多硫化钠-溴化钠氧化还原液流电池研究

在全电池中用稳态方法研究了不同电极材料对电池正负极电化学反应极化行为的影响。以聚丙腈碳毡为正极材料,泡沫镍为负极材料,4mol/LNaBr、1.3mol/LNa2S4为正、负极电解液,测定了(28±1)℃时电池的库仑效率、电压效率、能量效率及电池的能量密度随充放电电流密度的变化规律,分析了大电流密度下电池电压效率下降的原因。以聚丙腈碳毡及泡沫镍为正负极材料所组成的电池能量效率约71%,能量密度约66.4mW/cm2(50mA/cm2充放电),电池的欧姆内阻压降是大电流密度下电池电压效率下降的主要原因。     

全沉积型铅酸液流电池充放电性能研究

以石墨毡、石墨布、泡沫镍为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液,以木质素磺酸钠为添加剂组成新型的全沉积型铅酸液流电池体系。研究了铅酸液流电池的充放电特性及电极材料和电解液浓度对电池充放电特性的影响规律。结果表明:恒流充电过程中,充电电压先逐渐减小而后又逐渐增大,电池具有较好的放电性能;以石墨毡为正负极的电池具有较好的充放电特性;随着Pb2+浓度的增加,电池的充电电压逐渐降低,H+浓度为0.1 mol/L时,既能满足较高的Pb2+浓度的相对比,又能满足良好的导电性。     

全沉积型铅酸液流电池充放电特性研究

以石墨毡、泡沫镍为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液组成全沉积型铅酸液流电池。研究了铅酸液流电池的充放电特性及电极材料、电极表面处理和电解液浓度对电池充放电特性的影响规律。结果表明:恒流充电过程中充电电压基本不变,恒流放电过程中出现两个比较明显的放电电压平台;随着Pb2+浓度的增加,电池的充电电压逐渐降低,大电压恒流放电时间也随之增加,但小电压恒流放电时间反而减小,表现出更好的充放电性能。在泡沫镍电极上镀钛能够起到保护电极的作用,延长放电时间,提高电池的充放电性能。     

锌离子电池的性能影响因素研究

针对目前锌离子电池循环性能不好、容量下降机理不明确等问题,以超细锌粉为负极、硫酸锌为电解液、α-MnO_2为正极,系统研究了锌负极的缓蚀工艺、电解液浓度和导电剂种类及含量对锌离子电池放电性能的影响。锌负极析氢实验表明在2 mol/L的硫酸锌电解液中,采用单一缓蚀剂时,不同缓蚀剂对超细锌粉的缓释效果CTABBTAPVP,当CTAB的加入量为60 mg/L时,其缓蚀效果最好,缓蚀效率达到51%;电解液浓度实验表明硫酸锌电解液的浓度为2mol/L时电池的性能最佳;导电剂实验表明使用乙炔黑作导电剂,正极添加质量分数为40%MnO2,负极质量分数为25%Zn时电池的放电比容量最高可达613 mAh/g。     

多硫化钠/溴液流电池的初步研究

以聚丙烯腈石墨毡和化学沉积镍钴合金的泡沫镍为正、负极电极材料,4 mol/L NaBr、1.3 mol/L Na2S4为正负极电解液,研究了常温下多硫化钠/溴液流电池的开路电压、正负极电位随电池充放电容量的变化规律,测定并分析了电池及正负极充放电时的极化曲线及电池的循环性能.结果表明:所用的电极材料对电池正负极反应的电催化活性好,当充放电电流密度为30 mA/cm2时,该电池库仑效率达96.1%,能量效率为69.4%(43次结果平均值).     

电解液添加剂对密封锌镍电池的影响

对密封圆柱形锌镍电池所使用的电解液添加剂进行了研究.考查了氧化锌、柠檬酸、十六烷基三甲基溴化铵和氧化铟等电解液添加剂对锌镍电池充放电曲线、充放电过程中内阻、放电容量以及循环寿命的影响.研究结果表明,和氧化锌相比,柠檬酸、十六烷基三甲基溴化铵和氧化铟作为添加剂可明显提高锌镍电池的充放电性能;在电解液中同时添加氧化铟和氧化锌可提高电池的充放电效率和荷电保持能力,电池的循环寿命也得到提高.同时就电解液添加剂对锌镍电池性能的影响进行了分析.     

LiBOB/PC电解液的性能研究

合成了双草酸硼酸锂(LiBOB),采用核磁共振波谱和元素分析法对其进行分析;将LiBOB与PC DEC配制成一系列电解液,比较了各种电解液的电导率随温度及浓度变化的规律;用充放电方法研究了几种电解液与石墨负极的相容性.结果表明:采用0.5 mol/L LiBOB/PC DEC(体积比3∶7)电解液的Li/ARG电池循环性能最好,首次循环效率为79.0%.     

正负极电解液对钒电池能量衰减的影响研究

为提升钒电池的能量效率、降低电池在充放电循环过程中的容量衰减,对正负极电解液钒浓度和硫酸浓度不同的三组电池进行充放电实验。分别对钒浓度为1.7 mol/L、硫酸根浓度为4.5 mol/L,钒浓度为1.55 mol/L、硫酸根浓度为4.1 mol/L,钒浓度为1.55 mol/L、硫酸根浓度为4.7 mol/L的三种电解液进行循环伏安实验。实验表明负极电解液在较高的硫酸浓度和较低的钒浓度下,钒离子迁移量较小,电池的容量衰减较小,能量效率也较高。     

二甲基砜在锂离子电池电解液中的应用研究

在1 mol/L LiPF6/（PC/ DMC/DEC）（体积比1∶1∶1）电解液体系中加入砜类添加剂二甲基砜（MSM）,可增强电解液的抗氧化性,电解液电化学窗口被提高至4.6V以上.以锂金属为负极材料,LiNi0.Mn1.5 O4为正极材料组装锂离子电池,电池性能测试结果表明：二甲基砜的加入,使电池循环性能和倍率性能都得到提升,电池充放电效率也得以提高     

全钒液流电池充放电性能研究

利用二维耦合反应理论模型并结合全钒液流电池性能评价实验,重点研究了单电池在不同电解液荷电状态下的充放电性能,实现了对电极反应微观分布特性的定量分析和验证。研究结果表明,电池设计及运行参数对电池充放电性能及效率具有重要影响。综合考虑电极材料导电性、反应区厚度以及充放电电流密度进行反应区设计,是促进电池效率提升的有效途径。     

阻燃剂TCPP与锂离子电池负极材料的相容性

为了提高阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)与锂离子电池负极材料中间相碳微球(MCMB)的相容性,在不同TCPP浓度电解液中研究了MCMB的循环伏安和充放电行为.结果表明:当电解液中TCPP的浓度为20%(体积比)时,MCMB/Li电池的首次充电比容量由空白电池的350 mAh/g增加到420 mAh/g,且1 V处平台的容量增加.当TCPP的浓度增加到30%时,MCMB已经不能进行充放电循环.当把MCMB在空白电解液中预循环后,在30%TCPP电解液中可以进行充放电,相应的MCMB/Li电池的充放电实验也得到了相似的结果.热解炭黑与阻燃剂TCPP有较好的相容性.     

全钒氧化还原液流储能电堆

采用高密度石墨板为集流板,质子交换膜为隔膜,多孔碳材料为电极,组装成全钒氧化还原液流电池,研究了不同质子交换膜、多孔碳材料和电解液的流量对电池性能的影响,用15个单电池组装成了全钒氧化还原液流储能电堆,电堆的电极和隔膜的有效面积均为546 cm2,并对电堆的充放电性能进行测试和表征.结果表明,以PVDF-g-PSSA膜为隔膜,聚丙烯腈石墨毡为电极的全钒氧化还原液流储能电堆充放电可逆性能好,能量效率随着充放电电流密度增加而减小,电流密度在40 mA/cm2左右时,能量效率高达82.3%,电堆的库仑效率随电流密度增加而增加,电流密度超过1 00 mA/cm2时,库仑效率可达94.5%.     

全钒液流电池电化学极化理论研究

以全钒液流电池电化学反应机理为基础,建立了电池二维数值模型,并应用此模型研究了电解液钒离子浓度、充放电电流密度以及碳毡孔隙率对电极极化行为的影响。结果表明,电极孔隙率不仅影响电极极化电压分布,而且也是决定电池充放电性能的重要因素之一。     

高电压电解液对富锂锰动力电池性能的影响

富锂锰基材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(0x1,M=Mn、Co、Ni)是由Li_2MnO_3和LiMO_2形成复合结构的新型材料,以其高比容量、高电压、高能量密度、低成本、安全性能良好等优势成为新一代的动力锂离子电池正极材料。研究了三种不同的高电压电解液(简写为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)对富锂锰动力电池的首次充放电、储存性能、倍率放电性能以及低温放电性能的影响。结果表明,不同电解液制备的电池首次充放电效率均较小(约为68%),但其第二周、第三周的充放电效率分别达到96%和98%,与首次充放电效率相比,提高了30%左右;储存30天后,Ⅰ电解液的电池自放电较大,开路电压下降了0.66 V,且储存后的放电容量下降了206.1 mAh;在0.2 C和3 C放电条件下,Ⅱ电解液制备的电池放电容量明显高于其他两种电解液电池,具有较好的倍率放电性能;同时,以0.2 C放电,Ⅲ电解液制备的电池在低温0℃放电容量较常温容量下降幅度最小。因此,Ⅲ电解液具有更优异的电化学性能。     

用高纯V_2O_5制备钒电池电解液的工艺研究

以高纯V2O5为原料,用SO2还原法制备VOSO4、锌-氨法制备V2(SO4)3,分别作为钒电池正、负极电解液的活性物质。对电解液的制备工艺进行了研究,同时对SO2还原V2O5的反应机理进行了研究,计算了制备VOSO4的反应焓变和吉布斯自由能变化,并对制备的电解液进行了电化学性能测试。结果表明:该法生产工艺简单,生产效率高,电解液浓度可任意调配;在电流密度为5.0 m A/cm2时,电池的电流效率、电压效率、能量效率分别为94.5%、91.2%和90.1%,满足钒电池电解液的性能要求。     

表面镀膜对锂离子电池石墨负极电化学性能的影响

为了提高锂离子电池石墨负极的电化学性能,采用镀膜法对极片进行表面处理。结果表明:镀层TiN的存在减少了电极在首次充放电过程中形成的SEI膜的量,从而减少了活性物质和电解液的损失,提高了电池的充放电容量10%左右;TiN与SEI膜在电极表面共同形成的钝化膜要优于单纯的SEI膜,前者更有利于电池可逆容量和充放电效率的提高。     

碳结构对铝离子二次电池电化学性能的影响

为了研究碳材料结构对铝离子二次电池充放电性能的影响,选取热解石墨、中间相炭微球、树脂碳三种不同碳材料作为正极,高纯铝箔作为负极,离子液([EMIM]Cl-AlCl3)作为电解液,进行恒流充放电性能研究。研究结果表明:不同结构的碳材料对铝离子二次电池的充放电性能有较大的影响。其中以含石墨化碳成分的热解石墨和中间相炭微球作为正极材料时,铝离子二次电池在低电流密度下(30 mA/g)具有较高的放电比容量(分别为75、68 mAh/g)和相对较好的库仑效率(分别为83%、82%)。而以硬碳为主要成分的树脂碳作为正极材料时,铝离子二次电池的放电比容量较低,在30mA/g的电流密度下放电比容量仅为58 mAh/g左右,且库仑效率极低,仅为45%。     

电解液无机添加剂对密封锌镍电池的影响

对密封圆柱型锌镍电池所使用的电解液无机添加剂进行了研究。考察了氟化钾、四硼酸钠、磷酸氢二钠、亚硫酸钠等不同电解液无机添加剂对锌镍电池充放电曲线、充放电过程中内阻以及循环寿命的影响。结果表明:和添加氟化钾相比,亚硫酸钠、四硼酸钠和磷酸氢二钠作为添加剂可明显提高锌镍电池的充放电性能,尤其是在电解液中同时添加适量磷酸氢二钠和亚硫酸钠可明显提高电池的充放电效率和容量保持率,电池的循环寿命大大提高。     

锂离子动力电池低温性能的研究

目前,锂离子动力电池低温充电性能较差的问题,一直制约着动力电池的发展。采用无定型碳包敷负极复合型材料并结合功能电解液的使用,可有效地改善锂离子电池在低温-20℃下的充放电能力,通过与常温充放电性能对比,表明这种无定型碳包敷负极复合材料可以实现动力锂离子在低温下充放电。     

全沉积型铅酸液流电池性能研究

本文研究了全沉积型铅酸液流电池的充放电特性,分析了充放电制度、Pb2＋浓度对电池充放电特性的影响规律。结果表明：在恒流充放电时电压比较稳定,随着充放电次数的增加,平均充电电压基本不变,而平均放电电压逐渐增大,能量效率也随之增大;随着放电电流密度的增大,放电电压和放电时间逐渐减小,而且电流密度过大或过小均导致库仑效率不高,经小电流循环充放电对电池激活后,再以较大电流充放电能显著提高电池的能量效率;随着Pb＋2浓度的增加,电池的最大充电电压逐渐降低,放电电压逐渐增大,而且放电时间延长,表现出更好的充放电性能。