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.     

一种新型凝胶态聚合物电解质的制备和性能

采用一种新型胶联剂新戊二醇二丙烯酸酯(noepentyl glycol diacrylate, NPGDA)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP), 液态电解液组成电解质混合溶液, 然后加入引发剂并加热引发聚合反应制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶态聚合物电解质, 可以用于制备聚合物锂离子二次电池. 考察了不同PVDF-HFP/NPGDA质量比对凝胶态聚合物电解质性能的影响. 结果表明, PVDF-HFP/NPGDA质量比可以影响凝胶态聚合物电解质的结构形貌、电化学特性以及聚合物锂离子二次电池的性能. 研究发现, 当m(PVDF-HFP)/m(NPGDA)＝1:1时制备的凝胶态聚合物电解质具有较高的离子电导率和电化学稳定窗口, 室温下分别为6.99×10^-3 S•cm^-1和4.8 V(vs Li⁺/Li), 以其为电解质制备的聚合物锂离子二次电池具有较好的电化学性能.     

塑料化薄膜锂离子电池的制造技术

通过比较不同聚合物骨架材料与增塑剂所制备的聚合物膜的性能 ,优选出合适的基质骨架材料和增塑剂 .在此基础上 ,探索了塑料化聚合物薄膜电极的工业化制造方法 ,优化了聚合物电解质隔膜与正负极极片的配比 ,探讨塑料化薄膜电极的复合方式 ,并对所制备的塑料化薄膜锂离子电池电性能进行了考察 ,结果表明 :薄膜塑料锂离子电池具备与液态锂离子电池相近的电化学性能 .     

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。     

锂离子电池负极材料铜锌锡硫纳米颗粒的制备及其电化学性能

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了球形的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌;利用电池测试系统对以铜锌锡硫纳米颗粒为锂离子电池负极材料组装的锂离子电池的电化学性能进行了测试.结果表明:所得到的产物为具有锌黄锡矿结构的纯相铜锌锡硫,颗粒直径在300～500nm.铜锌锡硫纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料具有较好的稳定性,有望在锂离子电池研究和应用中得到推广.     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析（英文）

通过静电纺丝和静电喷射技术,将三氧化二铝(Al_2O_3)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间,制备出了具有"三明治"结构的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜.分析了隔膜的形态结构、热收缩性能、拉伸性能、电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能.测试结果表明,该复合隔膜比纯P(Vd F-HFP)膜拥有更高的吸液率,隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs).该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右,相对应的断裂伸长率为261.57%.复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10~(-3)S/cm,且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V).在电池的循环测试中,使用钴酸锂(LiCoCO_2)作为正极材料,由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平,为145 m A·h·g~(-1).     

不同热引发剂对凝胶态聚合物电解质性能的影响

采用热重/差热分析方法研究了两种热聚合引发剂: AIBN和BPO. 它们通常用于制备锂离子二次电池凝胶态聚合物电解质. 采用不同引发剂制备的凝胶态聚合物电解质具有不同的特性并影响聚合物锂离子二次电池的性能, 例如倍率性能, 高低温性能和循环性能. 为凝胶态聚合物电解质体系选择了一种合适的热引发剂.     

大学化学本科教学中综合化学实验的设计——锂离子电池制作

将CR2032型锂离子电池的制作及电化学性能测试实验设计为大学化学本科生的综合实验并将其应用于本科教学中，建立起基于锂离子电池用正极材料的合成、表征、电极制备及电池组装和性能测试的综合性开放实验。实验以无机材料制备为实验基础，以电化学原理为理论基础，通过文献查阅、确立合成路线、材料制备及表征、锂离子电池制作与测试等多项综合实验内容，使学生了解目前常见的正极材料种类、合成方法、电池的基本结构以及电池性能的测试方法。在教学过程中以学生主动探索为主体，培养学生的科学探究素养，锻炼学生查阅文献、自主设计实验和合作开发的能力。     

锂离子电池有机/聚丙烯复合隔膜研究

以单向拉伸的PP隔膜为基膜,PVDF、PTFE、PEK-C、PES和PPSU等多种具有耐高温性能的聚合物为涂层材料,制备了有机/PP复合隔膜.对复合隔膜的形貌、透气性及热稳定性进行了研究,并考察了复合隔膜对电解液的电化学稳定性和电池循环性能的影响.研究发现,有机复合隔膜的透气性能略有降低,但热收缩性能有了明显的改善.电化学性能表明,复合隔膜在锂离子电池工作的电化学窗口性能稳定.电池循环性能发现,采用有机复合隔膜电池的放电容量普遍增加,倍率放电性能也优于使用PP隔膜的电池.     

高性能锂离子电池正极黏合剂研究进展

正极黏合剂是维持锂离子电池正极结构稳定性的关键材料,对于锂离子电池的能量密度及安全性具有重要作用.本文综述了锂离子电池正极黏合剂材料的研究及应用进展,重点介绍了锂离子电池正极黏合剂对于正极材料及锂离子电池电化学性能的影响,详细总结了以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、功能性聚合物黏合剂为代表的油溶性黏合剂和以聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)为代表的水溶性黏合剂的特点:PVDF具备良好的化学稳定性,黏合效果较好,但耐高温性能差且在电解液中易溶胀;PI的耐高温性能优异,机械性能较好,但成本相对较高;功能性聚合物黏合剂具备良好的导电性,可有效抑制Li-S锂电池中多硫化物的穿梭效应,但制备工艺复杂;PAA的柔性较好,抗高压能力较强,但是力学性能较差;CMC具有良好的分散性,机械强度较大,因脆性较大需与丁苯橡胶(SBR)配合使用.结合已有的研究报道,探讨了高性能锂离子电池先进正极黏合剂材料的未来发展方向及前景.     

Preparation of Carbon Nanowall and Carbon Nanotube for Anode Material of Lithium-Ion Battery

Carbon nanowall (CNW) and carbon nanotube (CNT) were prepared as anode materials of lithium-ion batteries. To fabricate a lithium-ion battery, copper (Cu) foil was cleaned using an ultrasonic cleaner in a solvent such as trichloroethylene (TCE) and used as a substrate. CNW and CNT were synthesized on Cu foil using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and water dispersion, respectively. CNW and CNT were used as anode materials for the lithium-ion battery, while lithium hexafluorophosphate (LiPF₆) was used as an electrolyte to fabricate another lithium-ion battery. For the structural analysis of CNW and CNT, field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and Raman spectroscopy analysis were performed. The Raman analysis showed that the carbon nanotube in composite material can compensate for the defects of the carbon nanowall. Cyclic voltammetry (CV) was employed for the electrochemical properties of lithium-ion batteries, fabricated by CNW and CNT, respectively. The specific capacity of CNW and CNT were calculated as 62.4 mAh/g and 49.54 mAh/g. The composite material with CNW and CNT having a specific capacity measured at 64.94 mAh/g, delivered the optimal performance.     

白藜芦醇对长期贮存锂离子电池电解液性能的影响

锂离子电池电解液从制造完成到使用,一般都会经历灌装、运输和贮存的过程,了解长期贮存过程对锂离子电池电解液性能的影响,对锂离子电池的生产具有一定的理论指导意义.本文运用电化学阻抗谱(EIS)测试并结合循环伏安法(CV)测试、充放电测试、扫描电子显微镜(SEM)等研究了1 mol.L-1 LiPF6-EC:EMC 基础电解...     

Nonflammable pseudoconcentrated electrolytes for batteries

Electrolyte is essentially important for electrochemical and safety performance of batteries. The pseudoconcentrated electrolyte, with lean solvent but anion-involved solvation sheath and heterogeneous long-range structure, endows the electrolyte with superior interfacial properties and the bulk properties, enabling the high-voltage lithium-ion battery, lithium-metal battery, and sodium battery with outstanding electrochemical performances. Nonflammable solvents as diluent in the pseudoconcentrated electrolyte can reach 30–60% by volume share, making the electrolyte nonflammable and then showing great possibility in mitigating the thermal runaway of the battery. As a new family of liquid electrolyte, nonflammable pseudoconcentrated electrolyte is promising for high safety and high energy density secondary batteries.     

超级电容电池

本文比较了超级电容器、锂离子电池和超级电容电池的结构、原理、研究现状和发展前景。超级电容电池的正极具有超级电容器电极的结构和双电层储能机制,负极具有类似锂离子电池负极的结构和快速电化学储能机制。超级电容器和锂离子电池的发展空间都很有限,而作为两者结合的产物的超级电容电池可兼具高比功率、高比能量、高放电电压和长循环寿命的优点,是未来储能电池的发展方向之一,但还面临缺乏具有高分解电压的电解液和高充电电压下电解液中离子枯竭的问题。     

混合超级电容器AC/LiMn2O4体系的电化学性能

对AC/LiMnO4体系混合电容器进行研究,以活性炭(AC)为负极材料,尖晶石结构的LiMn2O4为正极材料,Li2SO4为电解液。该体系的原理与锂离子电池很相似,从本质上说属于一种特殊的锂离子电池。改变正负极的质量配比,根据其电化学性能确定了该体系最佳的正负极质量配比。对不同电解液浓度的电容器进行不同电流密度充放电测试,发现电解液浓度增加,会使容量和大电流性能得到明显改善,极化电阻的增大会大大降低放电电压平台。实验表明该体系具有较高的能量密度和功率密度,同时保持了良好的循环性能。     

硅氧烷基聚合物电解质*

聚合物锂离子电池的核心技术是研制高离子传导率、适宜机械性能以及化学和电化学性能稳定的聚合物电解质材料。在众多寻求高性能聚合物电解质的研究工作中,由于硅氧烷基聚合物电解质具有灵活多样的分子结构设计、易于合成实施、优异的电化学性能和室温电导率等特点,一直是人们关注的热点领域。本文综述了近年来新型硅氧烷基聚合物电解质的设计与合成的研究工作,重点介绍了采用聚硅氧烷嵌段、接枝聚合物通过共混、互穿网络结构、交联网络结构以及无机-有机复合等方法开展的相关聚合物电解质的研究工作。同时也介绍了聚硅氧烷电解质的研究方法和基于聚硅氧烷电解质的应用研究进展。     

新型锂盐LiBC2O4F2在EC＋DMC溶剂中的电化学行为

采用差热-热重(TG-DTA)、恒电流充放电和交流阻抗(EIS)分析了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性,研究了LiODFB/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)电解液的电化学性能及界而特征.实验结果表明,LiODFB不仅具有更高的热稳定性,而且在EC+DMC溶剂中具有较好的电化学性能.与使用LiPF6/EC+DMC的电解液相比,锂离子电池应用LiODFB基电解液在55℃的高温具有更好的容量保持能力;以0.5C、1C(1C=250 mA·g-1)倍率循环放电,两种电池间的倍率性能差别较小;LiODFB能够在1.5 V(vs Li/Li+)左右在石墨电极表面还原形成一个优异稳定的保护性固体电解质相界面膜(SEI膜);交流阻抗表明,使用LiODFB基电解液的锂离子电池仅具有稍微增加的界面阻抗.因此LiODFB是一种非常有希望替代LiPF6用作锂离子电池的新盐.     

新型锂盐LiBC2O4F2在EC+DMC溶剂中的电化学行为

采用差热-热重(TG-DTA)、恒电流充放电和交流阻抗(EIS)分析了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性, 研究了LiODFB/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)电解液的电化学性能及界面特征. 实验结果表明, LiODFB不仅具有更高的热稳定性, 而且在EC+DMC溶剂中具有较好的电化学性能. 与使用LiPF6/EC+DMC的电解液相比, 锂离子电池应用LiODFB基电解液在55 ℃的高温具有更好的容量保持能力; 以0.5C、1C(1C=250 mA·g-1)倍率循环放电, 两种电池间的倍率性能差别较小; LiODFB能够在1.5 V(vs Li/Li+)左右在石墨电极表面还原形成一个优异稳定的保护性固体电解质相界面膜(SEI膜); 交流阻抗表明, 使用LiODFB基电解液的锂离子电池仅具有稍微增加的界面阻抗. 因此LiODFB是一种非常有希望替代LiPF6用作锂离子电池的新盐.     

锂离子电池电解液除酸除水添加剂的研究进展

商用锂离子电池电解液在应用过程中存在电解质锂盐六氟磷酸锂（LiPF₆）易在痕量水环境中发生水解反应，进而导致锂离子电池体系的综合电化学性能受损。因此，亟需控制电解液本体中痕量水的引入以及减小锂盐与痕量水反应产物对电池体系影响的措施。本文主要综述了含有不同官能团的添加剂在除去电解液中痕量水和酸时所具有的特性，并重点分析介绍了其除酸除水的作用机理。 最后，对除酸、除水型添加剂未来的研究方向和应用前景进行了展望。