MH-Ni电池失效的电化学分析

通过对失效MH Ni电池的解剖 ,用电化学方法研究分析了贮氢合金表面处理对充放电循环寿命终止时MH Ni电池负极的充放电性能和极化性能的影响。负极充放电曲线表明未处理贮氢合金电极的表面已严重氧化 ,其极化电阻大约是处理贮氢合金电极的 3～ 4倍。而经表面处理的贮氢合金电极仍具有良好的充放电性能和小的极化电阻。说明表面处理抑制了充放电循环过程中贮氢合金表面的氧化     

MH-Ni 电池的循环寿命研究

采用正交试验方法研究了ＭＨ－Ｎｉ电极的配方、导电剂、添加剂、制片压力、粘结剂等夺种工艺因素对电池循环寿命的影响,并探讨了负极配方、充放电制度、电极极化及镍电极等影响电池循环寿命的原因。研究结果表明,当采用１０．０‰的导电剂、５．０‰的添加剂、ＣＭＣ∶ＰＶＡ＝１．５∶１及５ＭＰａ的制片压力等工艺条件时,制备出的ＭＨ－Ｎｉ电池具有最好的循环寿命,经１Ｃ大电流充放电１２０次后电池的容量仅损失２．５‰。大电流充放电条件下电极极化、镍电极的过早失效以及电解液的大量损耗是导致ＭＨ－Ｎｉ电池循环寿命下降的主要原因。     

曲面接触设计——全钒液流电池性能优化研究

全钒液流电池的基本结构包括集流板、电极、电解液以及离子交换膜4部分。在电池充放电过程中,电池内部会产生各种极化损失,包括欧姆极化、电化学反应活化极化以及浓差极化。其中欧姆极化分为2部分,一部分由本体电阻产生,另外一部分由不同导体之间接触界面电阻产生。本文通过文章分析了一种曲面集流板设计,改变集流板与电极的接触面形式,达到减小界面接触电阻、降低电池整体极化电压的目的。另外,文章从理论角度分析了集流板与电极接触形式的改变引起电极内部反应分布的改变,从而影响反应活化极化的分布状况。     

全钒液流电池三维模拟

通过全钒液流电池三维耦合反应模型的建立,研究了三种不同电池结构设计中电解液流场分布、电压分布、电流分布以及离子浓度分布。结果表明,电解液主管道至电极反应区横向导流槽的设计,有效提高了电池堆中电解液分配的均一性,降低反应浓差极化,提高电池充放电效率。     

钠硫电池硫极预制结构对电性能退化的影响

讨论了3种不同硫极预制结构对钠硫电池充放电性能及电池退化性能的影响.实验表明;钠硫电池的充放电性能与硫极结构材料、纤维走向、材料与硫和多硫化钠的润湿性有关.采用石墨毡内村氧化铝纤维的硫极冷装结构,能缓和电极极化,提高电池充电性能,延长电池寿命.     

固体氧化物燃料电池阴极数学模型与性能分析

该文针对固体氧化物燃料电池（SOFC）的LSM/YSZ(Sr掺杂LaMnO3 / Y2O3稳定ZrO2)多孔阴极，耦合电极内部离子传导、电子传导、气体扩散与电化学反应过程，建立了全面考虑活化极化、欧姆极化与浓差极化的电极微观数学模型。模型对交换电流密度计算子模型进行了改进，揭示了温度、氧气分压对其的影响，并将三相界 (TPB )定量表示为电极微观结构参数（孔隙率，配位数，接触角等）的函数。模型计算结果与文献中实验数据吻合较好。在此基础上利用该模型对过电位、氧气浓度等参数在电极上的分布进行计算，并研究了混合导体颗粒尺寸、氧气利用率、电极厚度、孔隙结构参数对电极极化的影响。模拟结果对电极微观结构优化及电池运行提供了一定的理论指导。     

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。     

碳纳米管/活性炭复合电极的电容特性

为改进活性炭电极组成的电双层电容器 (EDLC)的性能 ,采用碳纳米管 (CNT) /活性炭 (AC)复合材料制备可极化电极。考察了CNT对电容器性能的影响 ,用DC 5电池试验仪测试了其充放电性能、循环容量稳定性及自放电现象。结果表明 ,碳纳米管能有效地降低可极化电极的内阻 ,增强充放电循环稳定性 ,并降低EDLC的自放电速率。当复合电极中CNT含量为 5 % (质量百分数 )时 ,充电截止电压为 3V的条件下 ,CNT/AC复合电极的放电容量达 43F/g ,而AC电极仅 3 3F/g ,复合电极组成的EDLC的自放电速率下降约 5 0 %。     

不同温度下磷酸铁锂电池内阻特性实验研究

以电动汽车用能量型磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过不同温度(-20~40℃)下的电池充放电实验和混合脉冲功率特性法(HPPC)测量电池内阻,研究了环境温度和荷电状态(SOC)对电池充放电欧姆内阻、极化内阻和总电阻的影响。结果表明:随着温度降低,充放电欧姆内阻和极化内阻均增加,但欧姆内阻的变化率大于极化内阻;欧姆内阻是电池内阻的主要组成部分,对温度的敏感性比极化内阻更高;随着温度降低,欧姆内阻增加的变化率逐渐增大;在某一固定温度下,极化内阻比欧姆内阻受SOC的影响更大;SOC在0.2~0.8范围内,电池充放电内阻基本稳定,动力电池的荷电状态应控制在此区间内,以获得良好的功率特性。     

电化学浸渍工艺及电极性能

采用镍电极电化学浸渍工艺,取代目前一直使用的真空化学浸渍工艺,用于氢镍电池、镉镍电池和锌镍电池的制造,可提高电池的工作性能和寿命,同时还可以简化生产工艺,缩短生产周期.文中介绍了采用乙醇和水混合浸渍体系,结合间歇性及相矩形脉冲电流技术,来完成镍电极电化学浸渍工艺研究的主要技术工作.该新工艺手段降低了常规电化学浸渍过程中存在的电化学极化和浓差极化,维持了浸渍溶液的平衡.该新工艺制造的镍电极其活性物质利用率、电极容量保持能力和充放电循环工作寿命均优于真空化学浸渍的镍电极.     

低酸含Pb（Ⅱ）介质中石墨电极上PbO2的电沉积

研究了石墨、铂电极在含Pb(Ⅱ)的低酸溶液中,Pb(Ⅱ)经历电氧化过程中所发生的电化学反应行为。循环伏安测试结果表明:当采用石墨电极时,铅离子电氧化过程中,控制不同的电位区间对应于不同的电化学反应过程,当极化电位较低时,发生的是较低程度的石墨基体自身的电氧化过程;当极化电位至1.63 V时,将发生Pb(Ⅱ)电氧化生成二氧化铅的过程;当极化电位进一步升高至1.8V以上时,发生析氧等复杂的电氧化反应。XRD测试结果表明:较低酸性介质中采用恒电位沉积方法获得产物的主物相是β晶型PbO2,但也存在少量α晶型PbO2,为获得较纯的β晶型PbO2,须保证在较高酸度的含Pb(Ⅱ)介质中实施。     

低酸含Pb（Ⅱ）介质中石墨电极上二氧化铅的电沉积

研究了石墨、铂电极在含Pb（Ⅱ）的低酸溶液中,Pb（Ⅱ）经历电氧化过程中所发生的电化学反应行为,循环伏安测试结果表明,当采用石墨电极时,铅离子电氧化过程中,控制不同的电位区间对应于不同的电化学反应过程,当极化电位较低时,发生的是较低程度的石墨基体自身的电氧化过程;当电位极化至1.63 V时,将发生Pb（Ⅱ）电氧化生成二氧化铅的过程;当极化电位进一步升高至1.8 V以上时,尚发生析氧等复杂的电氧化反应。XRD测试结果表明,较低酸性介质中采用恒电位沉积方法获得产物的主物相是β晶型二氧化铅,但也存在少量α晶型二氧化铅,为获得较纯的β晶型二氧化铅,须保证在较高酸度的含Pb（Ⅱ）介质中实施。     

掺Cr尖晶石LiCrxMn2-xO4材料EIS研究

用溶胶-凝胶法合成了尖晶石LiCrxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)正极材料,通过恒流充放电和电化学阻抗谱研究了Cr掺杂改性LiMn2O4的电化学性能。结果表明,Cr掺杂可提高LiMn2O4的循环稳定性,当Cr掺杂量为0.2时,LiCr0.2Mn1.8O4具有最高比容量110 mAh/g,循环50次后其容量几乎没有下降。LiCr0.1Mn1.9O4正极在首次充电过程中,当电极电位在3.85~4.15V之外时其EIS谱高频区的半圆和中频区的圆弧发生融合;等效电路的拟合研究发现,随着电极电位的升高,RSEI逐渐增大,表明充电过程中尖晶石LiCr0.1Mn1.9O4正极上SEI膜的厚度是随极化电位的升高而变厚;Re随电极极化电位的升高总体上是减小;而Rct随电极电位升高或降低表现为先减小,后增大。     

接地网腐蚀状态电化学检测传感器的研制

研制了接地网腐蚀电化学原位检测传感器,通过把辅助电极封闭在绝缘腔体（碳钢套管）中,使极化电流通过绝缘腔体底部的小孔流向工作电极,实现了传感器的限流作用。采用限流传感器测量了恒电流阶跃的响应电位-时间曲线（E-t曲线）,并采用E-t曲线拟合软件得到了被测量接地网金属的极化电阻。通过测量接地网金属的极化电阻研究了传感器的限流效果以及传感器限流孔直径和插入土壤中的深度对测量面积的影响。研究结果表明：限流传感器测量面积约为传统传感器的测量面积的1/80;传感器的限流孔直径被确定为5 mm;在12.5 cm深度范围内,传感器插入土壤中的深度对限流效果影响不大。无需开挖或停运接地网,采用限流传感器可以准确、快速和经济地检测不同测量位置处的接地网的相对腐蚀程度。     

含蒙脱土的纳米气相SiO2硫酸胶体电解液

以Na基蒙脱土(MMT)为添加剂,在气相纳米SiO2含量为4%不变的条件下,制备了一系列不同Na-MMT含量的纳米气相SiO2硫酸胶体电解液。应用旋转粘度计对含MMT的胶体电解液的旋转粘度进行了测试,结果表明:少量添加Na-MMT能够降低胶体在较大旋转速率作用下的旋转粘度,同时增大较小旋转速率下的旋转粘度,Na-MMT含量超过0.3 phr,则起到增稠作用。循环伏安和交流阻抗分析表明,添加适量的Na-MMT能减小电极特别是正极的极化程度,降低电极电解液界面电阻,提高电极的反应电流和电量,提高电极活性物质的利用效率。     

一种宽频液体阻抗谱测量方法

根据液体阻抗测量的特点,设计了一种宽频带液体阻抗谱测量系统。系统主要由前端探头、前置放大电路、主测量电路、通讯、显示与控制部分组成。四电极结构的探头与前置放大电路结合,可大幅降低电极极化干扰;MSP430F425单片机用于控制系统各部分,并计算阻抗。测量数据经过校正以降低误差。实验表明,该装置可用于测量1kHz~20MHz范围内多种液体介质的阻抗谱,具有很强的应用价值。     

锂离子电池用掺锡锂钛氧化物的研究

采用高温固相法在850℃下合成掺锡锂钛复合氧化物作为锂离子电池负极材料,并对材料进行了X射线衍射分析、SEM、电化学阻抗测试、循环伏安测试及恒流充放电测试。锡的掺杂并未改变材料的晶体结构,但降低了材料的规整度。实验结果表明：锡的掺杂在一定程度上改善了锂钛氧化物的电化学性能,降低了电极极化,在电极表面并未形成钝化膜。其中以掺杂比为Sn：Ti＝1：5（原子比）的材料性能最好,首次放电容量达到165mAh／g以上,经过50次循环后,容量仍保持在157mAh／g。     

铅炭蓄电池充电电压的研究

在混合动力汽车的运行模式下,对铅炭电池采用合理的充放电制度不仅能够高效率地回收汽车的刹车能量,而且还能延长电池的使用寿命。本文测试了高倍率、部分荷电状态（HRPSoC）下充电限制电压在2.5～2.83 V/单格范围内电池循环寿命和正负极电极电位的变化。实验结果表明：在该循环寿命测试制度下,充电限制电压设定在2.67 V/单格时电池的循环寿命最长,极化也较小。     

负极磁化处理对锂离子电池性能的影响

通过在涂布过程中对锂离子电池负极进行磁化处理,制备磁化处理的石墨负极,采用SEM、XRD、EIS等表征手段研究磁化对石墨负极微观形貌及微观结构的影响,并且研究了负极磁化对电池内阻,倍率,循环等性能的影响。结果表明：在经过涂布过程磁化处理后,负极石墨颗粒各向异性明显降低,晶格中I（004）／I（110）强度比值明显上升,磁化极片扩散内阻减小,电池的倍率及循环性能明显改善。     

氢氧化镍材料的反应机理和电极制备

目前商业化的氢氧化镍材料是β-Ni（OH）2／β-NiOOH,研究比较多的是具有螺旋结构的α-Ni（OH）2／γ-NiOOH。系统全面地阐述了氢氧化镍电极材料的物理与化学性能;综述了该材料的研究现状;探讨了未来的研究发展方向。重点分析了氢氧化镍电极的制备和电极的反应机理。