高效化学电源基础与研究新进展.pdfVIP

第29届全国化学与物理电源学术年会 论文集 高效化学电源基础研究新进展 刘兴江 中国电子科技集团公司第十八研究所，化学与物理电源技术重点实验室，天津300381 摘要：为探索高比特性化学电源，本文介绍了高效化学电源基础研究973项目的研究内容及其近期取得的垫步辟 果。该项目首先针对下一代锂离子电池的正负极材料开展了研究，成功合成了富锂锰基层状材料、5V尖晶石材料， 并对SiO等负极材料的反应机理进行了探讨。在水体系锂电池研究中突破了金属锂保护技术、成功演示了锂水电 池。在安全性研究中，通过材料修饰、电极技术改善了锂离子电池的安全性，通过模拟仿真对锂离子电池的安全 PowerSources Recent on Chemical High-efficiency Progress LIU Xingjiang InstituteofPowerSources，Tianjin300381 NKLPS．Tianjin national of973on sourcewith next‘generation Abstract：Toachemical high·performance，aproject explore power novel materialsfor as sourcehasbeen describedactive next。generationLIB，such chemical planned．Thispaper power electrode has SiO-basedmaterial．In technology Mnbase addition，Li protecting Li—rich material，5V-classspinel，and aLi／watercellhasbeenconstructed tound for lithium successfully．Furthermore，we been battery,and developedaqueous ofLIB-Andthe andPTCelectrode are usefulonimprovingsafety computer thatthesurface technologyvery coating ofLIBwithdifferentofmaterial· thethermal couple simulationmethodiscapableofpredicts runaway 基体由卧w螈础系中车坞k 绕效电籀泓m 比学学剃m年 能电电菡胁k 量源容划他霹 、的器功争固 高原及瓢车瑚 比理轻匦酶陔棚滁揣删湫献率念属拍聃秽 高反池形耋；吼 安应等盯让婀 全机新卜蝻侈 动和系毯驯孵 力新。酆始惰 电材该酽¨堋 的与目斟m慢 一～一一一一 一一一一一一 一一～～一一 一、 下一代锂离子电池研究 一～一一一一 作为下一代锂离子电池正极材料，主要研究了 高容量和高电压两类材料，其中高容量材料主要研究了锂过剩 一一一一～一 锰基层状材料，高电压材料的研究主要包括磷酸盐材料和尖晶石材料等。在固溶体材料相图理论指导下，对高比 能层状材料进行了设计，先后采用了微波法、醋酸盐燃烧法、共沉淀法以及喷雾干燥法进行了材料的合成，并进 行了电性能比较。首先合成了富锂锰基层状材料， 图1显示了层状材料组分设计及电化学性能的变化规律。 Li㈣NI】Mnae02 L1． L11jN ■■■■■ 402 L112N101CooaMno‘0z L11jNl03C001Mnok112NIo2CoojMno●02 0u，一lojC00A33MnoA‘70z 循环性能提高 a b 图I．Li2Mn03．NCM三角相图不同组分及其电化学特性的相互关系 ，一 ． hh～ ． ● · Efflciona／ ． ·Cha哪 ·蹦Mhw铲 s∞cmcQI阳嘶 mAlⅪ1 504的100次循环曲线 图2高压材料LiNio5Mnl504的首次放电曲线 图3高压材料LiNio5Mnl 164 第29届全国化学与物理电源学术年会 论文集 在高压正极材料方面，开展了5V尖晶石材料及磷酸盐等聚阴离子材料研究，其中5V尖晶石材料的典型放电 曲线及循环性能如图2、3所示。 60-70％： 二、轻金属电池体系研究 轻金属电池体系主要围绕锂空气电池、镁电池等体系开展研究。针对高容量要求改进了锂电极界面膜性能， 使锂电极具有良好的长期放电稳定性，同时针对高功率放电要求，进一步提高了锂电极的大功率放电能力。通过 对锂电极和镁电极在不同电解液中性能测试，全面了解了锂在非水体系及水体系中的电极过程动力学性质，实现 锂在水溶液中的放电利用率达到100％，在非水溶液中的循环效率达到98．25％。通过采用