的提高电池循环稳定性的方法。氟代碳酸乙烯酯(FEC)的最低未被占据分子轨道(LUMO)能量较低,易被还原,通常被认为是很好的负极成膜添加剂,但因其最高占据分子轨道(HOMO)能量也较低,抗氧化性较好,故其被认为不在正极上发生作用。本工作结合电化学,形貌分析,化学成分表征,原位结构分析等方法研究了FEC添加剂在钠离子电池中的作用。我们发现适量的FEC添加剂不仅可以显著抑制电解液溶剂碳酸丙烯酯(PC)的分解,而且会在正极上形成一层富NaF的保护层,提高循环过程中正极晶格结构稳定性,从而提高电池的循环稳定性。密度泛函理论(DFT)计算表明,FEC之所以能在正极上形成保护层,可能与其容易在正极界面与钠盐阴离子ClO_4~-结合反应有关。     

电解液添加剂硫酸亚乙酯对锂离子电池性能的影响

在1 mol/L LiPF₆/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯（体积比1∶1∶1）电解液中,采用恒流充放电测试、循环伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）、电化学阻抗谱（EIS）等测试技术,研究了添加剂硫酸亚乙酯（DTD）对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球（MCMB）电极/电解液界面性质的影响。 结果表明,在电解液中引入体积分数0.01%DTD后,MCMB/Li电池可逆放电容量从300 mA·h/g提高至350 mA·h/g,电池总阻抗降低,循环稳定性提高。CV测试发现,在首次还原过程中,DTD在电极电位1.4 V左右（vs Li/Li⁺）发生电化学还原,参与了MCMB电极表面固体电解质相界面膜（SEI膜）的形成过程。 同时,DTD对LiMn₂O₄电极性能无不良影响。     

探索氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响

<正>储能技术已成为制约绿色新能源大规模开发利用的瓶颈技术,作为便携式设备储能领域最受欢迎的高能量密度锂离子二次电池因受限于锂资源储量有限,难以在新能源大规模储能市场中得以可持续发展~1。因此,寻找可替代锂离子电池的二次电池成为一种必然发展趋势。钠与锂具有相