尖晶石LiMn2O4中锂离子嵌入脱出过程的电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱(EIS)研究了尖晶石LiMn2O4电极的首次充放电过程. 发现EIS谱高频区域拉长压扁的半圆是由两个半圆相互重叠而成的, 分别归属于与锂离子通过固体电解质相界面膜(SEI膜)的迁移和与尖晶石LiMn2O4材料的电子电导率相关的特征. 通过选取适当的等效电路, 对实验所得的电化学阻抗谱数据进行拟合, 获得尖晶石LiMn2O4电极首次充放电过程中SEI膜电阻、电子电阻和电荷传递电阻等随电极极化电位变化的规律. 根据研究结果提出了嵌锂物理机制模型.     

一种新型复合微孔聚合物电解质及其与锂离子电池负极相容性研究

以介孔分子筛SBA-15为造孔剂和填料, 研究出一种无需使用增塑剂制备复合微孔型聚合物电解质(SBA-15 CMPE)的新方法. 组装Li/SBA-15 CMPE/Li对称电池, 并利用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了存放时间、循环伏安(CV)扫描、恒电流极化以及环境温度等对Li/SBA-15 CMPE界面性质的影响. 通过将成膜浆料直接浇铸在用水性粘合剂制备的中间相微球碳(MCMB)电极片上, 制备附有SBA-15 CMPE的一体化电极(MCMB/SBA-15 CMPE). 用该MCMB/SBA-15 CMPE所组装的三电极模拟电池具有良好的循环性能, EIS研究揭示了其首次阴极极化过程中碳电极上SEI膜的形成、生长和稳定的过程.     

锂离子电池Sn-SBA15负极材料的复合电镀制备及其性能

应用复合电镀法制备Sn-SBA15电极.充放电测试得其初始放电(嵌锂)容量,达到1075mAh/g.充电(脱锂)容量为630mAh/g,经过50周循环后充放电容量均保持在400 mAh/g以上.XRD分析表明,Sn-SBA15电极具有四方晶型锡结构;而SEM观察到电极表面的蜂窝状结构.交流阻抗谱结果显示,Sn-SBA15电极表面有SEI膜的生成.     

Li10GeP2S12固态电解质电极界面特性研究

采用高温固相法合成了固态电解质Li₁₀GeP₂S₁₂,其室温离子电导率为2.02×10^-3 S/cm,并组装了LiNbO₃@LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₁₀GeP₂S₁₂/Li全固态电池.恒流充放电测试表明全固态电池首次放电容量121.2 mAh/g,库伦效率40周后稳定在99.8%左右,循环100周后容量保持率达93.7%.电化学阻抗谱的测试结果表明,其典型的阻抗谱图由高频区半圆（HFS）、中频区半圆（MFS）和低频区斜线（LFL）组成,其中,HFS归属于电解质阻抗（R_el//Q_el）,MFS归属于电荷传递过程（R_ct//Q_dl）,LFL归属于锂离子的固态扩散过程.通过选取适当的等效电路,对实验所得的电化学阻抗谱数据进行拟合,并分析了R_el和R_ct随电极电位的变化规律.     

锂离子电池薄膜锡负极材料的制备及容量衰减机理研究

以电镀的方法在铜基底上沉积薄膜锡作为锂离子电池负极材料. 运用X射线衍射、扫描电镜、电化学循环伏安、电化学充放电和交流阻抗等多种方法对其结构和性能进行表征和研究. 结果表明所制备的薄膜锡电极主要为四方晶系结构, 其初始放电(嵌锂)容量为709 mAh•g^－1, 充电(脱锂)容量为561 mAh•g^－1. 电化学循环伏安研究发现在嵌/脱锂过程中薄膜锡经历了多种相变过程. 电化学阻抗谱结果说明, 首次嵌锂过程中当电极电位达到1.2 V在电极表面形成SEI膜, 而当电极电位低于0.4 V表面SEI膜出现破裂, 归因于体积膨胀所致. SEM研究表明30次充放电循环后薄膜锡负极出现龟裂现象.     

发射FTIR光谱技术在聚合物电解质导电机制研究中的应用

运用发射FTIR光谱技术,实时监测SBA-15掺杂制备的复合聚合物电解质随温度升高其结晶状态变化的规律,结合电化学和SEM研究结果分析了无机填料对离子电导率的影响,并初步提出离子导电增强的机制。文章将为发射FTIR光谱技术应用于锂电池研究进行了探索。     

石墨负极电化学扫描循环过程的EIS、Raman光谱和XRD研究

运用电化学阻抗谱(EIS)、Raman光谱和XRD研究了石墨负极在1 mol/L LiPF6-EC∶DEC∶DMC电解液中的电化学循环扫描过程. EIS研究结果表明, 在电化学循环扫描4~10周范围内, SEI膜(固体电解质相界面膜)电阻随循环扫描周数增加近似线性增长, 但石墨负极/电解液界面总阻抗由于电荷传递电阻的降低而减小. Raman光谱研究结果表明, 在经历电化学循环扫描后, 活性材料表层发生粉化和无定形化, 石墨化程度降低; 但XRD研究结果显示, 石墨材料的本体结构没有发生变化, 仍然保持着完整的石墨层状结构.     

锂离子电池的电化学阻抗谱分析

电化学阻抗谱(EIS)是研究电极/电解质界面发生的电化学过程的最有力工具之一,广泛应用于研究锂离子在锂离子电池嵌合物电极活性材料中的嵌入和脱出过程。本文从分析嵌合物电极的EIS谱特征入手,探讨了电化学阻抗谱中各时间常数的归属问题,重点讨论了与锂离子嵌脱过程相关的动力学参数,如电荷传递电阻、活性材料的电子电阻、扩散以及锂离子扩散迁移通过固体电解质相界面膜(SEI膜)的电阻等,对电极极化电位和温度的依赖关系。     

电化学阻抗谱弛豫时间分布基础

电化学阻抗谱（EIS）是一种高效的原位/非原位电化学表征技术,已在电化学能源领域得到广泛应用,如用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池等材料及器件性能的诊断和优化. 弛豫时间分布（DRT）是一种不依赖于研究对象先验知识的EIS解析技术,可用于分离和解析EIS中高度重叠的物理化学过程. 为了促进DRT解析技术的应用和推广,本文详细阐述了如下问题： 1） DRT解析原理、实现算法及重要扩展; 2） 典型电路基元的DRT解析分析; 3） DRT的具体实现及在电化学能源中的典型应用举例; 4）DRT解析技术研究进展、存在问题及发展趋势.     

锂离子电池用Cr2O3/TiO2复合材料的电化学性能

采用高温固相反应法合成了Cr₂O₃/TiO₂复合材料, 运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其结构、形貌和电化学性能进行了表征. 研究结果表明: TiO₂掺杂能够显著改善Cr₂O₃的充放电循环性能, Cr₂O₃/TiO₂复合材料在充放电循环22周后仍有454 mAh·g^-1的可逆循环容量, 容量保持率达到了73.6%, 主要归因于TiO₂掺杂能够显著提高Cr₂O₃的电导率. Cr₂O₃/TiO₂复合材料首次放电过程中由于电极体积膨胀导致的固体电解质相界面(SEI)膜迅速增厚和活性材料电导率的降低可能是其首次充放电过程中存在较大不可逆容量和循环容量衰减的重要原因.