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高压锂电池正极电解质界面研究进展
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作者 刘建东 张志佳 +3 位作者 Mikhail Kamenskii Filipp Volkov Svetlana Eliseeva 马建民 《物理化学学报》 北大核心 2025年第2期1-13,共13页
提高电池的截止电压上限可以显著提升锂电池的能量密度。然而,高截止电压也会导致正极材料在高压下发生不可逆相变和副反应,从而损害电池性能。为了解决这一问题,建立一个稳定的正极电解质界面(CEI)在提高电池性能方面起到了关键作用。... 提高电池的截止电压上限可以显著提升锂电池的能量密度。然而,高截止电压也会导致正极材料在高压下发生不可逆相变和副反应,从而损害电池性能。为了解决这一问题,建立一个稳定的正极电解质界面(CEI)在提高电池性能方面起到了关键作用。本文探讨了CEI的形成机制,并概述了构建CEI的方法,包括人工构建CEI和原位生成CEI。此外,从电解质的角度出发,我们还展望了构建高压正极CEI的设计思路。 展开更多
关键词 高压正极 正极电解界面 电解质工程 电解质添加剂 锂电池
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腈类化合物在高电压电解液中的研究进展
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作者 李南 马静 +6 位作者 黄挺秀 沈毅星 沈旻 江依义 洪涛 马国强 马紫峰 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期997-1009,共13页
提高工作电压是提升锂离子电池能量密度的有效途径,但由此引发的电解液氧化分解、过渡金属离子溶出以及正极材料结构破坏等问题,严重制约了其实际应用。因此,开发具有优异电化学稳定性的电解液成为研究的热点。腈类化合物由于高介电常... 提高工作电压是提升锂离子电池能量密度的有效途径,但由此引发的电解液氧化分解、过渡金属离子溶出以及正极材料结构破坏等问题,严重制约了其实际应用。因此,开发具有优异电化学稳定性的电解液成为研究的热点。腈类化合物由于高介电常数和优良的氧化稳定性,被视为高电压体系中优化电解液的理想选择。本文回顾了腈类化合物作为溶剂和添加剂的作用机理及性能特点,针对腈类溶剂与石墨及锂金属不相容的问题,讨论了高浓度电解液、弱溶剂化电解液、含氟腈类电解液及共晶电解质等4种优化策略,并总结了各策略的实际应用前景及商业化过程中面临的局限性,明确指出添加剂是当前最有效的应用方式。此外,通过介绍含硅、硼、硫等元素的化学基团修饰的新型腈类添加剂,探究了不同官能团的作用机制及其应用潜力。最后,本文阐述了腈类化合物在开发与应用中面临的机遇与挑战,展望了通过合成工艺的优化与新型添加剂的开发,获得低黏度、高纯度、界面稳定性更强的多官能团腈类化合物,并探讨其在高电压电解液,尤其是在钴酸锂电池电解液中的应用前景。 展开更多
关键词 锂离子电池 电解液 腈类化合物 固体电解界面
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杂原子掺杂调控“介孔碳/电解液”界面提升储能特性
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作者 张庆武 李嘉鑫 +2 位作者 卢浩 赵芝悦 孙庆伟 《矿冶》 2024年第6期934-942,共9页
对介孔碳材料表面进行多杂原子掺杂制备改性电极材料,是提高超级电容器能量密度的有效方法之一。使用硫酸亚铁溶液凝沉大豆蛋白,经惰性气氛碳化得到杂原子掺杂介孔碳材料(TFe)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍... 对介孔碳材料表面进行多杂原子掺杂制备改性电极材料,是提高超级电容器能量密度的有效方法之一。使用硫酸亚铁溶液凝沉大豆蛋白,经惰性气氛碳化得到杂原子掺杂介孔碳材料(TFe)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、N 2吸脱附等表征手段分析TFe的微观形貌、表面化学性质、物相组成、孔结构与比表面积。将介孔碳材料TFe与乙炔黑、聚四氟乙烯混合均匀后挤压成片,以150目316L不锈钢网为集流体,制成工作电极。采用304不锈钢片为对电极,Ag/AgCl饱和氯化钾为参比电极,6 mol·L^(-1)的KOH溶液为电解液,用电化学工作站对材料进行电化学性能测试。采用活性炭为正极材料,TFe为负极材料,以玻璃纤维膜为隔膜,6 mol·L^(-1)的KOH溶液为电解液,封装在CR2030钮扣电池壳中,制成非对称超级电容器,采用计时电位法测试该器件的性能。结果表明,制备的掺杂介孔碳材料具有多层次孔结构,表面含有铁、氮、磷、硫和氧等杂原子的官能团,材料中的碳主要以无定形状态存在,材料的孔径主要分布在3.7 nm左右,比表面积为276 m^(2)·g^(-1)。在多杂原子掺杂介孔碳中,Fe_(2) P为材料提供了58%的电化学比容量,显著提高了“介孔碳电极/水性电解液”的界面相容性。在三电极体系下,6 mol·L^(-1)KOH电解液中,掺杂介孔碳材料的电化学比容量比未掺杂介孔碳的提高了150%以上。 展开更多
关键词 大豆蛋白 杂原子掺杂 介孔碳 超级电容器 “电极/电解液”界面
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全固态锂电池正极/电解质界面电阻:从空间电荷层模型到表征及模拟
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作者 王达 殷晓彬 +2 位作者 吴剑芳 罗亚桥 施思齐 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第7期21-35,共15页
采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展... 采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主要瓶颈。相比之下,正极和固体电解质界面处因空间电荷层等复杂效应导致的高界面电阻成为当前急需解决的难题。本文从(电)化学势及电势的基本概念出发,对描述正极和固体电解质之间化学势差异所导致的空间电荷层的理论模型进行严格推导,以揭示其影响界面电阻的物理本质。接着,本文从实验表征和理论模拟角度出发,综述了当前在观测空间电荷层状态、计算正极/固体电解质界面及其体相锂离子浓度,以及预测界面电阻等方面存在的问题。在此基础上,本文提出了融合空间电荷层模型、数值模拟以及基于实际正极和固体电解质接触处费米能级状态和位置的方法,从而定量评估界面电阻。最后,本文展望了通过优化正极/固体电解质界面来提升全固态锂电池电化学性能的未来发展趋势。通过深入理解界面电阻的物理机制,未来可以采用新的材料设计、界面工程等策略来改善全固态锂电池的性能。这些研究将有助于推动全固态锂电池技术的发展,实现更高效、更安全的能源存储解决方案。 展开更多
关键词 正极 固体电解 空间电荷层 界面电势差 界面电阻
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长寿命高镍锂电池界面重构电解液添加剂研究进展 被引量:2
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作者 韩卓 张丹丰 +3 位作者 王海先 郑国瑞 柳明 贺艳兵 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-27,共27页
高镍正极匹配锂金属负极是实现高比能锂电池的重要发展方向之一,然而,高比能锂电池体系存在体相结构稳定性差、与表界面难以兼容等共性问题,特别是在高截止电压、宽温域的实际工况条件下,表界面退化往往加速体相结构的破坏,造成电极材... 高镍正极匹配锂金属负极是实现高比能锂电池的重要发展方向之一,然而,高比能锂电池体系存在体相结构稳定性差、与表界面难以兼容等共性问题,特别是在高截止电压、宽温域的实际工况条件下,表界面退化往往加速体相结构的破坏,造成电极材料性能快速衰退。相较于离子掺杂和表面包覆等改性手段,基于溶剂-锂盐优化或功能性添加剂主导的电解液诱导界面重构改性工程,可以同时实现对高比能正负极材料电化学循环改性,易于大规模工业生产应用。其中,功能性添加剂能极大提升电极/电解液界面兼容性,同时有利于调控电解液溶剂化结构,利用其电化学氧化/还原活性特征改变高比能电极/电解液电化学界面行为,从而实现高比能锂电池稳定循环。本文论述了不同功能性电解液添加剂在高镍正极和负极表面的成膜性、界面吸附稳定性、界面协同演变、酸水杂质清除等方面改性作用,为筛选和设计特定功能化添加剂实现高比能高镍锂全电池的稳定循环提供了新思路。 展开更多
关键词 高镍锂电池 电解液添加剂 界面重构 电化学循环改性 低成本
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高电压镍锰酸锂正极/电解液界面本征性质的研究 被引量:4
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作者 李丽 许晶晶 +3 位作者 韩少杰 吴晓东 卢威 陈立桅 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期582-589,共8页
高电压正极材料的应用是提高锂离子电池能量密度的有效手段,然而高电压下正极/电解液界面稳定性成为决定锂离子电池在高电压工作条件下循环性能和安全性能的关键因素,因此高电压下正极/电解液界面具有重要的研究价值.但是,目前报道的正... 高电压正极材料的应用是提高锂离子电池能量密度的有效手段,然而高电压下正极/电解液界面稳定性成为决定锂离子电池在高电压工作条件下循环性能和安全性能的关键因素,因此高电压下正极/电解液界面具有重要的研究价值.但是,目前报道的正极/电解液界面的研究中通常使用传统的极片制备方法,这需要引入导电剂和粘结剂,会对后期正极活性物质表面钝化膜的形貌和组分表征带来干扰,甚至造成固体电解质界面(SEI)膜存在的假象,难以获得正极材料与电解液之间界面的本征信息.这里,我们采用溶胶凝胶旋涂法制备了不含导电剂和粘结剂的镍锰酸锂(LNMO)正极,以其为研究对象,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)技术,结合电化学阻抗谱(EIS)研究了LNMO正极/电解液界面在充放电过程中的结构演变过程以及本征性质.研究结果显示在充放电过程中,电解液中溶剂和电解质都会参与反应,其中Li PF6的降解主要发生在高电压下,其降解产物在放电过程中又会被反应消耗掉.它们的降解产物沉积到LNMO正极形成表面膜,该表面膜的主要成分随着电压的不同组分有所不同. 展开更多
关键词 高电压镍锰酸锂 正极/电解液界面 本征性质 固体电解界面 电解液氧化分解 表面膜
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碳包覆Li_3V_2(PO_4)_3正极材料在LiPF_6电解液中的表面/界面行为 被引量:2
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作者 边筱扉 刘万强 魏英进 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期602-607,共6页
利用碳热还原法成功制备了碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料。X射线衍射研究表明材料具有纯相单斜结构。高分辨透射电子显微镜观察到材料表面存在5~10 nm的包覆碳层。碳包覆Li3V2(PO4)3材料在3.0~4.3 V电压区间内可提供120 mA.h/g(C/4倍率)... 利用碳热还原法成功制备了碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料。X射线衍射研究表明材料具有纯相单斜结构。高分辨透射电子显微镜观察到材料表面存在5~10 nm的包覆碳层。碳包覆Li3V2(PO4)3材料在3.0~4.3 V电压区间内可提供120 mA.h/g(C/4倍率)、115 mA.h/g(1C倍率)和110 mA.h/g(2C倍率)的可逆容量,并且在循环300次后容量保持率超过97%,显示出良好的应用前景。该材料在充放电循环初期经历了不可逆容量损失。高分辨透射电子显微镜研究表明,该不可逆容量损失来源于材料表面生成的固体电解质中间相(SEI膜),红外光谱分析表明,SEI膜的成份主要包括ROCO2Li和RCO2Li等有机物,以及Li2CO3、LixPFy和LixPOyFz等无机物。表面SEI膜经历初期电化学循环后趋于稳定,从而保证碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料优良的电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 磷酸钒锂 表面 界面反应
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优化Li||NCM811电池电解液溶剂化和电极电解液界面的阴离子受体添加剂策略
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作者 刘建东 李鑫 +3 位作者 吴达雄 王华平 黄俊达 马建民 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期57-59,共3页
锂金属电池的循环稳定性和倍率能力受制于多个因素,如阳极/阴极电解液界面的品质和电解液溶剂化特性。在该工作中,我们提出了阴离子受体电解液添加剂策略,通过六氟苯添加剂对Li^(+)溶剂化结构进行调控,实现了PF_(6)^(-)的稳定性并提高... 锂金属电池的循环稳定性和倍率能力受制于多个因素,如阳极/阴极电解液界面的品质和电解液溶剂化特性。在该工作中,我们提出了阴离子受体电解液添加剂策略,通过六氟苯添加剂对Li^(+)溶剂化结构进行调控,实现了PF_(6)^(-)的稳定性并提高了电解液的导电性,优化了阳极/阴极电解液界面中间相的组分/结构特征,有效抑制了锂枝晶的生长和提升了阴极表面的Li^(+)传输,Li||Li对称电池在1m A·cm^(-2)的电流密度下实现超过400h的稳定循环,并且Li||NCM811电池在200m A·g^(-1)的电流密度下经过100次循环后的容量保持率达到75%。 展开更多
关键词 电解液 六氟苯 阴离子受体 锂金属电池 锂阳极 阳极/阴极电解界面
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调控LiPF6基电解液溶剂化结构稳定富锂锰基正极界面
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作者 胡川 胡志伟 +3 位作者 李振东 李帅 王豪 王丽平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1604-1615,共12页
富锂锰基正极材料具有高比容量和低成本的优势,有望成为下一代高能量密度金属锂电池的正极材料。然而在实际应用中,其相对于金属锂高达4.8 V的充电截止电压,会引发电解液氧化分解失效,导致正极与电解液的界面恶化使得电池难以稳定循环... 富锂锰基正极材料具有高比容量和低成本的优势,有望成为下一代高能量密度金属锂电池的正极材料。然而在实际应用中,其相对于金属锂高达4.8 V的充电截止电压,会引发电解液氧化分解失效,导致正极与电解液的界面恶化使得电池难以稳定循环。为此本文开发了以1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)充当促配位溶剂的六氟磷酸锂(LiPF6)基新型高电压电解液。实验与表征结果说明,适量TTE引入后具有更多锂盐阴离子参与锂离子配位的溶剂化结构的电解液,能够在正极表面形成5 nm厚且富含氟元素的正极电解液中间相(CEI),稳定正极界面并抑制正极层状结构的退化。使用新型电解液的富锂锰基正极对金属锂扣式电池,以99.8%的平均效率循环400次后,仍有83.9%的容量保持率(0.5 C)。组装1.25 Ah的富锂锰基正极对金属锂软包电池,在0.04 C下能够提供370 Wh/kg的质量能量密度,在0.08 C下循环45次后,仍有80%的容量保持率,表现出良好的应用前景。本研究有助于推动富锂锰基正极的应用,为高能量密度金属锂电池的研发提供实验依据。 展开更多
关键词 富锂锰基正极 高电压 电解液 正极-电解液中间相 层状结构 金属锂软包电池
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用二氟磷酸钠改善钠离子电池“电极/电解液”界面
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作者 黄秋洁 毛冲 +1 位作者 潘东优 杨乐文 《矿冶》 2024年第6期918-926,共9页
可充电钠离子电池(SIBs)因其与锂离子电池相似的工作原理以及钠资源的丰富性,作为一种有前景的能量存储补充技术而备受瞩目。相对于锂离子电池,钠离子电池具有资源分布广、成本低、功率特性好等优势,在储能、汽车启停电源及低速二轮车... 可充电钠离子电池(SIBs)因其与锂离子电池相似的工作原理以及钠资源的丰富性,作为一种有前景的能量存储补充技术而备受瞩目。相对于锂离子电池,钠离子电池具有资源分布广、成本低、功率特性好等优势,在储能、汽车启停电源及低速二轮车等市场具有潜在应用前景。然而,在高电压和高温等极端条件下,"电极/电解液"界面稳定性将成为制约钠离子电池循环性能的关键因素。界面不稳定可能导致电池内部发生副反应,如电解液的分解、电极材料的腐蚀以及气体的产生等,这些都会严重影响电池的性能和寿命。本文制备了一种功能添加剂-二氟磷酸钠(NaPO_(2)F_(2),简称NaDFP),该添加剂与常用的功能添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)相互协同,共同促进了稳定的负极固体电解质界面(SEI)膜和正极电解质界面(CEI)膜的形成。实验数据表明,在电解液中添加NaDFP后,所组装的NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)|硬碳软包电池的初始容量和首次库伦效率均得到明显提升,在45℃高温环境、2.0-4.0 V和1.0 C倍率下经过400次循环后,容量保持率高达96%。这主要得益于NaDFP协同VC和FEC构筑了稳定的SEI/CEI膜,显著降低了“电极/电解液”的界面阻抗,有效抑制了界面副反应,最终使得钠离子电池在高电压和高温条件下的循环性能得到了显著提升。 展开更多
关键词 钠离子电池 功能添加剂 二氟磷酸钠 “电极/电解液”界面 高电压 高温
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1,3-二氧戊环基LiCF_3SO_3电解液对锂硫电池正极材料单质硫的电化学性能影响 被引量:10
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作者 苑克国 王安邦 +2 位作者 余仲宝 王维坤 杨裕生 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1738-1741,共4页
测试了二元和多元溶剂组分的1,3-二氧戊环基LiCF3SO3电解液的粘度、离子电导率和单质硫的溶解度.研究结果表明,由较强的给电子能力溶剂组成的低粘度电解液较容易提高单质硫的氧化还原反应活性和可逆性能,有利于提高单质硫在2.10V附近的... 测试了二元和多元溶剂组分的1,3-二氧戊环基LiCF3SO3电解液的粘度、离子电导率和单质硫的溶解度.研究结果表明,由较强的给电子能力溶剂组成的低粘度电解液较容易提高单质硫的氧化还原反应活性和可逆性能,有利于提高单质硫在2.10V附近的低放电平台电位和放电比容量.DOL-DME LiCF3SO3电解液能够较好地改善单质硫电极的表面钝化层结构,促进电活性物质离子扩散和降低界面电荷传递阻抗,从而表现出很好的放电倍率特性.在室温下充放电流密度分别为0.1和0.2mA/cm2时,单质硫的首次放电比容量为792mA.h/g,第29次放电比容量达到412mA.h/g. 展开更多
关键词 电解液 锂硫电池 单质硫 正极材料 溶剂
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锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在不同电解液中的性能研究 被引量:2
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作者 刘静静 仇卫华 +2 位作者 于凌燕 赵海雷 李涛 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期373-377,共5页
应用低热固相合成法制备锂离子电池正极材料L iCo1/3N i1/3Mn1/3O2.研究该材料的结构与形貌,并比较它在商品L iPF6盐和在实验室合成的L iBOB(L iB(C2O4)2)盐电解液中的电化学性能.在L iPF6/EC+DMC+DEC电解液中,该材料表现出优良的电化... 应用低热固相合成法制备锂离子电池正极材料L iCo1/3N i1/3Mn1/3O2.研究该材料的结构与形貌,并比较它在商品L iPF6盐和在实验室合成的L iBOB(L iB(C2O4)2)盐电解液中的电化学性能.在L iPF6/EC+DMC+DEC电解液中,该材料表现出优良的电化学性能,其于0.5C、1C、1.5C、2C、3C放电倍率的初始比容量依次为167、163、163、157、147mAh/g,电池的循环性能也较好,说明低热固相合成的材料的有较好的高倍率性能.在L iBOB/EC+DEC+DE电解液中,0.5C倍率下比容量为160 mAh/g,较之L iPF6盐电解液的相差不大,但在高倍率下的比容量有所下降. 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 LINI1/3CO1/3MN1/3O2 电解液
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固态锂电池中正极/电解质界面的密度泛函计算研究(英文)
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作者 王雪龙 肖睿娟 +2 位作者 向勇 李泓 陈立泉 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第4期381-390,共10页
锂离子电池的广泛应用对储能器件的能量密度、安全性和充放电速度提出了新的要求.全固态锂电池与传统锂离子电池相比具有更少的副反应和更高的安全性,已成为下一代储能器件的首选.构建匹配的电极/电解质界面是在全固态锂电池中获得优异... 锂离子电池的广泛应用对储能器件的能量密度、安全性和充放电速度提出了新的要求.全固态锂电池与传统锂离子电池相比具有更少的副反应和更高的安全性,已成为下一代储能器件的首选.构建匹配的电极/电解质界面是在全固态锂电池中获得优异综合性能的关键.本文采用第一性原理计算研究了固态电池中电解质表面及正极/电解质界面的局域结构和锂离子输运性质.选取β-Li_3PS_4(010)/LiCoO_2(104)和Li_4GeS_4(010)/LiCoO_2(104)体系计算了界面处的成键情况及锂离子的迁移势垒.部分脱锂态的正极/电解质界面上由于Co-S成键的加强削弱了P/Ge-S键的强度,降低了对Li+的束缚,从而导致了更低的锂离子迁移势垒.理解界面局域结构及其对Li+输运性质的影响将有助于人们在固态电池中构建性能优异的电极/电解质界面. 展开更多
关键词 固态锂电池 正极/电解界面 密度泛函模拟 锂离子迁移
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低温锂电池电解液的发展及展望 被引量:1
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作者 姜森 陈龙 +3 位作者 孙创超 王金泽 李如宏 范修林 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2270-2285,共16页
锂电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长以及成本低等优点,在便携式电子产品及电动汽车等领域得到广泛使用。然而,在低温条件下,充电困难、放电容量低和寿命短等问题极大地限制了其在低温环境中的应用。因此,探究锂电池低温失... 锂电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长以及成本低等优点,在便携式电子产品及电动汽车等领域得到广泛使用。然而,在低温条件下,充电困难、放电容量低和寿命短等问题极大地限制了其在低温环境中的应用。因此,探究锂电池低温失效机制并改善其低温性能势在必行。本文从电解液设计角度,总结了电解液对低温锂电池的影响及失效机制,着重介绍了提升锂电池低温性能的策略及机理。在低温条件下,变缓的锂离子扩散、激增的电池内阻、不稳定的电极/电解液界面和潜在的锂沉积等是造成锂电池性能衰退的主要原因。电解液工程(如优化电解液溶剂、锂盐和添加剂等组分)可以拓宽电解液的液程、构建稳定的电极/电解液界面和加快脱溶剂化速率,能够有效地改善锂电池的低温性能。此外,本文强调了低温高性能电解液设计需同时满足高的离子电导率、稳定的电极/电解液界面膜和快速脱溶剂化能力3个条件,为未来新型溶剂合成与电解液设计提供了理论指导。 展开更多
关键词 低温电解液 电极/电解液界面 脱溶剂化 锂电池
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硫酸溶液中铕离子对铅电极/电解液界面电化学特性的影响(二)
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作者 许文林 周寿斌 +3 位作者 崔耀星 王雅琼 居春山 顾立贞 《中国自行车》 2011年第5期46-50,共5页
(接上期)2.4铅电极在Eu2(SO4)3硫酸溶液中的交流阻抗特性交流阻抗技术是研究电极界面信息和动力学过程的一种电化学测试技术,通过在很宽的频率范围对测定电极反应体系进行测量,确定EIS的等效电路或数学模型,得到溶液电阻、电荷传递... (接上期)2.4铅电极在Eu2(SO4)3硫酸溶液中的交流阻抗特性交流阻抗技术是研究电极界面信息和动力学过程的一种电化学测试技术,通过在很宽的频率范围对测定电极反应体系进行测量,确定EIS的等效电路或数学模型,得到溶液电阻、电荷传递电阻、双电层充电电容等电化学参数,从而能推测电极系统中包含的动力学过程和机理[22]。一个反应体系的动力学过程在交流阻抗谱图上能反映出来,一般来说,如果体系的动力学过程较快,也就是体系受扩散控制时,浓差极化较大,在给定的频率范围内阻抗谱是一条直线;当一个体系的动力学过程进行得很慢时,体系主要是受电荷转移电阻和法拉第充电电容控制,在阻抗谱图上将表现出一个半圆;若体系的动力学过程和活性离子的扩散速度相当, 展开更多
关键词 硫酸溶液 铅电极 电化学特性 界面 交流阻抗技术 电解液 离子对 动力学过程
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高浓度电解液对电极/电解液界面的影响 被引量:4
16
作者 张晶晶 崔孝玲 +2 位作者 赵冬妮 杨莉 王洁 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期143-149,共7页
高浓度电解液作为目前提高锂离子电池能量密度的重要途径,因其具有与低浓度电解液不同的特性而对锂离子电池电极/电解液界面的结构、化学组成及稳定性有着非常重要的调控作用,从而在改善电池体系的安全、循环稳定以及高倍率等电化学综... 高浓度电解液作为目前提高锂离子电池能量密度的重要途径,因其具有与低浓度电解液不同的特性而对锂离子电池电极/电解液界面的结构、化学组成及稳定性有着非常重要的调控作用,从而在改善电池体系的安全、循环稳定以及高倍率等电化学综合性能方面有广阔的应用前景。本文主要综述了相对于低浓度电解液,高浓度电解液在近几年的应用中所体现的特殊优势,发现高浓度电解液在拓宽电解液电化学稳定窗口、抑制铝集流体腐蚀和防止石墨剥离等提高电解质与电极相容性方面取得了理想的效果。本文重点分析了高浓度电解液锂盐浓度对电极/电解液界面的影响机理,其中包括锂盐浓度的增加对锂盐阴离子在双电层中占位,锂盐阴离子与溶剂、锂离子之间形成的溶剂化结构以及对界面膜的结构和化学组成的改变,最终形成了薄而致密的界面膜。本文介绍了现有新型表征技术在高浓度电解液中特殊溶剂化结构和电极/电解液界面成膜过程中的应用,最后对高浓度电解液未来的发展和研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 锂离子电池 高浓度电解液 界面 溶剂化 相容性
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电解液添加剂稳定水系电池锌负极界面的研究进展 被引量:3
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作者 时文超 刘宇 +3 位作者 张博冕 李琪 韩春华 麦立强 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1589-1603,共15页
水系锌金属电池(AZMBs)由于价格低廉、安全性高,在大规模储能领域极具潜力。然而,锌金属在常规水系电解液中并不稳定,界面处容易产生锌枝晶、析氢和腐蚀等副反应,导致AZMBs循环寿命较短。其中,电解液添加剂可以有效调控锌负极界面的化... 水系锌金属电池(AZMBs)由于价格低廉、安全性高,在大规模储能领域极具潜力。然而,锌金属在常规水系电解液中并不稳定,界面处容易产生锌枝晶、析氢和腐蚀等副反应,导致AZMBs循环寿命较短。其中,电解液添加剂可以有效调控锌负极界面的化学特性和反应过程,显著提升其界面稳定性,大幅延长AZMBs的循环寿命。因此,对电解液添加剂稳定锌负极的相关研究进行总结,并对目前存在的关键问题提出新的解决思路非常必要。本文通过对近期相关文献进行探讨,简要介绍了锌负极目前面临的主要挑战及其相关机理,重点阐述了电解液添加剂对锌负极界面的主要调控机制,包括设计静电屏蔽层、贫水双电层(EDL)、原位固体电解质界面(SEI)层以及调控锌离子溶剂化鞘层。此外,还对不同添加剂类型进行了分类讨论,包括阳离子型、阴离子型、有机小分子型、有机聚合物型和其他类型,并分析了其各自的调控机理和对电化学性能的影响。最后,本文还对电解液添加剂策略稳定锌负极的未来发展方向提出了展望。 展开更多
关键词 水系锌金属电池 电解液添加剂 界面调控 固体电解界面 界面稳定性
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钠离子电池电解液添加剂的研究进展
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作者 赵恩锋 武宏大 +1 位作者 蔡天凤 杨占旭 《石油化工高等学校学报》 CAS 2024年第5期65-72,共8页
随着锂离子电池价格的显著上涨,低成本、高能效的钠离子电池引起了广泛关注。电解液作为连接钠离子电池正负极材料的桥梁,具有至关重要的作用。针对不同电极材料构建适合的电解液体系,可以有效地提升钠离子电池的首次库伦效率、循环稳... 随着锂离子电池价格的显著上涨,低成本、高能效的钠离子电池引起了广泛关注。电解液作为连接钠离子电池正负极材料的桥梁,具有至关重要的作用。针对不同电极材料构建适合的电解液体系,可以有效地提升钠离子电池的首次库伦效率、循环稳定性以及倍率性能。阐述了各类电解液添加剂在钠离子电池体系中的研究进展,并探讨了界面膜的形成机理;对未来电解液添加剂的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 钠离子电池 电解液 添加剂 界面
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液体电解液改性石榴石型固体电解质与锂负极的界面 被引量:1
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作者 池上森 姜益栋 +8 位作者 王庆荣 叶子威 余凯 马骏 靳俊 王军 王朝阳 温兆银 邓永红 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期914-924,共11页
石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电... 石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电解质与锂负极之间的界面引入少量的电解液,减少石榴石型电解质与锂负极的界面阻抗,使得固态对称锂电池正常循环。进一步地采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)研究了石榴石型电解质与锂负极之间界面层的形貌、成分、界面阻抗和循环稳定性。研究结果表明,液体电解液极大地降低了石榴型电解质与锂负极间的界面阻抗,在80℃情况下,石榴型电解质与锂负极循环前的面电阻为1.89Ω·cm^(2),循环后的面电阻为3.24Ω·cm^(2)。 展开更多
关键词 石榴石型固体电解 锂负极 界面 电解液 界面电阻
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锰系正极材料电解液添加剂研究进展 被引量:1
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作者 韩亚敏 李世友 +1 位作者 赵冬妮 王鹏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期6-10,共5页
从电极表面成膜及钝化集流体等方面,分别阐述锰酸锂、镍锰酸锂、三元、富锂锰基这4种锰系正极材料常用电解液添加剂的作用机理,综述了锰系正极材料电解液添加剂的研究进展,指出深入研究电解液复合添加剂的协同作用,有助于提高锂离子电... 从电极表面成膜及钝化集流体等方面,分别阐述锰酸锂、镍锰酸锂、三元、富锂锰基这4种锰系正极材料常用电解液添加剂的作用机理,综述了锰系正极材料电解液添加剂的研究进展,指出深入研究电解液复合添加剂的协同作用,有助于提高锂离子电池的性能。 展开更多
关键词 锰系 正极材料 电解液 添加剂 作用机理
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