氧化锂基复合正极补锂材料的制备及对电池电化学性能的影响

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作者 谢宇 曾林勇 +1 位作者 傅焰鹏 施志聪 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期215-224,共10页

锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电... 锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO_(2)、Li_(2)O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合,制备了Li_(2)O基正极补锂材料LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP。为研究其补锂性能,选用磷酸铁锂作为正极,石墨作为负极,TCGG-Si作为电解液,组装了2032扣式全电池,通过充放电测试,研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明,当LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时,在10 mA·g^(-1)的电流密度下充电至4.3 V,LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh·g^(-1),首次库伦效率为14.63%,其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的,并在第4次后完全丧失容量,说明Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中,半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^(-1),相较LiFePO_(4)比容量(166.8 mAh·g^(-1))提高了19.7 mAh·g^(-1),说明补锂剂已发挥作用,该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂,不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失,还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh·g^(-1),循环100次的可逆比容量为108.0 mAh·g^(-1);相较于未添加情况,全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh·g^(-1),可逆比容量提高了11.6 mAh·g^(-1),经100次循环后容量保持率提升了13.90%。 展开更多

关键词 正极补锂 亚锰酸锂 氧化锂 锂离子电池 导电炭黑 电化学性能 固态电解质界面(SEI) 充放电

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锂离子电池正极补锂材料Li_(5)FeO_(4)的制备及电化学性能

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作者 曾林勇 梁锦记 +3 位作者 蒋世用 詹世英 胡海玲 施志聪 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期120-128,共9页

为开发高能量密度的锂离子电池,补锂技术受到广泛的关注。以LiNO_(3)-LiOH混合锂盐为反应介质和锂源、纳米Fe_(2)O_(3)为铁源,通过熔盐法成功制备出正极补锂材料Li_(5)FeO_(4),采用正交实验法优化Li_(5)FeO_(4)的合成工艺条件,讨论合成... 为开发高能量密度的锂离子电池,补锂技术受到广泛的关注。以LiNO_(3)-LiOH混合锂盐为反应介质和锂源、纳米Fe_(2)O_(3)为铁源,通过熔盐法成功制备出正极补锂材料Li_(5)FeO_(4),采用正交实验法优化Li_(5)FeO_(4)的合成工艺条件,讨论合成条件对材料电化学性能的影响。将Li_(5)FeO_(4)添加到LiFePO_(4)正极极片表面,并与石墨负极组装成全电池,研究其对全电池电化学性能的影响,以及降低锂离子电池初始容量损失的机制。结果表明,使用熔盐法可制备出纯度高、粒径小且电化学性能好的Li_(5)FeO_(4)正极补锂材料,在0.05 C倍率下具有672.8 mAh·g^(-1)的脱锂比容量;当添加2.8%(质量分数)的Li_(5)FeO_(4)(基于活性物质质量的占比),LiFePO_(4)/石墨全电池在0.05 C倍率下的首周放电比容量为150 mAh·g^(-1),相较于未添加的高出8.5%,在0.2 C的倍率下循环100周次后,容量依旧有7.1%的提升,体系的不可逆容量得到恢复。 展开更多

关键词 锂离子电池 熔盐法 Li_(5)FeO_(4) 正极补锂

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Li_(5)FeO_(4)补锂剂在锂离子电池LiFePO_(4)正极材料中的研究进展

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作者 赵群芳 蒋光辉 +1 位作者 张淑琼 王嫦 《专用汽车》 2024年第7期50-51,65,共3页

锂离子电池LiFePO_(4)作为一种高效的储能器件,因其成本低、高安全性和循环稳定性好而被广泛用作储能锂离子电池的正极材料。预锂化技术可以有效补偿锂离子电池初始不可逆锂损失,提高电池的能量密度。而正极补锂被认为更具有商业可行性,... 锂离子电池LiFePO_(4)作为一种高效的储能器件,因其成本低、高安全性和循环稳定性好而被广泛用作储能锂离子电池的正极材料。预锂化技术可以有效补偿锂离子电池初始不可逆锂损失,提高电池的能量密度。而正极补锂被认为更具有商业可行性,Li_(5)FeO_(4)正极补锂剂因其性能优异备受关注。据此,概述了预锂化技术,介绍了Li_(5)FeO_(4)结构特征及其在锂离子电池正极材料中的应用,包括在其他正极材料和LiFePO_(4)正极材料中的应用。 展开更多

关键词 储能电池 LiFePO_(4) 正极补锂 Li_(5)FeO_(4)

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高性能磷酸铁锂电池补锂技术及机制 被引量：1

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作者 姜媛媛 屠芳芳 +7 位作者 张芳平 王盈来 蔡佳文 杨东辉 李艳红 相佳媛 夏新辉 傅继澎 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1435-1442,共8页

本工作采用正极磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)搭配高容量石墨掺硅负极体系,以商业化富锂镍酸锂(Li_(2)NiO_(2),LNO)作为正极补锂添加剂,探究补锂技术对磷酸铁锂电池性能的影响及作用机制。通过对LNO的电化学性能、脱锂前后的结构组成与微观... 本工作采用正极磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)搭配高容量石墨掺硅负极体系,以商业化富锂镍酸锂(Li_(2)NiO_(2),LNO)作为正极补锂添加剂,探究补锂技术对磷酸铁锂电池性能的影响及作用机制。通过对LNO的电化学性能、脱锂前后的结构组成与微观形貌变化进行测试与分析,发现LNO的不可逆容量可达212.1 mAh/g,而且脱锂后的LNO主要以仍具活性的Li_(0.63)Ni_(1.02)O_(2)形式存在。然后,将一定量的LNO添加至LFP正极浆料中制作成32 Ah软包电池,并进行容量、倍率、电化学阻抗和循环寿命等性能的测试与研究。结果表明:与基准组相比,添加质量分数3%的LNO补锂剂可以显著提升磷酸铁锂电池的性能,补锂组的能量密度和循环寿命分别提高4.9%和50%。此外,结合三电极测试方法,阐明了补锂技术对循环性能提升的作用机制。添加过量的正极补锂剂可促使部分活性锂预存于负极侧,在循环过程中进行缓慢释放,确保长期稳定的锂损失补偿,从而改善锂离子电池的循环寿命。该研究有助于推动正极补锂技术在储能电池中的应用,不仅为高性能磷酸铁锂电池的设计与开发提供理论和实验依据,也为硅基负极材料的商业化应用奠定基础。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 正极补锂添加剂 硅基负极 能量密度 循环寿命

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正极预锂化添加剂用于锂离子电池的研究进展

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作者 武美玲 牛磊 +1 位作者 李世友 赵冬妮 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期759-769,共11页

锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次... 锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次库仑效率。已有的研究表明,预锂化技术可使电池首次库仑效率得到有效提高。在众多预锂化技术中,正极添加剂预锂化具有工艺简单、价格低廉和安全性高等优点,因此具有较为广阔的应用前景。鉴于此,本综述介绍了三类正极预锂化添加剂:三元富锂化合物、二元锂化合物和基于逆转化反应的纳米复合材料的基本工作原理和限制其发展的关键科学问题,着重归纳了近年来在预锂化添加剂材料性能优化,储能机理研究方面的研究进展和亟待解决的问题,指出了补锂添加剂在补偿首次容量损失方面的重要性,并对该方法的发展进行了展望。本文在总结当前研究进展的基础上,对正极预锂化添加剂未来的研究思路和发展方向进行了展望,提出了进一步研究预锂化添加剂的合成条件和改性策略,在不以容量牺牲为代价的前提下提升补锂添加剂的环境稳定性或开发一种新型的电解液添加剂,解决预锂化添加剂首次循环时残留物或产气对电池长循环性能的影响。这些策略有望进一步推动力离子电池的发展。 展开更多

关键词 锂离子电池 固态电解质界面膜 补锂技术 正极补锂 首次库仑效率

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Li_(2)NiO_(2)补锂剂在锂离子电池中的研究进展

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作者 李磊 席菊 《汽车维修技师》 2024年第16期12-13,共2页

锂离子电池因其长循环寿命、高能量密度、低自放电率等特点被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车。而固体电解质膜SEI的形成导致活性锂不可避免地损失,使得目前使用的大多数电极无法达到其预先设计的理论能量密度。针对这个问题,正极... 锂离子电池因其长循环寿命、高能量密度、低自放电率等特点被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车。而固体电解质膜SEI的形成导致活性锂不可避免地损失,使得目前使用的大多数电极无法达到其预先设计的理论能量密度。针对这个问题,正极预锂化是一种有效的改善技术。本文概述了正极预锂化技术、介绍了Li_(2)NiO_(2)正极补锂剂在锂离子电池中的应用,旨在为生产高能量密度和长循环寿命的锂离子电池提供参考。 展开更多

关键词 锂离子电池 正极预锂化 Li_(2)NiO_(2)正极补锂剂 高能量密度

原文传递

锂离子电池补锂技术 被引量：11

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作者 田孟羽 詹元杰 +1 位作者 闫勇 黄学杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期800-812,共13页

锂离子电池在化成过程中,负极SEI膜的形成会消耗大量活性锂,特别是在添加部分高容量硅基负极材料的情况下,导致电池首周库仑效率和电池容量低。补充活性锂是解决这一问题的有效手段,目前已报道的补充活性锂的途径很多,主要是负极补锂和... 锂离子电池在化成过程中,负极SEI膜的形成会消耗大量活性锂,特别是在添加部分高容量硅基负极材料的情况下,导致电池首周库仑效率和电池容量低。补充活性锂是解决这一问题的有效手段,目前已报道的补充活性锂的途径很多,主要是负极补锂和正极极补锂两大类。负极补锂包括金属锂物理混合锂化,如在负极中添加金属锂粉或在极片表面辊压金属锂箔;化学锂化,使用丁基锂等锂化剂对负极进行化学预嵌锂;自放电锂化,负极与金属锂在电解液中接触完成自放电锂化;电化学预锂化,在电池中引入金属锂作为第三极,负极与金属锂第三极组成对电极充放电完成预锂化。正极补锂是向锂离子电池的正极中添加具有高不可逆容量的含锂化合物,根据化合物的种类不同,可以分为以Li_(2)O、Li_(2)O_(2)、Li_(2)S为代表的二元含锂化合物,以Li_(6)CoO_(4)、Li_(5)FeO_(4)为代表的三元含锂化合物和以Li_(2)DHBN、Li_(2)C_(2)O_(4)为代表的有机含锂化合物。补锂技术的应用不仅提高了锂离子电池的容量,还可以提升含硅负极电池的循环寿命。本文总结了补锂技术的发展状况和本课题组在补锂技术方面的一些工作,并展望了补锂技术在锂离子电池中的应用前景。 展开更多

关键词 锂离子电池 负极补锂 正极补锂

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锂离子电池预锂化专利预警分析

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作者 李崇 马娜妮 +2 位作者 王子钰 张彩红 王慧萍 《电池工业》 CAS 2023年第3期142-147,共6页

锂离子电池预锂化技术可以在电池初始循环过程中补偿其所造成的不可逆容量损失,提高能量密度和库仑效率。对锂离子电池预锂化技术的研发进展及专利布局情况进行调研,统计、分析预锂化专利技术的发展趋势及国内外重要专利申请人的相关布... 锂离子电池预锂化技术可以在电池初始循环过程中补偿其所造成的不可逆容量损失,提高能量密度和库仑效率。对锂离子电池预锂化技术的研发进展及专利布局情况进行调研,统计、分析预锂化专利技术的发展趋势及国内外重要专利申请人的相关布局,从技术分支出发,对材料的技术功效、技术发展路线、制备方法、专利应用等方面进行阐述,围绕当前研发的热点开展专利预警分析,以期为预锂化技术的产业化及相关专利的布局提供参考信息。 展开更多

关键词 补锂剂 预锂化 专利分析 锂离子电池 正极补锂技术

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锂离子电池快速发展的关键:预锂化技术 被引量：1

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作者 朱如强 李志伟 +3 位作者 孙浩 孟祥辉 邵光杰 王振波 《电池工业》 CAS 2021年第4期209-215,共7页

锂离子电池是现如今通信行业、电动汽车行业、航天航空以及军事领域的主要能源。但由于其首次不可逆容量损失过高和首次库伦效率过低阻碍了锂离子电池的进一步发展,难以满足现如今社会生产生活的发展要求,人们急于寻求一种有效的方法来... 锂离子电池是现如今通信行业、电动汽车行业、航天航空以及军事领域的主要能源。但由于其首次不可逆容量损失过高和首次库伦效率过低阻碍了锂离子电池的进一步发展,难以满足现如今社会生产生活的发展要求,人们急于寻求一种有效的方法来解决目前的困境。预锂化技术的兴起对锂离子电池能量密度的提升、不可逆容量损失的改善以及首次库伦效率的提高提供了一条有效途径,为锂离子电池的发展注入了生机。在首次充放电之前在负极补充活性锂或通过正极向负极提供活性锂以弥补负极上因氧化还原反应而造成的锂损失,经过多年的研究和发展,已经研究出多方向多类型的预锂化技术。本文重点介绍了负极补锂、正极补锂的一些方法,并展望了未来预锂化技术的发展方向。 展开更多

关键词 锂离子电池 预锂化技术 负极补锂 正极补锂 首次库伦效率

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锂离子电池预锂化技术的研究现状 被引量：6

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作者 朱亮 严长青 倪涛来 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期206-209,共4页

综述近年来锂离子电池预锂化技术,展望预锂化技术的发展方向。负极补锂的方法有锂箔补锂、锂粉补锂、硅化锂粉和电解锂盐水溶液等;正极补锂添加剂有富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。

关键词 锂离子电池 预锂化 正极补锂 负极补锂 首次库仑效率

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Li_(2)NiO_(2)的加入对LiCoO_(2)/石墨+Si全电池电性能的影响

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作者 邓孝龙 王忠明 冀亚娟 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第1期28-31,共4页

研究正极补锂材料Li_(2)NiO_(2)的添加对正极片以及电池电性能的影响。主要从正极片膜片电阻率,电池容量、首效、常温和高温循环以及其他电性能等方面进行测试分析。正极补锂材料的加入显著提升了电池容量及循环性能,同时降低了循环过... 研究正极补锂材料Li_(2)NiO_(2)的添加对正极片以及电池电性能的影响。主要从正极片膜片电阻率,电池容量、首效、常温和高温循环以及其他电性能等方面进行测试分析。正极补锂材料的加入显著提升了电池容量及循环性能,同时降低了循环过程中直流内阻(DCR)增长率。当添加量达到6.5%时电池容量提升了8.0%。常温循环400周后容量保持率增长了13.3%,高温循环300周后容量保持率增长了7.2%,但同时补锂剂的加入也增大了正极片的膜片电阻率以及电池的初始DCR值。 展开更多

关键词 正极补锂材料Li_(2)NiO_(2) 电池容量 循环性能 DCR增长率

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