喷雾法制备FeS_2薄膜材料及其在热电池中的性能

采用喷雾法薄膜化工艺制备了FeS_2薄膜正极,研究了薄膜正极中导电剂(超导炭黑)的添加量对热电池单体电池放电性能的影响。以异丙醇为溶剂,适量的超导炭黑为导电剂,采用喷雾法制备热电池FeS_2薄膜正极。与传统的压片制备FeS_2阴极相比,喷雾法合成的黄铁矿薄膜厚度小,在放电过程中有较高的放电比容量。在500℃,相对湿度RH1%的条件下,测试了单体电池的放电性能。测试结果表明,5%XC-72R掺杂FeS_2材料的单体电池的放电比容量最高。     

热电池正极材料CoS_2的研究进展

CoS_2作为正极材料已经广泛应用于热电池生产。综述了热电池正极材料CoS_2的研究进展。分别从CoS_2的放电机理、制备方法、提纯分析、放电性能四个方面阐述其研究和发展现状。对CoS_2的研究方向提出了建议和展望。     

CoS_2形貌状态对LiB/LiF-LiCl-LiBr/CoS_2热电池放电特性的影响

采用高温固相合成的方法制备了二硫化钴材料,对其物相、形貌、金相和比表面积进行了表征,并重点考察了二硫化钴形貌对放电性能的影响。结果表明:比表面积大的二硫化钴,在体系LiB/LiF-LiCl-LiBr/CoS_2中520℃下第一平台电压有所提高,脉冲放电性能提高,极化内阻降低。放电有效容量随正极材料比表面积的变化呈现规律性。所有粉末颗粒内部均存在孔洞,其中形成宽大连通孔洞的粉末具有更优的综合性能。     

硅酸/硅酸钠为粘结剂热电池正极薄膜的制备

以硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂制备了热电池FeS_2正极薄膜,对FeS_2正极薄膜表面SEM分析可知使用硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂起到了较好的粘接效果;通过改变正极薄膜中粘结剂的添加量、导电剂的添加量、FeS_2粉末的球磨时间等因素,对单体电池放电性能进行测试。结果表明,正极薄膜中添加15%质量分数的粘结剂,1%质量分数的碳纳米管导电剂,FeS_2粉末球磨24 h时FeS_2正极薄膜组成的单体电池放电效果最好。单体电池放电电压截止1.5 V时,单体电池中活性物质的比容量达到了310.47 mAh/g。     

LiSi/FeS_2热电池薄膜正极性能影响因素的研究

采用丝网印刷薄膜化工艺制备了FeS2薄膜正极,研究了薄膜正极中电解质添加量、导电剂添加量和测试温度对单体电池放电性能的影响。实验结果表明,薄膜正极中电解质和导电剂的最佳添加量分别为20%(质量分数)和3%(质量分数)。在最优工艺下,其单体电池以100和200 mA/cm2恒流放电的平台电压分别约为1.80和1.74 V,截止电压为1.5 V时的放电比容量分别为316.2和326.7 mAh/g。此外,测试温度是一个较为敏感的因素,热电池的放电平台电压随测试温度的升高而增大。     

新型Li-FeS2电池的研制

采用化学方法制备了Li-FeS2电池的正极材料FeS2,在一定的加热制度下对其进行了热处理。分析热处理前后FeS2的XRD图谱,给出了晶胞参数,发现(111)(220)(200)面的半高宽(FWHM)变大。成功地制作了R 123 A型Li-FeS2电池。考察了用热处理前后FeS2制作的Li-FeS2电池在不同放电制度下的放电性能:在恒流放电和恒阻放电时,无论大电流(1 000 mA)放电、小电流(45 mA)放电时还是恒阻43 Ω放电、恒阻3.9 Ω放电时,热处理后的电池的放电容量比热处理前的放电容量要大许多。而且热处理后的电池其放电曲线要平滑许多。     

三维石墨烯正极材料在锂离子电池中的应用

三维氧化石墨烯采用改性的Hummer法制备,经过水热反应和高温氮化获得。利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼(Raman)的测试方法对三维石墨烯材料进行研究。通过恒流充放电循环和交流阻抗谱等电化学方法对三维石墨烯材料作为电池的正极材料进行研究。结果表明,氮化温度为800℃时,所获得的首次放电比容量为261 mAh/g,高于氮化温度为700℃和900℃的首次放电比容量201 mAh/g和196 mAh/g。在充放电循环次数为50次以后,氮化温度为800℃的三维石墨烯材料的比容量几乎没有衰减,这表明其具有较好的循环稳定性。这些预示着三维石墨烯材料作为正极材料在锂离子电池中具有很大的应用前景。     

金属导电剂对FeS_2正极材料电性能的影响

通过向FeS_2正极中分别添加3%、6%、9%三种不同比例的Fe、Cu、Ag、Sn、Ni、羰基Ni六种不同金属的粉末,在FeS_2/LiCl-KCl/LiSi热电池电化学体系下,研究其对单体电池放电性能的影响。最终确定对单体电池放电性能提升最明显的为Ag、Cu两种金属粉末。深入研究表明,与纯FeS_2正极单体电池相比,其放电性能均有提升,在1.5?,450℃放电条件下,添加6%的Ag粉,放电时间可延长26.06%,为提升正极活性物质利用率提供了思路与方法。     

热电池用LiMn_2O_4正极材料的制备及性能研究

通过高温固相法合成LiMn_2O_4正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征。将正极材料、Li Si合金粉和Li_2SO_4-Li_2CO_3-Li_3PO_4-Li F四元电解质运用粉末压片工艺制备单体电池,研究正极掺杂电解质对放电性能的影响。实验结果表明掺杂电解质为20%(质量分数)的正极材料具有优良的放电性能。其单体电池以30 m A/cm2恒流放电,放电起始电压为2.802 V,截止电压为2 V时,放电时间达到42.48min,比容量188.7 m Ah/g。     

CoS_2材料的纯化工艺优化及其在热电池中的应用

利用真空管式高温烧结法对CoS_2材料进行了热处理,以达到除去CoS_2材料中杂质硫的目的。采用SEM、XRD和TG-DSC对材料进行了微观形貌、晶相结构和热稳定性的测试,比较了不同纯化处理工艺对材料性能的影响。测试结果表明,500~560℃的高温烧结对CoS_2材料微观形貌影响较小,颗粒之间呈现一定的团聚现象,团聚体为微米级;550℃,18 h高温烧结后材料晶相结构发生了改变,变为Co3S4,550℃,10 h高温烧结后获得的材料仍为黄铁矿型CoS_2;550℃的高温烧结后CoS_2材料DSC曲线相对平滑,没有明显的杂质峰,具有最好的热稳定性。采用热电池活性检验单体电池自动放电系统对材料进行了电性能的测试,脉冲放电曲线的测试结果表明,CoS_2材料纯化处理后,整个放电过程中,其单体电池放电电压都明显提高,且具有更高的容量和更好的抗脉冲性能。     

LiSi-CoS2体系热电池的电化学特性

为了了解人工合成的多孔CoS2材料的电压、负载能力、内阻、比功率、比容量等电化学特性,以小组合LiSi-CoS2体系热电池的形式,在真实的热电池工作温度环境下放电,结合电子扫描分析(SEM)、比表面分析(BET)等手段进行了试验分析,同时与LiSi-FeS2体系作了比较;并根据-180目、-260目、-400目三种粒度CoS2材料的电化学特性对比结果分析了粒度对该材料电化学性能的影响。试验表明本试验采用的多孔结构CoS2材料总体电化学性能优于FeS2。内阻较低,负载能力强,大电流极化较小,变负载下输出电压精度高,因此该多孔结构CoS2材料很适合于高比功率热电池产品;比容量较大,活性物质利用率较高,适合高比能量、长寿命热电池;粒度对材料的电化学性能有一定程度的影响,-180目、-260目、-400目三种粒度相比,颗粒度小的CoS2电压坪阶、脉冲电压、比功率均较高,内阻较低,比容量略有差别,但对于本试验可以忽略。     

热电池正极材料研究新进展

论述了热电池正极材料的研究进展,并分别对FeS2、CoS2、NiCl2正极材料进行性能比较,分析了这三种电极的优缺点。指出NiCl2正极材料相对于FeS2、CoS2正极材料具有较高的正电位,较低的电阻抗,较高的比能量等优势,已成为当今热电池正极材料的研究热点,应予以重点关注。     

Li2FeSiO4正极材料的合成及电化学性能

采用液相-真空固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4,并用TG-DTA、XRD、红外和电化学性能测试等方法对材料的性能进行了表征。前驱体的TG-DTA曲线表明,合成Li2FeSiO4时烧结温度应高于600℃。XRD显示Li2FeSiO4结晶良好。红外测试的主要官能团来源于Li2FeSiO4的特征吸收峰。电化学测试表明,Li2FeSiO4具有优良的电化学性能,30次循环后仍保持47.4mAh/g的可逆容量,显示了它作为锂离子电池正极材料的巨大潜力。     

镍钴锰三元材料的结构及改性研究进展

镍钴锰三元材料Li(NixCoyMnz)O2(NCM)作为锂离子电池用正极材料,兼具了较高的可逆容量、优良的热稳定性、低成本等优点,成为笔记本电脑、电动工具、新能源汽车、储能等领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。在三元正极材料的结构方面做了介绍,概括了Ni-Co-Mn比例对正极材料热稳定性、放电比容量和容量保持率的影响,并分析了掺杂、包覆与梯度材料的改善作用。最后对三元正极材料的改性、应用及发展前景进行了评价和展望。     

长寿命热电池发展中面临问题及对策

叙述了长寿命热电池发展中所面临的问题,这些问题是:(1)放电过程中阴极材料的热分解问题;(2)放电过程中电解质熔点的升高;(3)为了延长电池放电时间,必须进一步延长电池的热寿命.针对这些问题,提出了解决办法.     

过充电对 MCMB-LiCoO2电池性能的影响

组装了以中间相炭微球（MCMB）为负极、LiCoO2为正极、金属锂为参比电极的从型三电极锂离子蓄电池,通过对三电极电池在过充电时、过充电前后的性能测试,及正负极对锂参比电极的电位测试,并结合XRD和SEM实验,研究了过充电对MCMB-LiCoO2锂离子蓄电池的性能影响。结果表明：当电池过充电至4,8V时,电池表现出较高的充放电容量,但容量衰减较快,循环稳定性较差,且电池在放电初期时的放电曲线呈凸弧形。过充电导致的正极材料LiCoO2相结构的变化、正负电极表面钝化膜的增长变厚,以及正极集流体铝箔的氧化腐蚀,是电池性能迅速恶化的主要原因。     

热电池用正极片的稳定性研究

为了改善LiB体系大容量热电池的安全性,探索性开展了热电池用正极片的稳定性研究,确定了正极片稳定性测试方法,开展了测试方法的应用评价,结果表明,正极片的稳定性测试可用于评价LiB体系大容量电池的空载安全性。为了优化大容量电池的安全性,研究了不同含量氧化镁添加剂对正极片稳定性、电池安全性和电性能的影响,结果表明,向正极D中加入5%氧化镁添加剂,既改善了电池的空载安全性,又实现了电能的高效输出,工作时间较目前通用的正极C提升了5%。     

不同相结构NiOOH的制备及其物理化学性能

为了提高碱性电池的大功率放电性能,采用次氯酸钠氧化法制备了碱性电池正极活性材料NiOOH,并应用XRD、IR、TG以及恒流充放电等方法对样品的物理性质和电化学性能进行了表征。XRD和IR的测试结果显示,以b-Ni(OH)2和a-Ni(OH)2为前驱物,采用次氯酸钠氧化法制备的样品分别为b-NiOOH和g-NiOOH。热重分析结果说明,g-NiOOH具有较高的热分解温度,其热稳定性高于b-NiOOH。电化学测试则表明,NiOOH样品表现出优越的大功率放电性能,其放电曲线平坦,大电流放电容量相对较高,其放电电位也远高于MnO2样品。b-NiOOH和g-NiOOH均具有良好的可充性和电化学循环稳定性,但b-NiOOH的首次放电性能优于g-NiOOH。NiOOH样品适于用作高功率一次碱性电池和高性能碱性镍基蓄电池的正极活性材料。