锂离子电池低温性能改善研究进展

锂离子电池因其能量密度高,循环寿命长等优点已成为新型动力电池领域的研究热点,但其温度特性尤其是低温性能较差制约着锂离子电池的进一步使用.本文综述了锂离子电池低温性能的研究进展,系统地分析了锂离子电池低温性能的主要限制因素.从正极、电解液、负极三个方面讨论了近年来研究者们提高电池低温性能的改性方法.并对提高锂离子电池低温性能的发展方向进行了展望.国家重点研发计划(No.2018YFB010400);;福建省高校产学合作项目(No.2018H6020)资

Research on the Thermal Conductivity of Lithium Battery Materials: Callaway Model and Artificial Neural Network Model

随着移动式和便携式电子设备的广泛应用，锂离子电池在人类社会中扮演的角色越来越重要。从翱翔太空的航天飞机到潜入深海的潜水艇，锂离子电池的身影随处可见。然而，锂离子电池在给人类带来便利的同时，也具有一定的安全隐患。并且，随着锂离子电池的发展，其安全问题受到越来越多的关注，成为了一个制约锂离子电池发展的重要因素。经过分析，锂离子电池的安全问题主要表现为发热、燃烧、爆炸等现象，这些问题归根结底就是热问题。造成锂离子电池热问题的原因很多，其中一项比较重要的就是电池的电极材料的热学性质。广泛用于锂离子电池正极材料的LiCoO2是一种典型的层状结构物质。因此，研究该种材料的热导率，对于锂离子电池安全性的研究...With the wide application of mobile and portable electronic devices, Li-ion Batteries are playing an increasingly important role in society. From the space shuttle in the outer space to the submarine in the ocean, Li-ion Batteries can be seen everywhere. Lithium ion batteries, however, bring convenience for mankind. At the same time, they also have some potential safety hazard. And with the develo...学位：工学硕士院系专业：物理科学与技术学院_工程硕士(电子与通信工程)学号：1982013115299

Controllable Synthesis and Application of the Nickel-based Multi-element Nanocomposites for Lithium-ion Batteries

针对日渐匮乏的不可再生资源，科研工作者们致力于开发和探索洁净、环保的可再生资源，并也开始寻求提高能源转换和存储的有效方法。作为具有能量密度高、循环寿命长、安全性能好等诸多优点的新型储能器件，锂离子电池从一出现就受到了使用者的追捧。由于资源丰富、环境友好、理论容量高等优点，过渡金属氧化物被认为是最具有发展潜力的新一代锂离子电池电极材料之一。金属有机框架（MOFs）是一种拥有高的比表面积和孔隙率，且形态和结构可调控的优良材料，被认为是合成负极材料的理想前驱体。本论文采用金属有机框架作为前驱体，成功合成了ZnO/Ni3ZnC0.7/C和NiO/NiCo2O4两种纳米复合材料体系，并对其形貌、微结构以...In the face of increasingly scarce non-renewable resources, scientific researchers are committed to exploring the clean and environment friendly renewable energy. At the same time, they also began to seek the effective methods to improve energy conversion and storage. As one new kind of energy storage devices with many superiorities (such as high energy density, long cycle life, good safety perfor...学位：工学硕士院系专业：材料学院_工程硕士(材料工程)学号：2072013115011

Preparation of Copper doped Vanadium Pentoxide Thin Films Electrodes and Its Application in Micro-scale All Solid State Li-ion Batteries

随着微机电系统（MEMS）的发展，微型设备已经进入人们的生活。大体积的外接电源限制了微设备的推广应用，同时电源也逐渐向微小型化方向发展，进一步研究将微电源跟微设备集成在同一芯片上成为了新的发展趋势。全固态薄膜锂离子电池具有能量密度高、电压高、循环性能好和安全稳定等优点，并且制备工艺与MEMS的集成相兼容，是最适合应用于MEMS器件上的集成微能源。本论文目的是研究铜掺杂对V2O5薄膜的电化学性能的影响，并以V2O5及其掺杂铜的Cu2.1VO4.4薄膜做为负极薄膜，研制了微型全固态薄膜锂离子电池。研究成果对今后的微型薄膜锂离子电池的研究和应用都具有重要的借鉴参考意义。 在本论文中，首先对全固态薄...With the development of micro electro mechanical systems (MEMS), the micro devices have entered people's life. However large volume of external power sources limits the popularization and application of micro devices. Microminiaturization of power sources and integration of micro power sources into the same chip with micro devices have gradually become the development focus for further researc...学位：工学博士院系专业：物理与机电工程学院_测试计量技术及仪器学号：1992006015319

Optimization, Surface Coating and Pilot Research of Li-rich Mn-based Cathode Material for Li-ion Batteries

由于层状富锂锰基正极材料xLi2MnO3•(1-x)LiMO2（M=Ni,Co,Mn等）的实际放电比容量高达250mAh/g，且同时具有热稳定性好、成本低以及对环境相对友好等优点，使得该材料成为高比能量锂离子电池正极材料研究的热点之一。然而,尽管富锂锰基材料的放电容量较高，由于其首次充电脱出的Li无法完全回嵌到材料晶格中，导致该材料首次不可逆容量损失较大。另外，富锂锰基材料由于充放电循环时材料结构的不可逆变化及电极/电解液界面膜改变等原因，材料容量和放电电压随循环进行衰退严重，这些问题都严重影响与制约了富锂锰基材料商品化的应用与发展。 本论文对组成为(1-x)LiNi0.4Co0...Due to specific capacity of layered Li-rich Mn-based cathodes xLi2MnO3•(1-x)LiMO2（M = Ni, Co, Mn, and so on）is higher than 250 mAh/g, besides their good thermal stability, low cost and being relative environment-friendly, this kind of cathodes gets many concerns as high specific energy cathodes of Li-ion batteries. Although Li-rich Mn-based cathodes have large discharge capacity, their first...学位：工程硕士院系专业：化学化工学院_工程硕士(化学工程)学号：X201019200

Preparation of Metal-organic Frameworks and Its Application in Lithium-ion Batteries

近年来，随着新能源汽车市场的快速发展和人们对更长续航能力锂离子电池的需求，开发新一代高功率密度和高能量密度的锂离子电池材料成为当前研究领域的一个热点。金属有机框架材料（MOFs）是一类由金属离子与有机配体通过可逆的配位键形成的具有高度有序网络结构的2D或3D材料，因其独特的框架结构在储能领域有着潜在的应用前景。 本文围绕金属有机框架材料M3(HCOO)6及其复合材料在锂离子电池中的应用开展研究，主要内容如下： 1、采用液相扩散法合成了M3(HCOO)6（M=Co，Ni，Mn）材料，研究了它们作为锂离子电池的负极活性物质的电化学性能。尽管整体框架结构类似，但三种材料表现出不一样的电化学性能。...With the rapid growth of new energy vehicle market and the demand for longer battery life of lithium-ion batteries in recent years, developing a new generation of Li-ion battery materials with high power density and energy density has become a hotspot in current research field. Metal-organic frameworks (MOFs) are one kind of 2D or 3D materials with highly ordered network structure through coordina...学位：理学硕士院系专业：化学化工学院_物理化学学号：2052012115154

Study of Fluoroethylene Carbonate (FEC) and Methylene Methanedisulfonate (MMDS) as Electrolyte Additives

锂离子电池是近年来电化学能源领域的研究热点，锂离子电池电解液提供锂离子穿梭于正负极之间，是锂离子电池获得高电压、高比能量以及高比功率的重要前提条件，也对电池的其他性能（如高低温及其安全性能）等起着关键作用，因此研发功能电解液是开发高性能锂离子电池时需要考虑的重要课题。功能电解液主要包括基础电解液（基础溶剂及其电解质）与添加剂两种组分，添加剂由于其只要在基础电解液中进行少量的添加就能做为功能电解液进而有效改善锂离子电池电化学性能，且不需要改变锂离子电池的结构和工艺的特点，成为功能电解液研究的热点之一。 本论文选择了两种电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC）和甲基二磺酸亚甲酯（MMDS）来分别研究...Lithium ion batteries have been a top topic of green energy recent years. Electrolyte is an essential element to transport lithium ions between anode and cathode so that batteries can get high voltage, high energy density and high power, it also involves in improvements of other performances as high-low temperature and safety. These characteristics make electrolyte a best way to develop lithium io...学位：工程硕士院系专业：化学化工学院_工程硕士(化学工程)学号：X201119200

Synthesis and Performance of Functional Ceramic-coated Separator for Lithium-ion Battery

锂离子电池被广泛用于便携设备领域，也被认为是最具有应用前景的电动汽车动力电池体系。但其现有体系的工作模式（尤其是作为电动汽车的动力电源时）在技术上仍然存在巨大的安全隐患。隔膜是锂离子电池中防止正负极材料直接接触而造成短路的隔板，是保障锂离子电池安全的一大关键因素。目前，商品化的液态锂离子电池大多选用微孔聚烯烃膜作为隔膜，它虽具有适宜的孔径、稳定的化学性能、足够的机械强度等优点，但由于在高温下尺寸稳定性差，容易收缩甚至熔化破膜，造成电池内部短路，可能导致电池发生热失控进而起火爆炸。此外非极性的聚烯烃隔膜具有疏水的表面和较低的表面能，导致其与极性电解液之间亲和性较差。 目前，陶瓷涂覆隔膜（陶瓷隔...Lithium-ion batteries (LIBs) have been widely used in portable electronic devices and are considered to be the most competitive power source for hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and pure electric vehicles (PEVs). However, despite providing high-energy-density storage, LIBs have been seriously plagued by safety issues. The safety performance of LIBs, closely...学位：理学硕士院系专业：能源研究院_能源化学学号：3242012115213

Study of Lithium Excess Cathode Materials xLi3NbO4·(1-x)LiMO2（M=Mn, Ni, Co; 0<x<1）for Li-ion Batteries

锂离子电池是当前最具有发展潜力的动力与储能电池体系，衡量锂离子电池性能的一个重要指标是电池的能量密度。为了实现更高的电池能量密度，我们需要采取提高电池材料的比容量，或提高电池平均放电电压的途径来实现这一目标。由于目前锂离子电池负极材料如石墨材料理论比容量一般都比较高，因此如何实现锂离子电池正极材料的高比容量及其高工作电压成为了当前锂离子电池研究的重要课题。由于富锂锰基正极材料在充电到高电压下可以可逆脱嵌较多的锂离子，具有较大的比容量，因此，富锂材料成为了目前正极材料研究的一个重要课题。 本硕士论文以高温固相法合成了一系列基于Li3NbO4的富锂正极材料xLi3NbO4·(1-x)LiMnO2...Lithium ion batteries have great potential in electrical vehicles and energy storage. A critical criterial for lithium ion batteries is the energy density. There are two ways to achieve a higher energy density: to elevate the average discharge voltage or to improve the specific capacity of the battery. The specific capacity of the anode is much larger than that of cathode, so cathode is now the ke...学位：工学硕士院系专业：能源学院_能源化工学号：3242013115229

Controlled Preparation of porous metallic oxide (sulfide) based anode materials for lithium-ion batteries

目前商业化锂离子电池的负极材料主要仍是使用石墨，但是石墨材料存在理论比容量（372mAhg-1）相对较小等缺点。然而，近些年来便携式电子设备的快速发展对锂离子电池提出了更高的要求，因此研究比容量更高、循环寿命更长、倍率性能更好的新型负极材料已成为一个迫在解决的问题。过渡金属氧（硫）化物材料由于其理论比容量较高、来源广泛、成本较低而受到了研究者们广泛的关注。但是，这类材料作为锂离子电池负极材料时，在充放电反应过程中材料自身的体积会发生较大变化，从而导致材料结构粉化破坏而失去应有的电化学活性，使得电池的循坏性能变差。因此，研究者们投入了大量的精力探索各种方法来优化此类材料的结构和性能，他们发现将过...Lithium-ion batteries (LIBs) have been used extensively in portable electronics and will be a very important part of long-lasting and green rechargeable energy sources. Transition metal oxides/sulfides are regarded as promising anode materials for LIBs because of their higher theoretical capacities compared to commercial graphite (theoretically 372 mAh g&#8722;1) and natural abundance. However, du...学位：理学硕士院系专业：化学化工学院_无机化学学号：2052014115151