超级电容器和锂离子电池新型材料
纳米材料在能源储存中的应用

纳米材料在能源储存中的应用在当今社会,能源储存一直是一个重要的问题。
随着科技的发展,纳米材料作为一种新型的材料,逐渐引起了人们的关注。
纳米材料具有独特的物理、化学性质,被广泛用于能源储存领域。
本文将探讨纳米材料在能源储存中的应用,并分析其优势和挑战。
一、锂离子电池中的纳米材料锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池。
纳米材料在锂离子电池中的应用已经取得了显著的成果。
通过利用纳米材料的高比表面积和较好的电化学性能,可以提高锂离子电池的能量密度和循环稳定性。
例如,纳米结构的锂离子电池正极材料可以提供更多的锂离子嵌入/脱嵌位点,从而增加电池容量。
此外,纳米材料的导电性能也能够提高电池的充放电效率。
二、超级电容器中的纳米材料超级电容器作为一种新型的能量储存设备,具有高能量密度和长寿命的特点。
纳米材料在超级电容器中的应用也被广泛研究。
纳米材料的高比表面积和独特的电化学性能使得超级电容器能够具备更高的能量密度和更好的循环稳定性。
例如,纳米材料可以用作电极材料,通过增加电极表面积来提高储能量。
同时,纳米材料还可以用于电介质层的制备,提高超级电容器的电容量和能量密度。
三、燃料电池中的纳米材料燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备,具有高能效和零排放的特点。
纳米材料的应用能够提高燃料电池的性能。
例如,纳米材料可以用于电催化剂的制备,提高氧还原反应的效率。
同时,纳米材料也可以用于电解膜的改良,提高质子传导性能。
这些纳米材料的应用可以提高燃料电池的能量转化效率和稳定性。
总结起来,纳米材料在能源储存中的应用具有重要的意义。
通过合理设计和制备纳米材料,可以提高能源储存设备的性能,推动能源技术的发展。
然而,纳米材料在应用过程中也面临一些挑战,例如材料的合成和稳定性问题。
因此,未来的研究应该着重解决这些问题,并进一步完善纳米材料在能源储存中的应用。
通过对纳米材料在锂离子电池、超级电容器和燃料电池中的应用进行分析,可以看出纳米材料在能源储存领域发挥着重要作用。
新型储能材料的研究与应用

新型储能材料的研究与应用随着人们对能源需求的不断增长和环保意识的不断提高,储能技术的研究和开发已经成为当前全球范围内的热门话题。
新型储能材料的研究和应用,成为实现可再生能源快速发展的重要手段。
一、锂离子电池储能材料锂离子电池的储能原理基于导电材料的锂离子在正负极间的交替脱嵌过程。
目前最为常见的正极材料是LiCoO2和LiFePO4,而常见的负极材料则是石墨和硅。
随着对于电动汽车、移动设备以及智能穿戴等电子产品储能要求的不断增加,锂离子电池的性能要求也愈加苛刻。
于是,锂硫电池、锂空气电池、水系锂离子电池、高温稳定锂离子电池等锂离子电池的新型材料也相继出现。
二、超级电容器储能材料超级电容器的存储能力基于静电吸附原理,能量密度相对于锂离子电池较低。
但是,超级电容器具有容量大、功率密度高、寿命长等优缺点,适用于短时间大功率储能需求的场合。
超级电容器使用的电极材料一般为活性炭和镍氢化物等,而电解液则是非常规有机电解质和聚合物电解质。
三、光催化材料储能光催化材料在能源转化和存储中的应用较为广泛。
光电催化材料主要通过吸收光能并将其转化为化学能,将它存储到化合物中。
常见的光催化材料有TiO2、ZnO、WO3等,它们可以在水分解中催化产氢气,还能够在二氧化碳还原中产生机质化合物。
四、化学储能材料化学储能材料主要是指通过一定的化学反应可以进行能量的转化和储存。
其中,最常见的化学储能材料包括氢气、甲醇等,它们能够在外部提供氢原子的化学反应下,在氧气或含氧化合物中燃烧产生化学能。
五、燃料电池储能材料燃料电池储能材料是指以储存氢气或其他燃料为基础的储能技术。
它们将氢气与氧气催化反应转化为电能,并输出在荷兰和电动汽车等领域中被广泛使用。
燃料电池所用到的储能材料主要包括质子交换膜、催化剂、电极材料等。
综上所述,在储能材料领域中出现了许多新型的材料应用。
随着技术的发展和人们对储能材料需求的不断提高,研究和生产出更加高效、便捷、环保的储能材料将成为科技领域的重点。
新材料在能源领域的应用

新材料在能源领域的应用非常广泛,带来了许多创新的解决方案和技术进步。
下面
是一些新材料在能源领域的应用示例:
1.太阳能电池板:新型材料如钙钛矿材料、有机太阳能电池等已经取得
了显著的进展,使得太阳能电池板更加高效、轻薄,降低了成本。
2.锂离子电池材料:新型锂离子电池材料如锂硫电池材料、锂钴酸锂材
料等具有高能量密度、快速充放电速率和长循环寿命的特点,应用于电动车、手机等领域。
3.燃料电池:新型燃料电池材料如质子交换膜材料、催化剂等在提高燃
料电池效率、降低成本方面发挥了重要作用。
4.超级电容器:采用新型材料如高效电解质、高比表面积电极材料等制
备的超级电容器能够实现快速充放电,广泛应用于储能系统和电动车。
5.热电材料:热电材料可以将热能转换为电能,应用于废热回收、能量
转换等领域,提高能源利用率。
6.能源存储材料:利用新型材料如金属有机框架材料、纳米材料等制备
的能量存储材料,可以实现高效、可持续的能源储存,如氢能、超级电容器等。
总的来说,新材料的应用推动了能源领域的创新发展,提高了能源转换和利用
效率,降低了能源成本,促进了能源可持续发展。
硅碳、硬碳

硅碳、硬碳1. 引言1.1 硅碳与硬碳的背景介绍硅碳(Silicon-Carbon,简称Si-C)和硬碳(Hard Carbon,简称HC)作为一种新型的碳基复合材料,由于其在能源存储领域的优异性能而备受关注。
硅碳材料具有较高的理论比容量和良好的循环稳定性,被视为理想的锂离子电池负极材料。
硬碳则因其高电导率和优异的赝电容性能,在超级电容器领域具有广泛的应用前景。
1.2 研究目的与意义硅碳与硬碳的研究旨在深入探讨这两种材料的结构与性能关系,优化其制备工艺,拓展其应用领域。
通过对硅碳和硬碳的深入研究,有助于提高我国在能源存储领域的自主创新能力,推动新能源产业的可持续发展。
本研究主要围绕硅碳与硬碳的基本性质、应用领域、制备技术、性能优化和市场前景等方面展开讨论,旨在为相关领域的研究者和企业提供有益的参考。
2 硅碳与硬碳的基本性质2.1 硅碳的性质硅碳(Silicon-Carbon,简称Si-C)材料是一种具有特殊性能的无机非金属材料,其结构中含有硅和碳元素。
硅碳材料具有较高的电导率、良好的热稳定性和优异的机械性能。
在电化学性能方面,硅碳材料具有较高的比容量和循环稳定性,使其在能源存储领域具有广阔的应用前景。
硅碳材料的电导率主要受其微观结构的影响,如孔隙结构、硅碳比例等。
通过调控制备工艺,可以得到不同微观结构的硅碳材料,以满足不同应用场景的需求。
2.2 硬碳的性质硬碳(Hard Carbon,简称HC)是一种具有类似金刚石结构的碳材料,其具有较高的硬度和良好的热稳定性。
硬碳材料在电化学性能方面表现出较高的比容量和优异的循环稳定性,尤其在超级电容器等领域具有广泛的应用前景。
硬碳的微观结构对其电化学性能具有重要影响。
通过调控微观结构,如孔隙度、晶粒尺寸等,可以优化硬碳材料的性能。
此外,硬碳的表面官能团对其电化学性能也有一定影响。
2.3 硅碳与硬碳的对比分析硅碳与硬碳在性质上具有一定的相似性,但也存在差异。
以下是对两者的对比分析:1.电化学性能:硅碳具有较高的比容量和循环稳定性,适用于锂离子电池等领域;而硬碳则具有较高的功率密度,适用于超级电容器等应用场景。
新型储能材料的开发

新型储能材料的开发随着社会的发展和能源需求的增长,新型储能材料的开发变得愈发重要。
储能技术是指将电能转化为其他形式的能量,并在需要时再将其转化回电能的技术。
新型储能材料的开发不仅可以提高能源利用效率,还可以促进清洁能源的发展,减少对传统能源的依赖,降低能源消耗对环境造成的影响。
本文将探讨新型储能材料的开发现状、发展趋势以及未来的应用前景。
一、新型储能材料的种类新型储能材料主要包括超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、固态电池等。
超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电特性,适用于瞬态功率输出和能量回收。
锂离子电池具有高能量密度和较长的循环寿命,广泛应用于电动汽车、移动设备等领域。
钠离子电池是一种新型的储能技术,具有低成本、丰富资源和高能量密度的优势,被认为是未来储能领域的发展方向。
固态电池由于具有高安全性、高能量密度和长循环寿命等优点,被认为是下一代储能技术的重要方向。
二、新型储能材料的开发现状目前,全球各国都在加大对新型储能材料的研发投入,推动储能技术的创新和发展。
在超级电容器领域,石墨烯、碳纳米管等新型材料的应用不断拓展,提高了超级电容器的性能。
在锂离子电池领域,硅基负极材料、氧化物正极材料等新型材料的研究取得了重要进展,提高了电池的能量密度和循环寿命。
钠离子电池作为一种新兴的储能技术,吸引了众多研究机构和企业的关注,不断探索新型正负极材料和电解质,提高钠离子电池的性能。
固态电池作为下一代储能技术备受瞩目,研究人员致力于解决固态电解质的导电性和界面问题,推动固态电池的商业化进程。
三、新型储能材料的发展趋势未来,新型储能材料的发展将呈现以下几个趋势。
首先,材料设计将更加注重多功能性和多功能集成,实现储能材料的高性能化和多功能化。
其次,材料制备技术将更加注重绿色环保和低成本,推动新型储能材料的产业化和商业化进程。
再次,材料表征技术将更加注重原位和动态监测,实现对储能材料性能的实时监控和调控。
石墨烯在储能领域的应用

石墨烯在储能领域的应用石墨烯是一种新型的二维材料,具有非常优异的电学、热学和机械性能,被誉为21世纪的材料之王。
近年来,石墨烯在储能领域的应用也逐渐得到了广泛的关注。
在本篇文章中,我们将探讨石墨烯在储能领域中的应用及其优势。
一、石墨烯储能的研究现状目前,石墨烯在储能领域中主要应用于锂离子电池、超级电容器和金属空气电池等方面。
其中最为引人注目的是石墨烯锂离子电池的应用。
石墨烯作为锂离子电池的电极材料,具有很高的比表面积、高达2700平方米每克,能够大大提高锂离子电池的储能密度和循环寿命。
二、石墨烯在锂离子电池中的应用1. 石墨烯负极材料石墨烯可以作为锂离子电池负极材料,提高电池的储能密度。
石墨烯的导电性和拥有大量的孔隙结构,能够有效地提高电极的比表面积,使得锂离子电池能够获得更多的存储空间。
此外,石墨烯的高载流量特性,也使得锂离子电池的充放电速度有了大幅度的提升,大大提高锂离子电池的使用效率。
2. 石墨烯正极材料石墨烯也可以作为锂离子电池的正极材料。
由于石墨烯具有优异的电导率和化学稳定性,能够保持正常的电压和电池的工作稳定性。
同时,石墨烯还可以有效提高锂离子电池正极的比表面积,从而增加电池的储能密度。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是指一种能够以毫秒级别完成充放电的储能设备,具有高功率密度和长循环寿命等特点。
石墨烯在超级电容器中的应用也是十分重要的。
1. 石墨烯超级电容器负极材料由于石墨烯具有极高的比表面积和导电性,能够提高超级电容器负极材料的电容量和功率密度。
目前,石墨烯已被成功地应用于超级电容器的负极材料中,使得超级电容器的储能密度和功率密度都得到了大幅度的提升。
2. 石墨烯超级电容器正极材料石墨烯也可以作为超级电容器正极材料,用于提高电容器的储能密度。
石墨烯具有很高的电导率和化学稳定性,能够保持正常的电压和电池的工作稳定性。
同时,其高比表面积和孔隙结构也能有效提高超级电容器正极材料的电容量,提高电容器的储能密度。
储能电极材料

储能电极材料储能电极材料是指在储能设备中用于储存和释放电能的关键组成部分。
储能电极材料的性能直接影响着储能设备的能量密度、效率、寿命和安全性。
随着储能技术的发展和应用的广泛,对储能电极材料的研究和开发变得越来越重要。
目前常用的储能电极材料主要包括锂离子电池材料、超级电容器材料和钠离子电池材料等。
1. 锂离子电池材料锂离子电池是目前应用最广泛的储能设备之一,其电极材料是锂离子电池性能的决定因素。
常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料等,而负极材料主要有石墨、硅基材料、锂钛酸盐等。
这些材料具有高能量密度、长循环寿命和较高的放电平台电压等优点,但也存在容量衰减、安全性和成本等问题。
2. 超级电容器材料超级电容器是一种新兴的储能设备,其电极材料决定了其能量密度和功率密度。
常用的电极材料有活性炭、金属氧化物、碳纳米材料等。
这些材料具有高电导率、良好的循环稳定性和快速充放电能力等特点,但能量密度相对较低。
3. 钠离子电池材料钠离子电池是一种相对较新的储能设备,其电极材料与锂离子电池类似。
常用的正极材料有钠离子化合物、钠离子合金等,而负极材料主要有石墨、钛酸盐等。
钠离子电池具有较高的电荷传输速率和较低的成本,但目前其能量密度和循环寿命相对较低。
除了上述常用的储能电极材料外,还有许多新型电极材料正在被研发和应用。
例如,锂硫电池以其高理论能量密度和低成本成为研究热点,但其循环寿命和安全性仍然是亟待解决的问题。
钠空气电池以其高能量密度和低成本也备受关注,但其稳定性和循环寿命还需要进一步改进。
总结起来,储能电极材料的研究和开发是储能技术进步的关键。
随着对能源存储需求的不断增加,人们对储能电极材料的要求也越来越高。
未来,我们可以期待更多新型材料的出现,以提高储能设备的能量密度、安全性和循环寿命,推动储能技术的发展和应用。
锂镍钴锰氧化物

锂镍钴锰氧化物锂镍钴锰氧化物(LNMO)是一种高性能的电池材料,被广泛应用于新一代超级电容器、锂离子电池等等。
它的优势在于结构稳定性高,具有良好的耐热性、耐腐蚀性以及很高的电导率,因此受到越来越多的关注。
本文将从以下几个方面讨论LNMO:结构、性质、制备方法、电池应用以及未来发展展望。
首先要讨论的是LNMO的结构。
它是一种六方型结构,由一个锂离子坐中心,四个镍离子和一个钴离子围绕而成,上下两个面由锰离子组成。
这种结构的优势在于,它有足够的空间来容纳更多的锂离子,从而提高电池的能量密度。
其次是LNMO的特性。
相对于传统的锂离子电池材料,LNMO具有更高的耐热性和耐腐蚀性,可以有效提高电池的安全性。
此外,它的高电导率使得它可以在很短的时间内充放电,对快速充电技术有着重要的作用。
第三是LNMO的制备方法。
常见的制备方法有水热法,溶剂热法和碳化法等。
水热法是最常用的,它需要将锂离子,钴离子,镍离子和锰离子加入溶剂中,再经过加热处理,即可得到LNMO粉末。
溶剂热法和碳化法也是类似的,唯一的不同就是溶剂的不同而已。
接下来讨论的是LNMO的电池应用。
因其耐热性、耐腐蚀性和高电导率的特性,LNMO可以用于制造新一代的超级电容器和锂离子电池,它们具有更高的能量密度和更快的充电速度。
此外,LNMO还可以用于智能终端、新能源汽车和其他能源存储设备等方面,可以大大提高设备的能效。
最后要提的是LNMO的未来发展展望。
近年来,LNMO的研究取得了长足的进步,但是目前仍然存在一些问题,比如一次性获得的颗粒大小有限,制备过程复杂而繁琐,电池能量密度需要进一步提高等等。
因此,在未来,研究人员要加强对LNMO材料的改性和优化,提升它们的性能,以及在新型结构上的探索,以便开发出更多的应用场景。
总而言之,LNMO锂镍钴锰氧化物是一种高性能的电池材料,它的结构稳定性高,具有良好的耐热性、耐腐蚀性以及很高的电导率,目前已经被应用于新一代超级电容器、锂离子电池等等,将来有望普及更多的新兴应用领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
学好:092016010028 姓名:龙佳渔班级:09求是化学超级电容器和锂离子电池新型材料摘要:采用LiCoO2+AC(活性炭)作为超级电容器的正极材料、AC 为负极材料,采用锂离子电池电解液LB-315 组装成超级电容器,研究了以上锂离子电池材料对超级电容器电化学性能的影响。
研究结果表明,LiCoO2+AC 电极中LiCoO2 与AC 最佳质量比为4︰1,其在电流密度为3 mA/cm2 进行充放电性能实验时,首次放电比容量为235.0 F/g,经过1 000 次循环后,衰减到204.1 F/g,具有较好的循环性能。
AC/LiCoO2+AC 超级电容器较AC/AC 超级电容器的自放电性能有所改善。
关键词:超级电容器;活性炭;锂离子电池材料随着人们环境保护意识的日渐增强,对绿色能源的渴求越来越迫切。
锂离子电池以其工作电压高,体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小,循环寿命长等优点,成为目前所有电池产品中最有前途的体系之一。
目前商品锂离子电池所用的锂盐为LiPF6。
LiPF6易水解且热稳定性不好,与大气的水分或溶剂的残余水接触时,会立即形成氢氟酸HF,对电池的性能有不利的影响;而且,LiPF6通常与碳酸乙烯酯(EC)合用配成电解液才能在负极形成有效SEI膜,但是EC的熔点较高(37℃),这限制了电池的低温使用性能。
双草酸硼酸锂(LiBOB)是一种新型的锂盐,具有很好的成膜性能和热稳定性,是一种很有潜力替代现有商品化锂盐LiPF6的物质。
本文创造性地采用固相反应法合成了LiBOB,并对反应过程进行了动力学和热力学分析;研究了所得LiBOB的基本性质,将其配制成电解液,研究了LiBOB在各种正极材料和石墨负极材料中的应用情况;考察了LiBOB的独特成膜性能,研究LiBOB-PC基电解液体系在锂离子电池中的应用性能;测定了不同LiBOB电解液的电导率,并引入了质量三角形模型对LiBOB电解液的电导率进行预报计算;采用密度泛函理论分析了LiBOB的分子结构与其物理化学性能之间的关系。
此外,还研究了亚硫酸酯类物质在锂离子电池中的应用。
已有的LiBOB合成方法都是在溶液体系中制备,其中采用草酸、氢氧化锂和硼酸在水相中制备LiBOB较具优势,但是,此种合成方式比较复杂,反应过程不好控制。
在此基础上,本研究提出了一种崭新的LiBOB合成方法 固相反应法,TG/DTA曲线表明固相反应合成LiBOB经历五个不同的温度段,结合原料草酸、氢氧化锂和硼酸的热重曲线和XRD分析,推测了各温度段发生的化学反应。
结合不同温度下合成产物的红外光谱图和XRD谱图,进一步验证了TG/DTA的分析结果。
分别采用非等温多重速率扫描法和XRD法分析了整个固相反应合成的速控步骤,分析表明,草酸和草酸氢锂在80~140℃左右释放出结晶水,并且发生熔化,有利于反应物的扩散和充分接触,是合成高质量LiBOB的关键,同时也采用密度泛函理论对LiBOB的合成反应进行了热力学分析。
通过上述分析,最终得到固相反应合成LiBOB的最佳工艺条件为:将草酸、硼酸、氢氧化锂以摩尔比2:1:1混合均匀,在80~140℃加热3小时;然后在240~280℃之间加热6小时。
将固相反应法制备的LiBOB与有机溶液反应法制备的LiBOB进行比较,固相合成方法不仅更简单、环保,适用于工业化生产,而且能够得到性能更佳的产品。
合成得到的LiBOB具有很好的热稳定性,能够稳定存在到300℃,远高于常用锂盐LiPF6。
LiBOB在电解液中的分解电压大于4.5V,电化学稳定性高于LiPF6和LiClO4,适合作为锂离子电池电解质盐使用。
将LiBOB电解液使用在LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及LiMn2O4正极材料中,电池均具有很好的性能。
LiBOB尤其适用于LiMn2O4作正极的电池体系,常用锂盐LiPF6在高温下不稳定,很容易分解产生腐蚀性极强的物质HF,导致LiMn2O4正极材料中Mn的溶解,使容量迅速衰减。
LiBOB分子结构中不含有F元素,而且具有很好的热稳定性和很独特的成膜性能,更适用于LiMn2O4体系。
本文研究了LiBOB电解液在LiMn2O4电池中的常温和高温应用性能,并与LiPF6电解液进行了比较。
结果表明,30℃时,LiBOB电解液的倍率性能与LiPF6电解液差不多,60℃时,LiBOB电解液的倍率性能高于LiPF6电解液,此外,0.8 mol L-1 LiBOB EC/EMC/DEC (1:1:1) 电解液在30℃和60℃都具有很高的循环性能,电池循环100次,容量保持率分别为91.7%和90.5%,电池性能优于LiPF6电解液。
此外,还研究了LiBOB电解液与石墨负极材料配合使用的情况,使用LiBOB电解液,在电池的首次放电曲线上,可以观察到在电压为1.7V 左右处出现一个小平台,在随后的循环中,这个平台消失。
若采用LiPF6作电解质锂盐,将不会出现这个小平台。
说明这个平台的出现与LiBOB 密切相关。
电池性能测试表明,在常温小电流充放电和高温(60℃和80℃)下,电池具有较高的容量和很好的循环性能,但是在常温大电流充放电的情况下,电池的性能不佳。
为了提高LiBOB电解液在Li/石墨电池中的倍率性能,配制了LiBOB与LiPF6组成的混合电解液,测定了混合电解液在不同温度下的电导率,并研究了其在Li/石墨电池中的应用性能。
LiBOB电解液在Li/石墨电池中的应用性能不仅与LiBOB电解液的电导率有关,与其它因素也密切相关。
一种可能的原因是LiBOB 的分子体积远大于LiPF6,因此LiBOB电解液的粘度相对较大,在常温下对于极片和隔膜的浸润性不好,因此电池的容量性能不佳。
另一个可能的原因是LiBOB参与了负极表面SEI膜的形成,使用在Li/石墨电池中时,在锂片和石墨表面均形成了钝化膜,导致电池的极化增大,电池的放电容量和倍率性能都不佳。
为了进一步证实这种可能性,我们又研究了LiBOB电解液在LiCoO2/石墨全电池中的应用性能。
将LiBOB电解液用于LiCoO2/石墨全电池中,放电容量和循环性能都有很大改观,50次循环后,容量保持率能够稳定在95.7%,高于使用LiPF6电解液的电池。
通常碳酸丙烯酯(PC)在电池充放电过程中会随Li+共同嵌入石墨负极材料,导致材料剥落,造成电池容量和循环寿命缩减,因此无法被广泛使用在锂离子电池电解液中。
LiBOB具有独特的成膜性能,可以将LiBOB-PC基电解液使用在石墨负极中,研究表明,0.5 mol·L-1LiBOB PC/DEC(2:3)电解液在Li/石墨电池中的首轮效率最高,充电容量最大,循环稳定性最好,在低温(0℃)下,比0.7 mol·L-1LiBOB EC/DEC(2:3)电解液的应用性能好。
LiBOB电解液与LiPF6电解液电导率比较表明,在同样的温度下,LiBOB电解液的电导率均低于LiPF6电解液。
不同的溶剂组成,LiBOB 电解液的电导率不同,而且相对大小也会发生变化。
因此,为了得到具有最佳电导率的LiBOB电解液体系,有必要系统地研究LiBOB在常用碳酸酯类溶剂中的电导率,寻找适合LiBOB的最佳电解液体系。
LiBOB 电解液电导率实验测定表明,具有最大电导率的LiBOB电解液在不同温度下有着不同的组成。
LiBOB EC/DEC和LiBOB PC/DEC两种电解液体系的电导率变化规律相同,在低温和室温下,LiBOB PC/DEC和LiBOB EC/DEC体系的电导率相差不多。
而在高温下,LiBOB PC/DEC 电解液体系的电导率整体水平低于LiBOB EC/DEC电解液体系。
用质量三角形模型对LiBOB EC/DEC和LiBOB PC/DEC电解液体系电导率进行计算,其结果与实验测定结果一致,表明质量三角形模型适用于LiBOB电解液电导率的预测。
质量三角形模型对LiBOB EC/EMC电解液电导率的计算表明,25℃下,具有最高电导率的电解液其质量百分浓度组成为w[LiBOB]=0.9%~14.8%,w[EC]=27%~39%,电导率为 6.6 mS·cm-1。
60℃下,具有最高电导率的电解液组成为w[LiBOB]=11.4%~13.9%,w[EC]=40%~56%,电导率为11.4 mS·cm-1。
质量三角形模型在三元电解液体系电导率预测中表现出良好的效果,它不仅可以大大降低实验工作量,而且预测结果非常准确,对LiBOB电解液电导率的研究工作可起到重要作用。
在锂盐中,阴离子和阳离子之间的交互作用决定了锂盐的溶解性,离子电导率,电化学窗口和热稳定性等性质。
全面地研究LiBOB的电子结构、轨道及能量,将有助于我们更好地在量子化学水平理解LiBOB 的性质。
本文运用Gaussian量子化学软件,采用密度泛函理论,对LiBOB 的分子结构进行了计算,并比较了LiBOB与其它硼系锂盐的物理化学性质。
密度泛函理论研究表明,LiBOB及其它硼酸锂盐均以二配位结构稳定存在。
硼酸锂盐的分子结构与其物理化学性质之间存在如下规律:锂盐的热稳定性由其阴离子的最高占据轨道能量决定,最高占据轨道能量越低,锂盐的热稳定性越高;锂盐的溶解性由其偶极矩决定,偶极矩越大,溶解性越好;锂盐的氧化分解电压与其最高占据轨道之间存在线性关系,最高占据轨道能量越低,锂盐的氧化分解电压越高;对于体积、结构相似的锂盐,其结合能越低,离子电导率越大。
采用此规律预测得知,新锂盐二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性略低于LiBOB,但溶解性高于LiBOB,氧化分解电压为4.32V,基本满足锂离子电池的需求,可以作为锂离子电池电解质锂盐使用。
亚硫酸酯是很有希望用于锂离子电池电解液的溶剂。
本文提出了一种新的合成并提纯制备亚硫酸酯类溶剂的方法,并研究了制备得到的亚硫酸酯类溶剂在锂离子电池中的应用性能。
结果表明,DMS是一种很有希望替代现有碳酸酯的溶剂,它能够提高电池的循环性能和低温性能。
ES和PS是很好的成膜添加剂,少量添加即可大大提高电池的循环性能,并可以大大降低电池的成本。
超级电容器作为一种新型储能器件,具有能量密度和功率密度高、比容量大等特点。
它在电动汽车、移动通讯和国防等领域有巨大的市场前景。
锂离子电池因为工作电压高、能量密度大、自放电率低、“绿色"环保等众多优点而倍受人们的关注,目前己广泛应用于小型用电器中,并正积极向空间技术、国防工业、电动汽车、UPS等领域发展。
此外,超级电容器还可以和锂离子电池组合作为电动汽车的动力电源系统。
目前在影响化学电池性能的所有因素中,电极材料的性能无疑起着最重要的作用。
因此,本论文重点研究不同种类电极材料的电化学性能,研究掺杂碳纳米管对电极材料的充放电性能和循环寿命的影响。