中国钠硫电池技术的发展与现状概述

钠硫电池是一种目前深受关注的储能技术。简要介绍了钠硫电池的工作原理以及该技术在国外的发展历史,重点介绍了我国近年来上海硅酸盐研究所与上海市电力公司合作在钠硫电池储能技术方面的研究与发展情况,叙述了批量化制备的650A.h大容量储能钠硫电池的关于材料制备、电池制备、电池模块制备及组成电池储能系统等关键技术的进展概况,研制成功的100 kW/800 kW.h钠硫储能系统在上海世博会期间稳定并网运行。     

钠硫电池安全性影响因素分析

为了提高钠硫电池的安全性,从单体电池结构、成组技术、安全防护、监测控制四个方面对钠硫电池安全性的影响因素进行了分析.分析结果表明,通过增加安全管来优化单体纳硫电池的结构,能够使单体钠硫电池在发生β氧化铝陶瓷管破损的极端情况下外观完好,无活性物质泄漏.应用云母防火、干沙吸收、分区隔离等成组技术,可以进一步提高钠硫电池的安...     

钠硫电池硫电极容器防腐蚀性能发展现状

钠硫电池硫电极容器的防腐蚀性能是影响钠硫电池的寿命和运行稳定性的关键因素。介绍了钠硫电池硫电极容器防腐蚀材料、制备方法及其发展现状。     

钠硫单体电池的循环特性测试研究

以研制的钠硫单体实验电池(型号为NS-1)为研究对象,通过约30次的充放电循环,并改变设定放电截止电压等条件研究了放电深度以及循环次数对放电电压的影响.研究表明,该型号钠硫电池有一个放电平台,对应放电深度约为60%.     

正极材料高温热处理后锂硫电池电气性能变化

采用多壁碳纳米管(MWCNT)、气相生长碳纤维(VGCF)、活性炭(AC)为单质硫的载体,通过高温热处理的方法制备锂硫电池用S/C正极材料。通过对所得材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、热重分析、恒流充放电及循环伏安测试等对材料的结构及电气性能进行分析。研究发现,锂硫电池的放电比容量及循环性能受碳材料的影响较大,其中S/VGCF复合材料的电化学性能较好,当以0.1 C的电流在1.5~3.0 V进行充放电时,其首次和第100次循环的放电比容量分别为1 205.62、613.18 m Ah/g。     

高温热处理制备硫/碳正极材料的电化学性能

分别以气相生长碳纤维(VGCF)、多壁碳纳米管(MWCNT)和活性炭(AC)作为单质硫载体,通过高温热处理制备锂硫电池用S/C正极材料。采用SEM、XRD、热重分析(TG)、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,分析复合材料的结构及电化学性能。碳材料形态对锂硫电池的放电比容量和循环性能有重要影响,S/VGCF复合材料的电化学性能较好。以0.1 C的电流在1.5~3.0 V充放电,首次和第100次循环的放电比容量分别为1 204.87 m Ah/g、547.62 m Ah/g。     

孤单的钠硫电池产业

与锂离子电池、液流电池相比,钠硫电池产业绝对可以称得上是一个"孤单"的产业.这个产业的参与者严格意义上说只有两家. 全球市场上,除日本NGK公司已经实现了批量化生产外,只有我国在2011年10月成立了上海电气钠硫储能技术有限公司(以下简称"上海电气钠硫储能").另外,韩国钢铁业巨头浦项( POSCO)正在着手布局钠硫电池的生产应用.     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

钠/硫和钠/金属氯化物电池及进展(上)

以钠β(β″)氧化铝管作固体电解质隔膜的钠硫电池正在发展作为电汽车和配电调节贮能的应用。结构形体与钠硫电池相似,用过渡金属二氯化物阴极替代硫电极的钠/金属氯化物电池也在快速发展中。由于钠/金属氯化物电池工作温度较低(200℃—300℃),以及高的开路电压、高比能量和安全性,对于电汽车和未来空间电源应用,是有吸引力的竞争者。本文概述了各类Na/S、Na/NiCl_2和Na/FeCl_2电池工作原理、性能以及各种应用研究开发的新进展。     

新型粘结剂海藻酸钠在锂硫电池中的应用研究

以海藻酸钠作为锂硫电池正极粘结剂,通过循环伏安(CV)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EI)、恒流充放电等方法,分析了海藻酸钠(SA)作粘结剂的复合硫正极的结构形貌、电化学性能及电化学稳定性。结果表明,海藻酸钠的电化学稳定窗口为1~5 V;充放电过程中,硫正极的结构形貌稳定;与常用的聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂相比,正极片的阻抗降低了34.8%,充放电性能及循环性能均显著改善。     

电解液纯化对锂离子电池负极电化学性能影响

运用电化学阻抗谱(EIS)、恒流充放电和循环伏安测试,研究了1 mol/L LiPF_6/(EC+DEC+DMC)(体积比1∶1∶1)电解液中4A分子筛除水处理对石墨电极电化学性能的影响。研究表明:石墨电极在经4A分子筛处理后的电解液中能形成性能优异的固体电解质相界面(SEI)膜,降低了SEI膜的阻抗,改善了石墨电极的循环性能,得到了更优异的电化学性能。     

添加剂Na2CO3对石墨电极性能的影响

在电解液1 mol/L LiPF6/EC+DMC中加入碳酸钠(Na2CO3),通过SEM、循环伏安和电化学阻抗谱分析,研究了Na2CO3对石墨电极的影响。添加饱和Na2CO3,可促进在石墨电极表面形成更稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,抑制循环过程中电解液的进一步还原分解,增进Li+嵌脱过程的可逆性,改善石墨电极的电化学性能。     

离子聚合物包覆的锂离子电池炭负极材料

用辐射聚合的方法在天然石墨颗粒表面包覆一层离子聚合物可以明显提高天然石墨的各种电化学性能,如首次库仑效率、循环性能.拉曼光谱研究表面包覆的离子聚合物可以明显抑制由于溶剂化锂离子共嵌入而造成的石墨层破坏,从而提高了石墨表面结构稳定性.扫描电镜照片显示包覆石墨表面形成的SEI膜在循环过程中保持稳定的形态,防止了石墨电极在循环过程中的阻抗增加现象.     

电解池对石墨电极性能的影响

运用电化学阻抗谱(EIS)结合循环伏安(CV),研究了石墨电极在三电极玻璃模拟电池和三电极扣式模拟电池中的首次阴极极化过程.玻璃模拟电池中获得的石墨电极首次阴极极化的EIS特征及其变化,可解释固体电解质相界面(SEI)膜的形成过程;扣式模拟电池中石墨电极首次阴极极化过程的EIS,可解释石墨电极中感抗产生的机理.     

钒电池用石墨毡电极材料性能比较研究

通过对几种国产石墨毡电极材料密度、电解液吸湿率、电阻率等参数进行测试,分析比较了石墨毡的这些参数对用做电极材料的性能的影响以及用于钒电池电极材料的可行性。通过对选择的两种石墨毡进行组装电堆试验,比较了所组装电堆的充放电曲线和电堆的性能参数,选择了最能适合钒电池电极材料的国产石墨毡。     

固体氧化物燃料电池阳极结构研究进展

概述了有关固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极结构研究的进展,探讨了阳极的组成材料、孔隙率、孔的微观结构、多层结构以及界面性质等因素对SOFC性能的影响。分析了多孔阳极的微观结构,指出各向异性的孔状结构会损害阳极性能。总结了阳极材料制备工艺参数对阳极孔隙率的影响。比较了近年来开发的几种多层阳极并指出其结构特点以及制备工艺的难点。介绍了加入混合导体层来改善SOFC电极/电解质界面性质的方法。     

Surface and morphological investigation of the electrode/electrolyte properties in an all-solid-state battery using a Li<Subscript>2</Subscript>S-P<Subscript>2</Subscript>S<Subscript>5</Subscript> solid electrolyte

All-solid-state lithium-ion batteries represent a promising battery technology thanks to the replacement of the volatile and flammable state-of-the-art liquid electrolyte by a solid electrolyte. Despite the recent progress in the synthesis of sulfide based solid electrolyte with high ionic conductivity, little is known about the interface reactivity of the solid electrolyte with electrode materials. In this study, we synthesized and characterized an amorphous solid electrolyte with the nominal composition (Li₂S)₃(P₂S₅). We assessed the feasibility of using this electrolyte at the laboratory scale, and we discuss the potential challenges that govern its electrochemical performance. Galvanostatic cycling and rate performance measurements were conducted using lithium titanium oxide (Li₄Ti₅O₁₂) as the negative electrode material. The electrochemical measurements were performed using two different counter electrodes, namely Li metal and an InLi_x alloy. The alloy counter electrode suppressed the formation of lithium dendrites, resulting in increased cycling stability and cell safety. Post mortem X-ray photoemission spectroscopy measurements reveal the reactivity of the solid electrolyte Li₃PS₄ with the Li₄Ti₅O₁₂, lithium metal, and InLi_x alloy.     

不同粒度碳材料对K2FeO4放电性能的影响

应用扫描电镜或透射电镜分析了不同粒度碳材料(包括石墨、膨化石墨和乙炔黑)的形貌,并着重研究了这些导电剂及其含量对K2FeO4放电性能的影响。研究结果表明,当K2FeO4电极中碳类导电剂含量较低时,粒度较小的导电剂对其放电性能改善较为显著;而当碳类导电剂含量较高时,则是粒度较大的导电剂有利于K2FeO4电极放电。     

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).     

锂离子电池用电解质掺铝磷酸钛锂的研究现状

综述无机固体电解质和NASICON型体系的基础理论,重点介绍掺铝磷酸钛锂(LATP)的制备和掺杂改性研究进展,展望无机固体电解质LATP的发展趋势。LATP的室温离子电导率可超过10~(-4)S/cm,具备实际应用的水平;电极材料与固体电解质固固界面阻抗较大,倍率性能相对较差。