锂离子电池高压电解液

锂离子电池作为一种绿色可充电电池,具有较高能量密度以及功率密度,是便携式电子产品的首选,并逐渐应用于动力汽车领域.为了更好地满足其应用需求,需要进一步提高当前锂离子电池的能量密度.不同于高压正极材料的快速发展,传统电解液在较高工作电压下容易分解,很大程度上阻碍了高能量密度锂离子电池的商业化应用.作为锂离子电池的重要组分...     

锂离子电池正极材料LiFePO4的密度泛函研究

采用密度泛函(B3LYP)方法计算锂离子电池正极材料LiFePO4/FePO4,净电荷和共价键级的计算结果都表明磷氧原子间作用力最强,锂氧原子间作用力最弱,有利于Li离子在晶格中的自由移动.以Li/LiFePO4锂离子电池的平均电压为3.2 V,和实验值3.4 V基本一致.态密度分析表明FePO4和LiFePO4都是典型的半导体,O原子轨道主要贡献总态密度靠费米能级价带一侧,Fe原子轨道主要贡献总态密度靠费米能级导带一侧.     

量子化学方法在锂离子电池电解液研究中的应用

总结了近年来量子化学方法在锂离子电池电解液研究中的应用进展,阐述了量子化学方法在新型锂盐设计、功能添加剂作用机理分析和电极/电解液界面膜的形成过程研究中发挥的作用,对其用来设计锂离子电池电解液功能分子作出展望。     

锂离子电池有机硅电解液

有机硅电解液具有优良的热稳定性、低可燃性、无毒性、高电导率和高分解电压等优点,近年来成为了锂离子电池新型电解液的研究热点。本文综述了有机硅电解液的研究进展,重点介绍了聚醚有机硅电解液的设计合成、物理化学性能、与电解质盐和电极材料的匹配性关系及其在电池中的性能表现;简述了有机硅功能化电解液添加剂的研究进展,如成膜添加剂、阻燃添加剂、吸酸吸水添加剂等;最后对有机硅电解液的进一步研究趋势和应用前景进行了展望。     

锂离子电池高电压电解液的研究现状

目前提高锂离子电池能量密度的途径主要有提高锂离子电池的工作电压和应用高工作电压的正极材料,因此,锂离子电池高电压电解液的研究和开发势在必行。本文概述了锂离子电池电解液和高电压电解液的特点,介绍了前线轨道理论中的HOMO和LUMO对电解液设计的指导意义。尤其是结合日本知名企业和科研机构在高电压电解液方面的研究成果,阐述了两种实现电解质高电压化的途径,即提高溶剂本身的耐氧化性和使用添加剂,总结了氟代酯、氟化醚、硼酸酯、砜类和耐氧化添加剂等用于高电压电解液中的关键物质类型,并讨论了目前高电压电解液研究开发所带来的启示。     

锂离子电池有机硅功能电解液

高安全高电压电解液的开发是锂离子电池电解液发展的重要方向。有机硅化合物由于具有独特的理化性能,使其成为锂离子电池电解液领域的研究热点之一。本文综述了有机硅电解液的研究进展,重点从功能分子设计的角度介绍含碳酸酯基、氨基甲酸酯基、腈基、离子液体、含氟类的有机硅功能电解液溶剂制备及电池性能表现;详细阐述具有结构多样性的有机硅化合物用作高电压添加剂、高安全添加剂、高/低温添加剂、储存/耐自放电添加剂、吸酸吸水添加剂及其在不同电池材料体系中的应用。最后,对有机硅电解液的研究趋势和应用前景进行了展望。     

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.     

锂离子电池高温电解液

本文综述了适合高温锂离子电池用电解液的研究进展和发展前景。从电解质盐和溶剂的高温稳定性方面进行了论述,阐明了现有商用电解液体系在高温时的不足,提出了开发高温电解质盐、难燃有机溶剂、离子液体和阻燃添加剂的思路。通过官能团的修饰,可以克服现有锂盐的不足,开发出适用于高温条件的电解质盐。非碳酸酯类有机溶剂单独使用时的电化学性能较差,离子液体与常用正负极材料的兼容性有待改善,目前最有可能实用化的高温电解液是碳酸酯和阻燃剂的共混体系。通过引入多种阻燃元素或部分基团改进,可以合成出综合性能良好的阻燃剂,进而提高电解液的高温适用性。     

锂离子电池中电解液的热行为分析

以DSC方法研究分析了1M LiPF6 EC-DMC-EMC(1:1:1,质量比)电解液在锂离子电池中的热行为.锂离子电池中,电解液的热行为主要体现在三方面:电解液的热分解、参与充电态石墨负极的热分解反应、与Li0.5CoO2的热分解产物发生复杂的化学反应.电解液热分解反应是EMC分解生成DEC、DMC,而DEC、DMC与LiPF6的分解产物PF5发生系列的化学反应,释放大量热与气体.Li0.5CoO2分解释放的氧气导致电解液的分解产物及有机溶剂的燃烧,释放大量热与小分子气体.燃烧反应释放的大量热促使Li0.5CoO2的分解产物Co3O4的继续分解;当达到300℃以上时,由LI0.5CoO2分解生成的LiCoO2可能与燃烧产物CO2发生反应以及其他系列的化学反应.充电态的石墨电极的DSC结果表明,电极表面形成固体电解质膜(SEI膜)的碎裂反应是主要的放热反应,LiC6与粘结剂及电解液的放热反应相对较弱.     

锂离子电池高电压电解液

开发高电压正极材料是发展高能量密度锂离子电池的重要途径之一。常规电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应,影响高电压正极材料性能的发挥,因此,高电压电解液引起了人们广泛的关注。本文主要从新型溶剂体系和常规碳酸酯溶剂体系两方面对锂离子电池高电压电解液进行综述与评价,提出了现有电解液的不足及面临的问题。从电解液溶剂分子设计理论入手,分析了砜类溶剂、腈基溶剂和离子液体等新型溶剂作为高压电解液溶剂的优缺点,同时探讨了不同种类添加剂在常规碳酸酯溶剂体系中的作用机理。此外,本文还介绍了理论计算方法在锂离子电池高电压电解液研究中的应用,并对其在设计新型高电压电解液中的应用前景进行了展望。     

增塑剂对聚合物电解质锂离子电池性能的影响

锂电子;碳纤维;增塑剂对聚合物电解质锂离子电池性能的影响     

锂离子电池固态电解质的研究进展

和传统电解液相比,固态电解质热稳定性好,电位窗高,力学性能好且对环境友好;更重要地,由固态电解质组成的锂离子电池能量密度比传统锂离子电池更高,因而成为当前研究的热点。综述了几种主要固态电解质,包括无机固体电解质、固态聚合物电解质、凝胶电解质及复合型电解质的优势、研究进展以及面临的问题,并展望了未来固态电解质的发展趋势。     

锂离子电池PMMA-VAc聚合物电解质的制备与性质研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和醋酸乙烯酯(VAc)为单体, 用乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯聚合物(PMMA-VAc), 并以此聚合物制备了新型聚烯烃膜支撑的聚合物膜及聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、差热和热重分析(DSC/TG)、扫描电镜(SEM)及电池充放电实验等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质. 红外光谱结果表明, MMA与VAc通过各自的C＝C双键打开聚合成PMMA-VAc. PMMA-VAc易于分散在混合碳酸酯溶剂中并形成凝胶, 凝胶粘度随PMMA-VAc浓度的增加而增加, 当浓度为4%时成膜效果最佳. PMMA-VAc膜具有大量的微孔结构, 具有极强的吸液性能. PMMA-VAc膜具有良好的热稳定性: 在380 ℃范围内保持稳定. 聚烯烃膜支撑的PMMA-VAc膜室温下的离子电导率为1.85×10^－3 S•cm^－1, 用作为锂离子电池的聚合物电解质时, 电池具有良好的循环稳定性和倍率性能.     

全固态锂离子电池的研究及产业化前景

全固态锂离子电池具有安全性能高、能量密度大、工作温度区间广等优点, 是锂离子电池领域的研究热点. 固体电解质的开发是全固态锂离子电池实现应用的先决条件, 目前国内外研究比较广泛、应用前景较好的固体电解质主要有聚氧乙烯及其衍生物体系的聚合物电解质、LiPON薄膜电解质以及玻璃态硫化物体系的无机电解质三种. 近两年,在固体电解质的研究已取得很大进展的基础上, 人们正在将研究重点转向全固态电池结构设计及生产技术上, 并不断有样品电池面世. 本文从固体电解质的发展历史、最新研究进展、电池生产技术以及产业化应用前景这几个方面, 分别对以上三种体系的电解质及其电池进行综述, 以探索全固态锂离子电池的商品化前景.     

二次锂离子电池正极活性材料—LiCoO_2制备研究进展

本文简单对比了高温相 LiCoO2和低温相 LiCoO2的结构和电化学性能的差别，详细介绍了 LiCoO2的各种合成方法并评述了不同合成方法、反应条件对 LiCoO2结构、形貌及电化学性能的影响，并提出了今后研究的方向。     

锂硫电池电解质研究进展

锂硫电池由于其高能量密度(理论高达2600 Wh/kg)、低成本、环境友好等优点而广受关注. 但是锂硫电池仍存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题. 造成这些问题的主要原因是易溶于有机电解液的中间产物聚硫锂Li₂S_n (4≤n≤8)和不溶于有机电解液的硫化锂造成的. 简要介绍了锂硫电池体系的主要问题,并结合本研究小组的研究,对锂硫电池用电解质体系从有机电解液组成、电解液添加剂、聚合物电解质和无机固体电解质等方面进行了详细的综述,最后对电解质的发展前景进行了展望.     

新型PMMA基聚合物电解质的研制

制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基聚合物电解质，通过加入交联剂使其形成网状结构，提高了聚合物电解质的机械性能.对MMA以及交联剂的含量作了优化，并测试了聚合物电解质的温度特性.测试结果表明,MMA、EGD(二甲基丙烯酸乙二醇酯)和电解液(LiBF4/EC DMC)含量分别为25％、2％、73％(质量分数）时，所制备的聚合物电解质具有较高的电导率，室温条件下可以达到2×10－3 S•cm－1，电化学窗口为4.8 V.用其作为电解质组装的聚合物锂离子电池具有较好的充放电性能.     

Clarification of Decomposition Pathways in a State‐of‐the‐Art Lithium Ion Battery Electrolyte through 13C‐Labeling of Electrolyte Components

The decomposition of state‐of‐the‐art lithium ion battery (LIB) electrolytes leads to a highly complex mixture during battery cell operation. Furthermore, thermal strain by e.g., fast charging can initiate the degradation and generate various compounds. The correlation of electrolyte decomposition products and LIB performance fading over life‐time is mainly unknown. The thermal and electrochemical degradation in electrolytes comprising 1 m LiPF₆ dissolved in ¹³C₃‐labeled ethylene carbonate (EC) and unlabeled diethyl carbonate is investigated and the corresponding reaction pathways are postulated. Furthermore, a fragmentation mechanism assumption for oligomeric compounds is depicted. Soluble decomposition products classes are examined and evaluated with liquid chromatography‐high resolution mass spectrometry. This study proposes a formation scheme for oligo phosphates as well as contradictory findings regarding phosphate‐carbonates, disproving monoglycolate methyl/ethyl carbonate as the central reactive species.     

聚合物固态锂电池电解质/负极界面

动力电池领域对锂二次电池的能量密度和安全性提出了更高要求,研究高能量密度固态锂电池对发展新能源产业具有重要意义。相比传统的有机电解液锂离子电池,采用聚合物固体电解质的聚合物固态锂电池不但具有明显提升的安全性,而且能够匹配高容量电极材料,实现能量密度的有效提升。聚合物固态锂电池是最有前景的锂二次电池之一,然而聚合物固体电解质与锂负极间仍存在严重的界面副反应、锂负极表面易生长枝晶等问题。近年来,通过电解质成分调控、电解质力学性能提升、电解质/锂负极界面调控和匹配三维锂负极等手段,聚合物基固态锂电池性能明显提升。基于此,本文介绍了常见的聚合物固体电解质及其与锂负极间的界面挑战,从添加无机填料、使用高强度基底膜、分级层状结构设计、构筑界面缓冲层、交联网络设计以及固态锂负极保护等几个方面综述了提升聚合物基电解质/锂负极界面稳定性的最新研究成果,最后对解决聚合物固体电解质/锂负极界面兼容性的研发方向和发展趋势进行了展望。