中文名 | 高功率鋰離子電池用新型鈉微分級結構Li4Ti5O12/Sn負極材料 | 項目類別 | 面上項目 |
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項目負責人 | 楊立 | 依托單位 | 上海交通大學 |
鋰離子電池具有一系列優(yōu)點,在學術界和產(chǎn)業(yè)界受到了極大的關注。作為鋰離子電池傳統(tǒng)的負極材料,石墨的安全性能不高、能量和功率密度較低,限制了其在電動汽車和儲能等領域的進一步應用,因此,對于鋰離子電池負極材料的研制,人們已把目光投向了大倍率、高安全性的負極材料。在本項目中,為了設計和合成可應用于高功率鋰離子電池的錫鈦基負極材料,首先分別對錫基負極材料和鈦基負極材料進行了系統(tǒng)地研究,通過設計制備一系列錫基和鈦基負極材料,深入探究了其制備方法、微觀結構和形貌,以及電化學性能之間內在聯(lián)系的規(guī)律性?;谝陨涎芯拷Y果,結合錫基和鈦基材料各自可以互補的優(yōu)缺點,成功設計和合成了幾類錫鈦基負極材料,如具有獨特一維和三維納米結構的材料。利用X射線粉末衍射(XRD)、 掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP)、氮氣吸附(BET)、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析(TG)等分析手段對合成材料的物化性能,包括組成成分、熱力學性能、比表面積、孔隙率、孔徑分布、微觀結構和形貌等進行了詳細研究。將合成材料作為負極材料應用在鋰離子電池中進行性能評估,考察其快速充放電能力和循環(huán)穩(wěn)定性;利用循環(huán)伏安(CV)測試分析鋰離子在電極材料中的嵌入/脫出反應和擴散行為;采用交流阻抗測試(EIS)考察電極材料中電荷遷移動力學行為以及充放電過程中材料與電解液間的界面反應。揭示了電極材料組分、微觀結構和形貌對于倍率和循環(huán)性能的影響規(guī)律,找到可適用于高功率鋰離子電池負極材料的微觀結構體系,構建了有望用于高功率鋰離子電池的錫鈦基負極材料,比如:通過水解沉積及輔助熱處理,得到了核殼結構錫鈦基負極材料,電池性能測試表明在高達2000 mA g-1的電流密度下循環(huán)1000次后,放電比容量仍然可達到377 mAh g-1,顯示了優(yōu)異的高倍率和循環(huán)穩(wěn)定性能,有望作為新型負極材料應用于高功率鋰離子電池中。
實現(xiàn)高功率化是動力型鋰離子電池研發(fā)過程中亟待解決的關鍵問題之一,本項目旨在制備新型納微分級結構Li4Ti5O12/Sn復合材料,并研究其在高功率鋰離子電池負極材料中的應用。結合Li4Ti5O12 和金屬Sn各自可以互補的優(yōu)缺點,我們期望獲得具有優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能的高功率鋰離子電池負極材料?;诩{微分級結構有利于提高材料電化學性能的特點,擬設計并合成一系列新型納微分級結構Li4Ti5O12/Sn復合物,研究材料的形貌、組分比例、比表面積、孔隙率、孔徑分布、離子擴散速度以及電子傳導能力等因素對該材料倍率和循環(huán)性能的影響,探討其微觀結構形貌與電化學性能的內在關系;研究該負極材料與鋰離子電池體系中其它電池材料的相容性,提出一種采用Li4Ti5O12/Sn作為負極材料的高功率鋰離子電池新體系。
12伏鋰電池,目前市面上有2安時—5安時的。一般超過4安時的就是用于大屏手機的,大部分主流手機用的都是3安時的。 鋰電池,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰離子電池一般是使...
鋰電池里的材料很多。我簡單給你說下吧: 1、正極:正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔) 2、負極:石墨+導電劑(乙炔黑)...
目前所用的正極材料仍然是鈷、鎳、錳的氧化物LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-xNixO2、Li1-xMn2O4、LiMyMn2-yO4等
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評分: 4.4
用鈦酸納米管和LiOH溶液進行離子交換法得到了水合鈦酸鋰前驅體,進而在不同溫度熱處理制備了Li4Ti5O12。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱分析(TG-DSC)和恒電流充放電測試對反應產(chǎn)物進行了研究。結果表明所得前驅體在500~700℃熱處理可得到納米結構的純相Li4Ti5O12。所得Li4Ti5O12的可逆容量約為160mAh·g-1,循環(huán)穩(wěn)定性隨熱處理溫度的提高而增強,并因具有較短的鋰離子擴散距離表現(xiàn)出極佳的倍率性能,在1600mA·g-1(約10C)的電流密度下放電下還保持140mAh·g-1的容量。
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評分: 4.3
以苯為碳源,在900℃下采用TVD(thermal vapor deposition)法對螺旋結構碳納米管(Helical carbon nano-tubes,HCNTs)進行了包碳修飾,采用XRD、SEM、TEM、BET等檢測方法對所制備材料進行了表征分析.包碳后HCNTs的比表面積明顯降低.研究了包碳HCNTs用作鋰離子電池負極材料的性能,結果顯示適量包碳不僅提高了HCNTs的首次庫侖效率,而且改善了其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率充放電性能.當TVD包碳45 min、HCNTs增重約220 wt%時,首次庫侖效率從59.2%提高到77.8%,在1.0C、2.0C、5.0C以及10.0C倍率下的放電比容量分別為265.6、245.7、196.0、163.2 mAh/g,在10.0C下循環(huán)95次后放電比容量保持率為93.3%.過多的碳包覆雖然會進一步提高材料的首次庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性,但會導致其倍率性能變差.
高性能鋰離子電池需要具有精確設計的微納米結構,通過減少晶粒尺寸和操縱結構和形貌確保有效的離子和電子傳輸,增強電化學性能。
有鑒于此,我們發(fā)明了一種可批量化制備多級納米結構Li4Ti5O12(LTO)負極材料的醇熱法。
圖1. LTO多級納米結構
圖2. LTO照片與XRD表征
研究發(fā)現(xiàn),這種多級結構納米材料是由4-8 nm的晶粒組裝形成的多孔二次結構。XPS表明材料中僅有Ti4+存在,化學分析表明Li缺失,這樣就導致氧非化學計量比。
半電池循環(huán)測試表明容量可達到170 mAh g-1,循環(huán)1000次后幾乎不發(fā)生容量衰退(50C, 72s完成充電)。這種納米結構、微米結構和非化學計量比的有機結合,使這種LTO負極材料高效電化學性能。
圖3. 電化學性能表征
鋰離子電池石墨類負極材料水分測定儀,鋰電池水分測定儀,自動微量水分測定儀符合GB/T 24533-2009 鋰離子電池石墨類負極材料的水分測試標準,且符合GB/T 7600、GB/T 6283、SH/T 0246、SH/T 0255等方法標準要求。采用卡爾費休(庫倫)法測定性質不同的液體中微量水分的含量。具有測量精度高、速度快、測定數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,廣泛應用于石油、化工、電力、環(huán)保、醫(yī)藥等部門。可快速測定醇類、油類、脂類、醚類、酯類、酸類、烷類、苯類、胺類、有機溶劑、農(nóng)藥、酚類、藥原料等化工、石油、制藥、農(nóng)藥等產(chǎn)品的水分含量。
XFWS-V20鋰電池水分測定儀技術參數(shù):
1 滴定方式:微處理機控制滴定。
2 電解電流輸出:0~400mA自動控制。
3 顯示系統(tǒng):7寸彩色大屏幕觸摸屏。
4 測量范圍:0ug~100mg[0.0001%(1ppm)—100%]
5 分辨率/靈敏閾:0.1ugH2O。
6 準確度:10ug~1mgH2O為±3ug,1mgH2O以上,為0.3%(不含進樣誤差)。
7 功率消耗:小于100W。
8 使用環(huán)境:溫度5℃~40℃,濕度小于85%。
9 電源:AC220V±10% 50Hz±2.5Hz。
儀器特點:
1 結構緊湊,造型美觀,操作方便,無標識按鍵,界面友好。
2 測試速度快、重復性好,測試同步顯示過程曲線,實驗過程更直觀
3 使用電解液空白電流補償,平衡點漂移補償來修正測量結果。
4 軟件調節(jié)攪拌轉速,可在0~9之間選擇,直接從界面輸入數(shù)字調整攪拌速度
5 采用高速微電腦芯片控制,7寸大屏彩色液晶、觸摸屏顯示。
6 自動或手動打印機實驗結果,方便備案存檔。36個字符,漢字輸出
7能對低含量樣品進行微量分析,靈敏度高。
8友好的人機對話,具有觸摸屏方式的人機交互式界面。
9顯示時鐘(年、月、日、時、分、秒),掉電保持。
10多種公式選擇,自動更換顯示單位(ug、mg/L、ppm、%)可記憶
高壓鈉燈鎮(zhèn)流器電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù):
一般情況下要看是電子鎮(zhèn)流器 還是電感鎮(zhèn)流器, 即便確定是電子電感,仍然要看生產(chǎn)商,一般電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)在0.98左右,電感鎮(zhèn)流器偏低0.6---0.8不等。