MWCNTs对锂离子电池LMRO电极性能的影响

1

作者 欧阳丽霞 黄贤凯 +4 位作者 黄宏基 张军 赵红利 徐肖飞 王建涛 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1612-1620,共9页

研究了多壁碳纳米管MWCNTs的含量对高电压下LMRO电极性能的影响,用SEM和EIS分析了MWCNTs含量对电极性能的影响原因。结果表明:随MWCNTs含量的增加,LMRO电极的循环性能先提升后衰减,高MWCNTs含量电极的面电阻更低,倍率性能更优。循环性... 研究了多壁碳纳米管MWCNTs的含量对高电压下LMRO电极性能的影响,用SEM和EIS分析了MWCNTs含量对电极性能的影响原因。结果表明:随MWCNTs含量的增加,LMRO电极的循环性能先提升后衰减,高MWCNTs含量电极的面电阻更低,倍率性能更优。循环性能最佳的LR-3MWCNTs电极的面电阻为8.54Ω,是LR-1MWCNTs电极的15.5%。MWCNTs可在MWCNTs与LMRO颗粒间形成非断点式、非曲折的电子传输路径,从而在电极中形成更均匀、更完善的三维导电网络结构,因此可减低电极阻抗、抑制电极极化。当MWCNTs含量超过3%时MWCNTs团聚严重,反而降低电极的循环性能。循环40次时,LR-3MWCNTs电极的R_(e)(13.79Ω)最低,是LR-1MW-CNTs电极的22.7%;LR-3MWCNTs电极的R_(ct)(61.81Ω)最小,为LR-5MWCNTs电极的26.2%。 展开更多

关键词 MWCNTS 富锂锰基层状氧化物电极 阻抗 极化 锂离子电池

在线阅读 下载PDF 职称材料

VGCF对富锂锰基层状氧化物电极性能的影响

2

作者 欧阳丽霞 黄贤凯 +3 位作者 张梦琦 张子恒 徐肖飞 王建涛 《电源技术》 北大核心 2025年第7期1439-1446,共8页

研究了气相生长碳纤维VGCF的含量对高电压条件下富锂锰基电极性能的影响,并采用SEM和EIS分析了VGCF含量对电极性能的影响。结果表明:将VGCF含量由2%增加至6%(质量分数)时,高电压富锂锰基层状氧化物电极的面电阻先急剧降低而后趋于平缓,... 研究了气相生长碳纤维VGCF的含量对高电压条件下富锂锰基电极性能的影响,并采用SEM和EIS分析了VGCF含量对电极性能的影响。结果表明:将VGCF含量由2%增加至6%(质量分数)时,高电压富锂锰基层状氧化物电极的面电阻先急剧降低而后趋于平缓,电极的大倍率性能和循环性能均得到提升。6%VGCF电极在3 C大倍率放电时的比容量为73.7 mAh/g,为2%VGCF电极的2.23倍;其200次循环后的比容量为108.5 mAh/g,容量保持率为71.0%。分析表明,提高一维结构的VGCF含量能在锂离子电池内的富锂锰基层状氧化物颗粒与铝箔集流体之间、活性材料颗粒之间搭建更多直通的电子快速传输通道,构建更完整的高效导电网络,从而有效抑制了电极阻抗的增长,减小电极极化。 展开更多

关键词 极化 VGCF 阻抗 富锂锰基层状氧化物电极 锂离子电池

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池用多孔电极结构设计及制备技术进展 被引量：7

3

作者 汪晨阳 张安邦 +3 位作者 常增花 吴帅锦 刘智 庞静 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期67-79,共13页

随着人们对锂离子电池需求的日益增加,高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度,除此以外,孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定... 随着人们对锂离子电池需求的日益增加,高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度,除此以外,孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定电极及电池性能的关键因素。通过优化电极结构设计提升高比能电池的性能逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了锂离子电池多孔电极结构设计优化的研究进展,总结了多孔电极结构设计要素及制备方法,最后对电极结构设计优化以及推动新型制备技术的规模化应用在高比能锂离子电池领域的未来发展前景进行展望。 展开更多

关键词 锂离子电池 电极结构 孔隙率 曲折度

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池浆料的制备技术及其影响因素 被引量：5

4

作者 欧阳丽霞 武兆辉 王建涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期21-34,共14页

新能源汽车行业的蓬勃发展对高性能锂离子电池需求越来越迫切。作为锂离子电池的重要组成部分,电极性能对于锂离子电池整体性能的影响十分显著。而在电极中,作为多组分混合物浆料的均匀性和稳定性对于电极片性能的影响巨大。但是目前研... 新能源汽车行业的蓬勃发展对高性能锂离子电池需求越来越迫切。作为锂离子电池的重要组成部分,电极性能对于锂离子电池整体性能的影响十分显著。而在电极中,作为多组分混合物浆料的均匀性和稳定性对于电极片性能的影响巨大。但是目前研究者们的重点通常都是放在电极特性和电池组装工艺上,对决定电池性能浆料的特性研究较少。电极组分的均匀性是由浆料组分的均匀性和稳定性决定,而浆料是一种多组分悬浮颗粒组成的复杂体系,其均匀性和稳定性难以直接观测,浆料的流变性能是当前能反映浆料均匀性和稳定性的最有效的指标参数。本文阐述了近年来锂离子电池电极浆料制造过程中活性物质、黏结剂、导电剂、溶剂、分散添加剂、pH值、温度、混合步骤对浆料流变性能的影响,总结了这些因素对浆料流变性能的影响规律,为研制出更加均匀和稳定的浆料体系及高性能锂离子电池提供一定的指导作用。 展开更多

关键词 锂离子电池 电极浆料 流变特性 均匀性 稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

高镍三元锂离子电池低温放电性能研究进展 被引量：5

5

作者 韩富娟 常增花 +3 位作者 赵金玲 王仁念 丁海洋 卢世刚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-17,共17页

随着新能源汽车产业的迅速发展,消费者对电动汽车续航里程的要求不断提高。高镍三元锂离子电池因其比能量高成为电动汽车中最具应用前景的动力电池,但该电池体系依然面临着低温性能差的问题。本文综述近年来高镍三元锂离子电池低温性能... 随着新能源汽车产业的迅速发展,消费者对电动汽车续航里程的要求不断提高。高镍三元锂离子电池因其比能量高成为电动汽车中最具应用前景的动力电池,但该电池体系依然面临着低温性能差的问题。本文综述近年来高镍三元锂离子电池低温性能的研究进展,重点总结高镍三元锂离子电池低温性能的影响因素,一方面从热力学角度分析低温下高镍三元正极材料和石墨负极材料的结构变化、电解液相态和溶剂化结构变化以及黏结剂玻璃化转变对电池低温性能的影响;另一方面从动力学角度分析高镍三元电池低温放电过程中的速率控制步骤。归纳目前高镍三元锂离子电池低温性能的主要改善措施,其中低温电解液的设计包括优化溶剂、改善锂盐及使用新型添加剂三个方面,对电极材料低温性能的改善主要是通过体相掺杂、表面包覆及材料颗粒粒径降低的方式。总结电池中低温性能研究中存在的对电池低温热力学特性研究不够明确、对电池低温动力学过程研究方式单一以及对电池中的反应顺序存在的影响认识不足等问题。 展开更多

关键词 高镍三元锂离子电池 低温 热力学 动力学 电解液

在线阅读 下载PDF 职称材料

高镍三元/硅氧碳软包电池在不同温度下的日历老化机制 被引量：4

6

作者 夏一冕 刘智 +2 位作者 常增花 庞静 卢世刚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期148-157,共10页

由于电动汽车在大多数时间处于非工作状态,因此电池搁置期间的日历老化会对电池的寿命产生显著影响。高温加速实验是快速评价电池日历寿命的常用方法,为了获得可靠的高温加速老化实验结果,需要对不同温度条件下的电池衰减机理进行研究... 由于电动汽车在大多数时间处于非工作状态,因此电池搁置期间的日历老化会对电池的寿命产生显著影响。高温加速实验是快速评价电池日历寿命的常用方法,为了获得可靠的高温加速老化实验结果,需要对不同温度条件下的电池衰减机理进行研究。以高镍三元/硅氧碳软包电池为研究对象,基于无损的电化学微分曲线分析和电池拆解验证,研究不同搁置温度对高镍/硅氧碳电池日历老化性能及老化机制的影响。结果表明:随着搁置温度的升高,电池老化速度逐渐加快,表现为容量加速衰减和直流内阻大幅增加。无损分析结果表明:活性锂损失和正极活性物质损失是电池日历老化的主要影响因素,随着温度升高,电池的活性锂损失程度和正极活性物质损失程度都有所增加,负极老化情况基本保持不变;进一步结合拆解验证结果表明:55℃下的高温搁置加速了正极材料性能的衰退,高温下正极NCM811材料颗粒出现内部裂纹和粉化,不宜作为电池搁置期间加速老化实验的加速因子。 展开更多

关键词 锂离子电池 差分电压分析 事后分析 加速老化实验 日历老化

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池用三维网状水系黏结剂的研究进展 被引量：1

7

作者 张健华 张伟 +2 位作者 余章龙 史碧梦 杨娟玉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期44-54,共11页

硅材料由于具有很高的理论比容量(4200 mAh·g^(-1))而成为下一代锂离子电池的关键负极材料之一,但是其在嵌/脱锂过程中会产生巨大的体积变化,使电极的循环性能变差。黏结剂作为电极的主要成分之一承担着连接电极组分、维持电极结... 硅材料由于具有很高的理论比容量(4200 mAh·g^(-1))而成为下一代锂离子电池的关键负极材料之一,但是其在嵌/脱锂过程中会产生巨大的体积变化,使电极的循环性能变差。黏结剂作为电极的主要成分之一承担着连接电极组分、维持电极结构稳定的重要作用,使用合适的黏结剂对于改善硅基负极的循环稳定性至关重要。带有极性官能团的水系黏结剂由于可以有效改善硅基负极的电化学性能而成为现在的研究热点。本文综述硅基负极水系黏结剂的研究进展,首先对单一线性结构黏结剂的性质进行归纳总结。在此基础上,对具有三维网状结构的复合黏结剂的研究进展进行重点介绍,详细讨论不同类型三维网状黏结剂的结构和性能特点,以及应用于硅基负极时对电极性能的改善效果。最后,提出硅基负极水系黏结剂所应具备的特性,旨在为硅基负极水系黏结剂的开发和选择提供思路。 展开更多

关键词 锂离子电池 硅基负极 水系黏结剂 三维网状黏结剂

在线阅读 下载PDF 职称材料

高安全高能量锂离子电池设计:高电压层状正极材料 被引量：4

8

作者 陈小波 陈世龙 +2 位作者 林永寿 卢世刚 吴凯 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2912-2919,共8页

本文以钴酸锂正极材料为例,采用热重−质谱联用技术(TG-MS),分析了正极材料的热分解及其与电解液的反应热特性,考察了不同充电态、电解液对层状正极材料热稳定性的影响,并系统分析了O2增加的原因。结果表明:随着充电截止电压的增加,钴酸... 本文以钴酸锂正极材料为例,采用热重−质谱联用技术(TG-MS),分析了正极材料的热分解及其与电解液的反应热特性,考察了不同充电态、电解液对层状正极材料热稳定性的影响,并系统分析了O2增加的原因。结果表明:随着充电截止电压的增加,钴酸锂的脱锂量增大,层状结构破坏程度加剧,热分解释放出更多的O2。对比了4.4 V的LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2(4.4 V-NMC111)和4.2 V的LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(4.2 V-NMC811)正极材料热稳定性,并明确以4.4 V-NMC111与4.2 V-NMC811为阴极制作的全电池具有相近的能量密度,但4.4 V-NMC111电池表现出更好的耐高温性。 展开更多

关键词 锂离子电池 正极材料 高电压 热稳定性 热重−质谱联用技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

化成制度对富锂锰基/硅碳体系电池产气及电化学性能影响 被引量：2

9

作者 史晓岩 马磊磊 +1 位作者 常增花 王建涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期112-121,共10页

针对富锂锰基正极材料独特的首周充电特性,设计了一种脉冲化成制度,通过优化化成制度减少富锂锰基/硅碳体系电池化成过程中的产气量,提高电池的循环电化学性能。通过GC-MS,SEM,XPS和电化学测试表明,对比传统的化成制度,采用脉冲化成制... 针对富锂锰基正极材料独特的首周充电特性,设计了一种脉冲化成制度,通过优化化成制度减少富锂锰基/硅碳体系电池化成过程中的产气量,提高电池的循环电化学性能。通过GC-MS,SEM,XPS和电化学测试表明,对比传统的化成制度,采用脉冲化成制度后电池的产气量降低了37%左右。此外,脉冲化成制度能在正、负极活性物质表面形成一层致密的膜结构,同时可以缓解化成过程中电芯结构的应力,稳定电极结构。脉冲化成制度还可以有效地节省化成时间,将时间从102.6 h缩短至81.5 h。提升了长循环过程中的电化学稳定性,500周次循环后,容量保持率和中值电压均得到了显著的提升。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 化成制度 产气 电化学性能 锂离子电池

在线阅读 下载PDF 职称材料

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展 被引量：2

10

作者 张安邦 汪晨阳 +2 位作者 赵尚骞 常增花 王建涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期46-62,共17页

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防... 锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。 展开更多

关键词 固态电池 正极/电解质界面 化学稳定性 电化学稳定性 界面改性

在线阅读 下载PDF 职称材料

3Ah高镍/硅氧碳软包电池循环容量衰减分析 被引量：2

11

作者 刘智 马天翼 +4 位作者 汪晨阳 李翔 常增花 庞静 云凤玲 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期93-101,共9页

随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容... 随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容量和内阻的变化进行检测,通过对比电池循环前后正负极结构、材料形貌和表面成分的变化,揭示高镍/硅氧碳电池循环失效机制。结果表明:电池容量衰减呈现平稳期、快速衰减期和急速衰减期3个阶段。循环后电池极化更加严重,电池极化内阻、负极表面膜阻抗和电荷转移阻抗明显增加。通过微分曲线分析结合拆解分析发现,高镍正极材料衰减较少,硅氧碳负极材料衰减和活性锂离子损失较多。硅氧颗粒膨胀开裂,负极活性物质损失,负极表面膜连续生长消耗过多的活性锂为电池容量快速衰减的主要原因。 展开更多

关键词 高镍/硅氧碳电池 容量衰减 极化 事后拆解分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池多层复合电极结构研究进展 被引量：1

12

作者 高可心 余天玮 +3 位作者 权威 常增花 李国华 王建涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期18-30,共13页

随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池的能量密度和寿命等电化学性能有了更高的要求。正负极活性材料的改性和修饰、新型导电剂和黏结剂的应用以及电极组分的优化设计,能够有效提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。然而,传统电极因... 随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池的能量密度和寿命等电化学性能有了更高的要求。正负极活性材料的改性和修饰、新型导电剂和黏结剂的应用以及电极组分的优化设计,能够有效提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。然而,传统电极因其单层结构本身存在的活性涂层表面结构不稳定,内部存在极化现象等问题,在一定程度上限制了高负载电极在锂离子电池中性能的发挥。因此改善传统电极中的单层结构,是锂离子电池研究的重要方向。本文通过归纳分析多层复合电极结构的相关研究,总结出解决单层电极结构本身问题的三种方案,分别为增加电极表面结构稳定性,增加电极表面导电性以及调整电极内部组分分布增加电极内部结构稳定性。这三种方案分别具备各自的优势,通过整合分析其特点,本文对目前多层复合电极结构的研究现状进行了总结,为锂离子电池及其他体系电池的电极设计提供了新的方向和思路。 展开更多

关键词 多层复合电极 活性涂层表面 电极极化 保护层

在线阅读 下载PDF 职称材料

富锂锰基正极材料在不同温度下的极化行为 被引量：4

13

作者 杨夕馨 常增花 +4 位作者 邵泽超 吴帅锦 王仁念 王建涛 卢世刚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期69-78,共10页

富锂锰基正极材料作为极具潜力的下一代锂离子动力电池正极材料,在不同温度下电化学性能表现出很大差异,严重限制了其在实际环境中的应用。采用多种电化学测试表征了富锂锰基材料在5~45℃温度范围内电化学性能的差异,从极化的角度分析... 富锂锰基正极材料作为极具潜力的下一代锂离子动力电池正极材料,在不同温度下电化学性能表现出很大差异,严重限制了其在实际环境中的应用。采用多种电化学测试表征了富锂锰基材料在5~45℃温度范围内电化学性能的差异,从极化的角度分析了材料性能与温度依赖关系的影响因素。结果表明:富锂锰基材料的充放电容量随着温度的降低而降低,主要源于高电压和低电压区间内氧/锰离子反应随温度降低极化显著增大,造成其贡献的容量显著降低。这主要是因为氧/锰离子本征动力学性能差使电荷转移过程具有较高的表观活化能。此外,氧/锰离子参与电荷补偿反应使材料结构发生较大变化,一方面诱发界面膜成分发生变化,增加了低电压区间界面锂离子传输表观活化能,另一方面造成充放电末期锂离子固相扩散具有较高的表观活化能。因此,改善富锂锰基材料氧/锰离子反应动力学是提高其环境适应性的主要措施。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 电化学性能 极化 温度依赖性

在线阅读 下载PDF 职称材料

纳米硅在含添加剂的高浓度电解液中循环特征及其表面协同成膜的研究 被引量：2

14

作者 常增花 韩富娟 +2 位作者 杨夕馨 王建涛 卢世刚 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期759-771,共13页

本文研究了在LiFSI-(PC)3高浓度电解液中添加剂对于纳米硅材料的循环性能的影响,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱分析了循环过程纳米硅材料及其电极的结构和表面SEI膜演化的特征.结果表明,添加剂能够改善纳... 本文研究了在LiFSI-(PC)3高浓度电解液中添加剂对于纳米硅材料的循环性能的影响,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱分析了循环过程纳米硅材料及其电极的结构和表面SEI膜演化的特征.结果表明,添加剂能够改善纳米硅材料的循环性能,在LiFSI-(PC)3高浓度电解液中循环300周材料比容量为574.8 mAh·g-1,而含有3%LiDFOB、3%FEC、3%TMSB的添加剂的高浓度电解液中,比容量分别为1142.9、1863.6和1852.2 mAh·g-1.作者分析认为,在LiFSI-(PC)3浓溶液中LiFSI优先于PC在纳米硅表面发生成膜反应,形成的SEI膜由以无机物主导的内层膜和以有机物主导的外层膜组成,而在含添加剂的高浓度电解液中,添加剂和LiFSI协同参与SEI成膜反应,形成的内层膜能够减缓PC溶剂参与外层的成膜反应,由此形成的SEI膜能够抑制循环过程中SEI膜的过度生长,更好地抑制了纳米硅的粉化,纳米硅材料及其电极结构稳定性更好,材料表现出更好的循环性能. 展开更多

关键词 锂离子电池 纳米硅负极 高浓度电解液 添加剂

在线阅读 下载PDF 职称材料