酞菁铁添加剂对AB3型镍氢电池电化学性能影响

采用共沉淀还原扩散法制备了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金.以固相法合成酞菁铁,研究了酞菁铁作为镍氢电池电解液添加剂和负极添加剂时对电池电化学性能的影响,结果表明,在电解液中,当酞菁铁添加量为0.045％时,电池的最大放电容量提高了20 mAh/g,容量衰减率降低了10.98％;在电池负极中,当酞菁铁添加量为1.0％时,电池的最大放电容量提高了40 mAh/g,容量衰减率降低了13.14％.     

锂离子电池低温充放电性能的研究

研究了锂离子电池在不同温度下(室温～-30℃)的充放电性能。结果表明,随着温度的降低,锂离子电池的充电性能和放电性能均显著降低。当温度降至-30℃时,电池的放电容量为室温放电容量的87.0%,放电平均电压比室温时降低了0.598V;锂离子电流的恒流充电容量仅为充电总容量的14%,恒压充电时间增长。结合电化学阻抗图谱,对锂离子电池低温性能的主要影响因素进行了研究。     

酞菁铁添加剂对AB_3型镍氢电池电化学性能影响

采用共沉淀还原扩散法制备了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金。以固相法合成酞菁铁,研究了酞菁铁作为镍氢电池电解液添加剂和负极添加剂时对电池电化学性能的影响,结果表明,在电解液中,当酞菁铁添加量为0.045%时,电池的最大放电容量提高了20 mAh/g,容量衰减率降低了10.98%;在电池负极中,当酞菁铁添加量为1.0%时,电池的最大放电容量提高了40 mAh/g,容量衰减率降低了13.14%。     

铋基材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

铋基材料因其高体积容量、电压平台较低等优点而被用作锂离子电池负极材料。本文总结了近几年铋基材料用作锂离子电池负极材料的研究进展。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

石墨负极的压实密度对软包锂离子电池性能的影响

石墨负极的压实密度是影响锂离子电池循环性能和倍率放电性能的主要因素之一。通过研究3种不同压实密度的石墨负极材料的电化学性能,发现随着压实密度的增大,负极极片的吸液时间逐渐延长,电池的内阻也在不断地增加。当负极压实密度为1.7 g/cm³时,锂离子电池的循环性能和倍率性能均为最佳。电池在0.5 C下放电循环500次后的容量保持率为86.8%,3.0 C倍率的放电容量为0.2 C放电容量的95.1%。     

钛酸钠的合成与电化学性质研究

合成一维纳米尺寸钛酸钠作为锂离子电池负极材料并研究其电化学性质。采用X衍射仪、扫描电镜对材料进行表征。研究表明:管状纳米尺寸的钛酸钠做为锂离子电池负极材料,首次放电容量为272m Ah/g,循环40圈后,电池容量稳定在80 m Ah/g。     

充电截止电压对锂离子电池化学性能的影响

主要研究了不同截止电压对锰酸锂离子电池的放电容量性能、工作电压和恒流/恒压充电容量等电池性能的影响,结果表明:对于锰酸锂材料锂离子电池,放电容量、中值电压和稳定电压都随着充电截止电压的升高而提高,电池的充电截止电压只要不低于4.15 V,电池放电容量损失就不会超过6%;当充电截止电压为4.15 V时,电池的恒流充电容量占总充电容量的85%以上,与4.20 V相比变化不大。这一结论为牺牲小部分容量、提高电池的安全性能设计提供了实验依据。     

锂离子电池柔性碳布负极材料的储锂性能研究

将柔性碳布用于锂离子电池负极材料,用循环伏安法及交流阻抗研究了电池电极材料的电化学性能,用充放电实验研究了电池的循环性能和倍率性能。结果表明,锂离子电池负极采用柔性碳布,具有高的锂储存容量,第一次放电比容量为157.48mAh/g,并且在随后各次的容量损失很小,电池循环趋于稳定。     

石墨负极对锂电池低温充电性能的影响

通过对常规片层状人造石墨负极(XFH)和二次造粒石墨负极(SS)低温充电性能研究,提出了锂电池低温析锂的相关表征方法。研究表明,与常规负极相比,二次造粒石墨负极更有利于锂电池低温充电性能的提高。SS负极材料-10℃,0.1C/0.5C循环50周后低温放电容量保持率高达100.12%,低温循环后具有较高的容量恢复率(100%),且二次造粒负极材料电池高温55℃,1C循环788周容量保持率90.62%,高温55℃搁置7天后荷电保持率为96.14%,容量恢复率为98.04%,高温性能优异。     

磷酸铁锂动力电池性能研究

采用导电性能优异的纳米碳管替代部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片,磷酸铁锂电池的充放电性能得到极大改善,电池内阻由未掺纳米碳管的7.5±0.5Ω降为1.7±0.3Ω,电池1 C电流下充放循环700次,容量未见衰减,维持在10 Ah。-20℃下放电容量为25℃时容量的57.35%。与1C下的放电容量相比,5 C下的放电容量未见减小。电池的优异电化学性能主要归功于整个电池电导性能的改进。     

Performance improvement of pasted nickel electrodes with multi-wall carbon nanotubes for rechargeable nickel batteries

Carbon nanotubes (CNTs) were employed as a functional additive to improve the electrochemical performance of pasted nickel-foam electrodes for rechargeable nickel-based batteries. The nickel electrodes were prepared with spherical β-Ni(OH)₂ powder as the active material and various amounts of CNTs as additives. Galvanostatic charge/discharge cycling tests showed that in comparison with the electrode without CNTs, the pasted nickel electrode with added CNTs exhibited better electrochemical properties in the chargeability, specific discharge capacity, active material utilization, discharge voltage, high-rate capability and cycling stability. Meanwhile, the CNT addition also lowered the packing density of Ni(OH)₂ particles in the three-dimensional porous nickel-foam substrate, which could lead to the decrease in the active material loading and discharge capacity of the electrode. Hence, the amount of CNTs added to Ni(OH)₂ should be optimized to obtain a high-performance nickel electrode, and an optimum amount of CNT addition was found to be 3 wt.%. The superior electrochemical performance of the nickel electrode with CNTs could be attributed to lower electrochemical impedance and less γ-NiOOH formed during charge/discharge cycling, as indicated by electrochemical impedance spectroscopy and X-ray diffraction analyses. Thus, it was an effective method to improve the electrochemical properties of pasted nickel electrodes by adding an appropriate amount of CNTs to spherical Ni(OH)₂ as the active material.     

新能源汽车电池负极材料的制备与性能研究

采用原位合成法制备了镍-氧化镍/多孔碳纳米片（Ni-NiO/PCNs）负极材料,对比分析了氯化钠模板、退火温度和退火时间对负极材料物相组成、显微形貌和电化学性能的影响。结果表明,Ni/PCNs、Ni-NiO/C和Ni-NiO/PCNs负极材料都主要含有镍和无定型C相,且后2种负极材料还含有氧化镍相;300 ℃/4 h为Ni-NiO/PCNs负极材料适宜的退火工艺,此时Ni-NiO/PCNs负极材料中Ni-NiO粒子分散性较好且保持着三维片层结构,平均尺寸约为27 nm,Ni-NiO实现了对无定型C的包裹;退火时间过长（6 h）会使得镍粒子过氧化且发生团聚,而温度过高（400 ℃）会使得粒子以团聚为主,三维片层状结构消失。电流密度为1 A/g、循环5 000圈后Ni-NiO/PCNs负极材料的放电比容量为235 mA·h/g,此时的放电比容量约为首圈放电比容量的83.93%;Ni-NiO/C和Ni/PCNs负极材料在充放电循环过程中以及循环5 000圈后的放电比容量和容量保持率都明显低于Ni-NiO/PCNs负极材料,Ni-NiO/PCNs负极材料具有更好的循环稳定性,这主要与其具有独特的多孔三维片层结构有关。     

Preparation and electrochemical performance of SiCN–CNTs composite anode material for lithium ion batteries

The composite of silicon carbonitride (SiCN) and carbon nanotubes (CNTs) was synthesized by sintering the mixture of polysilylethylenediamine-derived amorphous SiCN and multi-walled CNTs at a temperature of 1,000 °C for 1 h in argon. The as-prepared SiCN–CNTs material, which was used as anode active substance in a lithium ion battery, showed excellent electrochemical performance. Charge–discharge tests showed the SiCN–CNTs anode provided a high initial specific discharge capacity of 1176.6 mA h g⁻¹ and a steady specific discharge capacity of 450–400 mA h g⁻¹ after 30 charge–discharge cycles at 0.2 mA cm⁻². Both of the abovementioned values are higher than that of pure polymer-derived SiCN, CNTs, and commercial graphite at the same charge–discharge condition. It was deduced that the CNTs in the composite not only improved the electronic conductivity and offered channels and sites for the immigrating and intercalating of Li⁺ but also stabilized the structure of the composite.     

铝空气电池用6061和7075铝合金阳极电化学性能

研究了工业6061铝合金（6061）、航空7075铝合金（7075）和纯铝作为铝空气电池阳极材料的电化学性能，分析其作为阳极的可行性及适用环境。进行了阻抗、极化曲线和恒电流放电实验并进行了表面表征，计算了在40～120mA/cm²电流密度下连续恒流放电的阳极能量密度。用电子探针显微镜（EPMA）对电极表面形貌进行了研究，用波谱分析仪（WDS）进行表面分析。研究结果表明，合金元素在电池放电过程中会改变阳极的表面特性。6061中合金元素含量对电池阳极材料的性能产生了积极影响，使得合金的表面放电面积变大，放电均匀，更适合作为铝空气电池阳极材料。     

Fe掺杂宣纸基碳纤维材料的储锂性能

为了改善目前锂离子电池电极材料的成本高、环境污染等问题,本文提出了一种由植物纤维构成的宣纸直接烧结炭化并对其进行改性之后作为锂离子电池负极材料的方法。通过改变烧结温度和时间,探究宣纸的最佳炭化机制,之后通过简单的溶液法和烧结法掺杂入Fe对宣纸基碳纤维材料进行改性。并通过X射线衍射光谱（XRD）、扫描电镜（SEM）和X射线能谱分析（EDS）等分析手段对制备的材料进行了表征和对比,结果表明Fe成功均匀掺入到宣纸的原材料中。材料有很强的柔性可直接作为电极使用,结构均匀且稳定,并且在微观结构上,表面较之前呈现出了很多均匀的微孔。通过恒流充放电法分析了所制备宣纸材料作为锂离子电池负极的储锂性能。结果表明,在500mA/g电流密度下锂离子电池容量首圈可达到565.4mA·h/g,当电流密度高达2500mA/g时可逆容量仍然能够保持在124.7mA·h/g;在1000mA/g电流密度下可以保持稳定的长循环至1000圈。     

粘结剂对MnO2电极电化学性能的影响

以放电容量为主要衡量标准,对粘结剂和MnO2电极电化学性能的关系进行了研究。结果表明:以聚四氟乙烯为粘结剂时,采用碾膜法成型的MnO2电极在聚四氟乙烯的配比为2%并添加乳化剂后电性能最好。由其与锂负极组装的Li-MnO2电池最高放电容量高达1295.9mA.h。     

非晶态氢氧化镍复合碳纳米管电极材料的电化学性能

采用快速冷冻化学共沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体,将其作为电化学活性物质复合碳纳米管合成镍电极材料,研究了其电化学性能. 结果表明,加入碳纳米管有效减少了镍电极的电荷转移电阻,增大了电极反应过程的质子扩散系数. 复合0.5%(w)碳纳米管合成的非晶态氢氧化镍电极材料在1 C充放电制度下,放电终止电压为1.0 V时,其放电比容量高达336.5 mA×h/g,放电中值电压为1.251 V,充放电循环30次,放电比容量保持率为96.74%,表现出较好的高倍率充放电性能.     

SnO2对尖晶石LiMn2O4电极材料的改性

为提高锂离子电池正极材料LiMn2O4在高温下的循环性能,以Sn(OCH2CH2OCH3)4为原料,采用溶胶-凝胶法在LiMn2O4表面包覆了一层稳定的二氧化锡层. 用X射线粉末衍射和扫描电镜对包覆前后LiMn2O4的结构进行了表征. 结果表明,二氧化锡包覆层的存在减少了LiMn2O4与电解液的直接接触,有效地抑制了高温下LiMn2O4与电解液的相互作用,减少了锰在电解质中的溶解;经表面修饰处理后,LiMn2O4正极材料的初始容量虽稍有下降,但高温下(60℃)的充放电循环稳定性能得到了显著提高,40次循环后的高温容量衰减由改性前的31%降低到12%,并且电池的自放电速率也显著减小. 作为锂离子电池的正极材料,该表面改性材料是众多取代LiCoO2材料中最具竞争力的材料之一,也有望成为锂离子动力电池的正极材料.     

The synthesis of carbon nanoballs and its electrochemical performance

Carbon nanoballs were prepared in the presence of acetylene with coke powder as carbon source by arc discharge technique. The arc plasma was diagnosed in situ by optical emission spectroscopy (OES) in the formation process of carbon nanoballs. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), field emission scanning and transmission electron microscope (STEM) equipped with energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), and Raman spectroscopy are used to characterize carbon nanoballs. The electrochemical performance of carbon nanoballs as an electrode was measured on a multi-channel battery test system to analyze the electrochemical response. The FE-SEM and STEM results show that carbon nanoballs are the main products in acetylene medium. Many carbon nanoballs are sintered together with a few carbon nanotubes (CNTs) inserted into the sintered carbon nanoballs except for a few carbon nanoballs that exist as a single ball. The STEM results show that the diameter of carbon nanoball is mainly in the range of 50–100 nm. The XRD analysis shows that the graphitization of carbon nanoballs is relatively high. The charge–discharge curves of carbon nanoballs show that the cell electrode has a high reversible capacity and the capacity retention could reach 73.7%, which might contribute to the conductivity of CNTs inserted into the sintered carbon nanoballs.