基于可溶性铅(Ⅱ)离子电解液的铅酸液流电池

使用恒流充放电方法研究了电流密度、负极集流体材料(石墨、紫铜和镍)及电解液中甲基磺酸浓度对铅酸液流电池充放电性能的影响.结果表明:大电流密度下工作时由于极化作用,电池的性能下降较大;使用紫铜为负极集流体的电池性能较高;随电解液中甲基磺酸浓度的增加电池的库仑效率轻微下降,电压效率小幅上升.     

全钒离子液流电池的应用研究

采用循环伏安法研究了全钒离子液流电池正极溶液的浓度及添加剂对正极反应的影响。研究了两种离子交换膜对钒电池性能的影响。结果表明 :高浓度的钒离子溶液 ,其循环伏安表现不理想 ,而添加剂过氧化氢对还原过程有利。隔膜研究显示 :阳离子交换膜SelemionCMV有利于提高充放电电流和充电效率 ,但是机械强度较差 ,不利于长期使用。     

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%.     

EC基电解液添加剂对锂离子电池性能的影响

以碳包覆Si合金粉末与人造石墨混合作为负极材料,制备CR2032型扣式电池,探讨氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)和氯代碳酸乙烯酯(CEC)等3种电解液添加剂对Si-C负极材料半电池性能的影响。适当的添加剂会先于碳酸酯类溶剂在负极材料表面形成薄而稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,抑制碳酸酯类溶剂在充放电过程中的分解,使Si合金粉末的碳包覆壳保持稳定,同时解决Si-C负极材料的体积膨胀问题。当FEC、VC和CEC的添加量(体积分数)分别为3%、1%和3%时,电池的放电比容量、首次库仑效率和循环稳定性均得到改善。以100 mA/g电流在0.01～3.00 V充放电,Si-C负极材料的首次放电比容量达452.60 mAh/g,首次库仑效率达91.90%;第循环150次的容量保持率为86.50%。     

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。     

Nafion膜对多硫化钠/溴电池性能的影响

在单电池中用充电-放电循环测试方法研究了不同厚度Nafion膜对多硫化钠/溴单电池效率及电池负极液中的多硫(Sx 12-)及硫氢根离子(H S-)向正极溶液中扩散(即透硫率)的影响。结果表明:随着膜厚度的增加,电池的库仑效率升高,膜的透硫率及电压效率降低。用四丁基溴化胺(TBA B)对N afion112膜进行了初步改性处理,显著提高了电池的库仑效率,减少了膜的透硫率,但由于改性膜电阻的增加,致使电池电压效率下降。     

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。     

硫堇-铁体系电化学性能的研究

介绍了硫堇-铁体系的电化学性能。用硫酸亚铁和硫酸铁配制正极电解质溶液,用硫堇配制负极电解质溶液,正负极均采用硫酸钠溶液作为支持电解质,并用一定浓度的硫酸调节体系的pH值。对不同浓度的负极电解质溶液进行了循环伏安扫描,结果表明,硫堇电对具有一定的可逆性。采用恒电流充放电方式对自制的电池装置进行了充放电实验,结果表明硫堇-铁体系液流电池的充放电容量较低,但随着充放电循环的进行,电池的利用率有所提高。     

Nation膜对多硫化钠／溴电池性能的影响

在单电池中用充电一放电循环测试方法研究了不同厚度Nation膜对多硫化钠／溴单电池效率及电池负极液中的多硫（Sx＋1^2-）及硫氢根离子（HS^-）向正极溶液中扩散（即透硫率）的影响。结果表明：随着膜厚度的增加，电池的库仑效率升高，膜的透硫率及电压效率降低。用四丁基溴化胺（TBAB）对Nation112膜进行了初步改性处理，显著提高了电池的库仑效率，减少了膜的透硫率，但由于改性膜电阻的增加，致使电池电压效率下降。     

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).     

温度对钒电池性能的影响

利用自行组装的实验室用钒氧化还原液流单电池,考察了25～45℃范围内温度对钒电池充放电电压、库仑效率、能量效率和自放电性能的影响,并对其影响机理进行了初步研究和讨论.结果表明:随着温度的升高,钒电池的平均库仑效率从25℃时的90.7%降到了45℃的87.4%;而电池的能量效率从25℃的81.6%降到了45℃的78.8%.研究表明:温度对电池自放电性能的影响尤为明显,在25℃时,电池的开路电压保持在0.8 V以上的时间为27 h,而在45℃则只能保持16 h.     

钒氧化还原液流电池的充放电特性

采用恒流限压充放电法,研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响,同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况,初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式.理想的充放电电流密度为63.8 mA/cm2,对应的库仑效率是95.09%,能量效率是70.79%.充电电压上限不能超过1.75 V.     

全钒液流电池极化损失研究

在全钒液流电池充放电性能研究基础上,采用原位电化学交流阻抗测试方法开展了全钒液流电池活化极化、欧姆极化和浓差极化的定量分析。结果表明,钒电池在较小充放电电流密度下,活化极化和欧姆极化是导致电压损失的主要原因。随着电流密度进一步增大,活化极化趋于平缓,而欧姆极化迅速增大,同时浓差极化也开始变得显著。在此基础上,针对充放电过程中的各类极化提出了系列解决方案,为高效率大功率全钒液流电池堆的开发奠定了基础。     

三维非恒温的钒电池流场模型

利用仿真软件进行了建模计算,采用Darcy定律分析流场,对全钒氧化还原液流电池(钒电池)的流场特性、流场内钒离子的浓度分布以及恒流充放电时电池的温度变化进行了模拟研究,结果表明:电池进液口的位置及进液速度对流场的压力及其分布均匀性有较大影响,钒离子会在膜两侧发生富集,其浓度分布与电解液的流量直接相关。电池负极温升明显大于正极,在理想情况下,持续运行10个循环后温度会上升2 K左右。     

聚苯醚阴离子膜的改性及在钒电池中的性能

阴离子交换膜具有优异的阻钒性能,但是其电化学性能和化学稳定性低于阳离子交换膜,阻碍了其在全钒氧化还原电池中的应用。选用国内商业化聚苯醚(PPO)阴离子膜作为基膜,采用了两种不同的方法在阴离子交换基膜中引入阳离子交换基团成为两性离子交换膜。结果表明,二种改性方法均能提高膜的IEC、电导率等基本性能和电化学性能。由于全氟磺酸溶液(PFSA)改性后隔膜的阻钒离子能力显著提高,该膜组装的电池的能量效率和电流效率分别提高3.2%和6.7%。     

全钒液流电池离子交换膜研究进展

全钒液流电池是近年来储能电池的研究热点,离子交换膜是其关键部件之一。总结了近年来全钒液流电池用离子交换膜的研究进展,提出了未来可能的研究方向。     

钒液流电池用离子交换膜的研究进展

钒液流电池（VRB）是一种新型高效储能电池。离子交换膜是VRB的关键部件之一。综述了最近4年来VRB用离子交换膜在商业化膜改性及新型膜的研发等方面的技术进展。指出了VRB膜未来可能的发展方向及需重点关注的基础研究课题。