基于高镍三元材料锂离子动力电池在循环前后的热特性分析

为明确循环后高比能Li[Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)]O_2/graphite锂离子动力电池的温度特性及产热机制。研究了循环前后电池的倍率放电性能和温度特性,并对比分析了循环前后影响电池产热的关键因素,即可逆反应热(熵热系数)和不可逆阻抗热(过电压)的变化。结果表明:与循环前电池的放电性能相比,循环后的电池放电容量和放电电压下降,放电初期电压下降显著,倍率放电性能变差;放电过程中温度的增加明显高于循环前电池,且温度的升高主要是放电初始阶段温度的升高;对比循环前后电池表面温度分布发现,放电初期循环前电池表面温度正极较高,循环后电池表面温度负极较高,放电结束时均为中心区域温度最高;电池的温度变化源于电池的可逆反应热和不可逆阻抗热,循环前后电池的可逆反应热变化不大,循环后电池在放电过程中温度显著增加的主要原因是由于放电初始阶段不可逆阻抗热的显著增大所造成的。     

钕掺杂非晶态Ni(OH)2的电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出Nd掺杂非晶态氢氧化镍粉体材料, 采用Raman, XRD, SEM和IR对其结构形态进行了表征分析, 并对其交流阻抗谱（EIS）和充放电性能进行了测量. 结果发现, Nd的掺入使非晶态氢氧化镍结构缺陷增多, 无序性增强, 电化学反应的电荷转移电阻降低, 材料的电化学性能和结构稳定性提高. 样品作为MH-Ni电池正极材料在恒流80 mA·g^-1下充电5 h, 40 mA·g^-1放电, 终止电压为1.0 V时, 放电电压稳定于1.240 V, 开路电位为1.474 V, 放电容量高达348.89 mAh·g^-1, 并具有优良的电化学循环性能.     

钛酸锂材料的制备及电极配方研究

采用高温固相法制备了钛酸锂负极材料,通过XRD、SEM测试方法,对制备的钛酸锂材料进行物相分析与形貌表征。运用三种不同电极配方组装成扣式电池,对电极的容量、倍率、循环、交流阻抗进行测试,发现LTO-1电极电化学性能最好,1 C倍率循环100次容量保持率为97.7%,8 C倍率放电容量可达147.7 mAh/g。     

面密度和压实密度对锂离子电池快充性能的影响

以LiCoO₂为正极材料制备成软包电池,探究不同面密度及压实密度对其快速充电性能及循环性能的影响.采用扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）技术表征正极材料表面形貌和结构的变化.实验电池以高倍率6 C充电（1 C放电）并测试其电性能.结果表明:随着面密度增加,电池内阻明显增加,放电比容量降低且循环性能变差;面密度从150 g/m2提升到220 g/m2,电池循环1 000次后容量保持率由89.06 %下降到60.45 %.而随着压实密度的提高,循环性能先提升后下降,适当增大压实密度可有效地减小电池内阻并缩短Li+迁移路径,循环性能也有所提升.当压实密度为3.32 g/cm3时,电池循环500次后,容量保持率有91.50 %.      

不同导电剂对锂离子电池正极材料磷酸钒锂电化学性能的影响

研究了导电剂种类和导电剂含量对磷酸钒锂电化学性能的影响。以Li_3V_2(PO_4)_3为正极材料,研究了石墨烯、乙炔黑和Super P Li三种导电剂对磷酸钒锂电化学性能的影响。恒电流充放电和电化学阻抗测试结果表明,不同的导电剂对电极的电化学性能有显著的影响。以Super P Li为导电剂的磷酸钒锂正极材料表现出最高的放电比容量和最优异的倍率性能,交流阻抗值小。在此基础上探究了Super P Li含量对磷酸钒锂电化学性能的影响,结果表明添加质量分数10%Super P Li的电池具有较小的阻抗和较高的放电比容量、循环性能和倍率性能。     

导电剂对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响

分别以石墨烯、科琴黑、乙炔黑为导电剂,研究了采用不同导电剂对Li_3V_2(PO_4)_3锂离子电池电化学性能的影响,获得了性能较佳的科琴黑导电剂;然后改变配比,研究了不同科琴黑配比对电池电化学性能的影响。结果表明:在三种导电剂下,充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2C时,石墨烯、科琴黑、乙炔黑首次放电比容量分别为108、114、104 mAh/g;通过循环性能曲线表明,经过50次循环,放电比容量只发生了微小的变化。改变导电剂的配比,分别是LVP∶PVDF∶导电剂=85∶10∶5、LVP∶PVDF∶导电剂=80∶10∶10以及LVP∶PVDF∶导电剂=75∶10∶15,结果表明:在充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2 C时,三种配比下,首次放电比容量分别为105、114、96 mAh/g,这说明,导电剂的含量也能在一定程度上影响电池的化学性能,导电剂含量不宜过高,也不能过低,含量在10%时,其电化学性能最佳。     

纯电动车用18650电池的一致性研究

通过对国内外五款纯电动车用18650电池进行电化学性能测试、变异系数分析和相关性分析,评估电池在初始阶段和老化过程中的一致性,并系统分析电流、温度及电压范围对电池一致性的影响.结果表明:为了提高纯电动车用18650电池全寿命周期内的一致性,必须控制充电倍率小于0.3C,放电倍率小于0.5C,使用温度高于0℃.此外,优化电池筛选工艺也是改善电池一致性的一个重要方法.初始筛选时加入能够表征寿命因素的特征参数k值,即静置时开路电压的下降速率,是非常有效的.      

直接甲醇燃料电池膜电极稳定性的研究

直接甲醇燃料电池(DMFC)运行过程中膜电极的稳定性是其商业化的关键问题之一。采用加热喷雾法制备膜电极并对其稳定性进行研究。结果表明,膜电极的电池性能经过连续极化后略有下降,但下降幅度不大,电压衰减速率仅1.0mV/h左右;经过25h恒电流放电,欧姆阻抗和传质阻抗都呈上升趋势,说明电池的欧姆极化损失加大、传质阻力上升。SEM测试结果表明,经过长时间恒电流放电后,膜电极催化层与电解质膜、扩散层及催化层等之间发生剥离,造成传质阻力上升和膜电极结构破坏,使电池性能衰退。循环伏安测试结果表明,经长时间放电运行后,阳极和阴极的氢脱附峰的积分面积减小,说明膜电极阴阳极催化层的电化学活性表面积降低。     

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

正极浆料黏度对汽车动力电池的影响

为了研究LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂正极材料浆料的黏度对锂离子汽车动力电池的影响.首先通过研究不同NMP含量对浆料黏度的影响，由此产生的对电池一致性和电化学性能的影响，再选取最优NMP含量的配方研究不同搅拌时间对正极浆料黏度的影响.利用黏度计、内阻测试仪、加速绝热量热仪、电池测试系统表征浆料的黏度、电池内阻、电池热稳定性和电化学性能，实验结果表明, NMP含量为880 g及搅拌6 h的浆料，平均黏度为6.348 pa·s，做出的电池容量差和内阻差比较小，电池在25 ℃, 2.75～4.2 V, 0.5 C倍率下首次放电比容量为163.5 mAh/g，循环100次后容量保持率为98.6 %，电池在绝热环境下充放电过程中温度最高为47.3 ℃，电池表现出良好的一致性、较好的电化学性能和热稳定性能.      

碳纳米管导电浆料的制备及其对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 电化学性能的影响

用CVD法制备碳纳米管，通过强酸超声处理后溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备成碳纳米管导电浆料，利用XRD，SEM，BET考察了制备的碳纳米管导电剂浆料的结构和表面形貌，并考察了其作为导电剂对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂锂离子电池电化学性能的影响；研究结果表明经过王水处理后的碳纳米管获得了更好的分散性，并且得到了更多的介孔。添加了碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是186.1 mAh/g，而未添加碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是181.2 mAh/g。添加了碳纳米管导电浆料的电池循环性能更好，100次循环容量保持率是95.95%；添加了碳纳米管导电浆料的电池大倍率性能优越，在2C、3C、5C倍率下要明显高于单独用SP做导电剂的电池(1 C=180mA/g)。并且，添加碳纳米管导电浆料的电池电极界面阻抗要小。      

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用共沉淀法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试等方法对其结构、表观形貌及电化学性能进行了分析研究.结果表明,该方法制备的LiFePO4为均一的橄榄石型晶体结构,颗粒微细;低倍率下充放电测试比容量可达126.3 mA·h/g;循环性能良好,充放电100次循环后,容量损失率仅为9.4%.     

钠源对正极材料Na3V2（PO4）3性能的影响

采用溶胶凝胶-高温固相法,用不同的钠源制备NASICON结构钠离子电池正极材料Na₃V₂（PO₄）₃.借助扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射分析（XRD）,电池测试系统及电化学工作站对制备的Na₃V₂（PO₄）₃结构,形貌,电性能和内阻进行表征.研究结果表明,以Na₂CO₃为钠源合成Na₃V₂（PO₄）₃有更好的颗粒尺寸,形貌结构完整,充放电性能及循环稳定性更好,阻抗也较小;在2.5~4.0 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到110.8 mAh/g,50次循环后容量保持率为85.1 %.      

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。      

多维度二元导电剂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电池性能的影响

将超级导电炭黑Super-P(SP),碳纳米管(CNT)和石墨烯(GN)任取2种等比例添加到LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中制备扣式电池,探究二元导电剂对电池性能的影响,此外设立单一导电剂SP作为对照组。采用X射线衍射仪分析导电剂的结构,并使用扫描电镜分析导电剂的形貌,此外还测试了电池的电化学性能。添加质量分数为3% GN/SP二元导电剂的电池首次放电比容量最高,为181.1 mAh/g; 添加质量分数为3% CNT/GN二元导电剂的电池循环性能最好,0.2 C循环100周容量保持率为76.2%;添加质量分数为3% CNT/SP二元导电剂的电池倍率性能最优,阻抗最低。结果表明,二元导电剂对电池性能的提升能力均优于单一导电剂SP。      

Electrochemical performance of alloys Ho5Fe3CO12 and Ho33.3Co66.7

Alloys with composition Ho5Fe3Co12 and Ho33.3Co66.7 were prepared and examined by X-ray diffractometer and automatic battery testing instrument. The electrochemical properties of these alloys such as discharge capacity, cycling performance and high rate dischargeability were investigated by battery testing instruments in alkaline electrolyte. A comparison of the electrochemical performance of the Ho5Fe3Co12 and Ho33.3Co66.7 alloys revealed that alloy Ho5Fe3Co12 possessed a better electrochemical performance...     

Electrochemical performance of Gd-Co-Mn alloys

The Gd-Co-Mn alloys with compositions of Gd33.3Co66.7,Gd33.3Mn66.7,Gd22.2Co74.8Mn3 and Gd25Co70Mn5 were prepared and examined by X-ray diffractometer.The electrochemical properties of these alloys such as discharge capacity,cycling performance and high rate dischargeability were investigated by battery testing instruments in alkaline electrolyte.The discharge capacity of Gd22.2Co74.8Mn3 was the highest among these alloys at the same discharge current density,and the maximum value was 376.7 mAh/g discharged at 150 mA/g.The discharge capacities of the alloys Gd33.3Co66.7 and Gd33.3Mn66.7 reached their maxima(about 225 and 325 mAh/g)at discharge current density of 150 mA/g.A comparison of the electrochemical performance of the Gd-Co-Mn alloys revealed that the alloy Gd22.2Co74.8Mn3 possessed better electrochemical performance and had better discharge capacity,cycle stability,while the alloy Gd25Co70Mn5 had a better high rate discharge ability.In general,the electrochemical performance of ternary alloys was better than binary alloys in this case.     

宽温型AB5储氢合金结构及其电化学性能研究

用高频感应熔炼法制备了Mm(NiCoAlMn)5储氢合金,采用模拟电池法测试了合金在238～323 K温度范围内的活化、放电容量和高倍率放电性能.结果表明:制备合金为典型AB5型储氢合金,303K温度条件下吸氢量达到1.38％(质量分数),氢化物生成焓为32.36 kJ ·mol-1H2.合金电极的活化性能、放电容量和高倍率性能受温度影响显著.室温预活化可有效改善电极的低温性能,经室温预活化后合金电极在238 K最大放电容量达到336 mAh·g -1,明显高于未经室温预活化的最大放电容量25 mAh·g-1.Mm(NiCoMn)5贮氢合金电极的高倍率性能随着温度的升高先升高后降低,273和303 K温度条件下合金保持高倍率性能良好,3C放电电流密度条件下容量保持率均高于80％;238 K温度条件下合金的大电流放电性能急剧降低,1C放电电流密度条件下容量保持率仅为10％; 273 K下合金电极的综合性能最佳,最大放电容量达到340 mAh·g-1,300 mA·g-1放电电流密度下的高倍率放电比率为86％.循环伏安法测试证实,在238～323 K范围内,电极的氧化峰峰值电流(Ip)与扫描速度的平方根(v1/2)之间均存在良好的线性关系,整个电极反应受氢原子扩散控制;随着温度的降低氢扩散系数急剧下降,从而导致该合金电极的低温高倍率放电性能变差.由Arrhenius公式计算出合金中的氢扩散活化能为10.56 kJ·mol -1.     

La3+掺杂对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备添加了La3+的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料, 通过XPS、X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统详细地探讨了不同添加量的La3+对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示, 与无添加的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料比较, 添加了La3+的材料一次颗粒尺寸更大, 球形度更好且材料的电极R_sf+R_ct阻抗均显示有所降低; 当添加x=0.01时, 材料的大电流循环稳定性得到了较大提升, 1 C条件下经过100次循环后, 添加La3+材料容量保持率为75.81 %, 而未添加材料容量保持率只有49.57 %; 添加了La3+材料制得的电池在0.5、1、5 C倍率下的放电比容量也要明显高于无添加材料。