低温钠离子电池有机正极与电解液的兼容性

钠离子电池电极材料和电解液的发展越来越成熟，但低于0℃环境下的性能仍不理想，其中，电极/电解液界面的稳定性会在很大程度上影响低温下电池内部的动力学过程。选用苝3,4,9,10-四羧基二氢化物作为正极材料，搭配3种普适性的电解液组装半电池，进行不同温度下的性能测试。电解液为1 mol/L NaClO₄/EC+PC(体积比1∶1)+5%氟碳酸乙烯酯(FEC)的半电池在常温与低温下均具有较好的电化学性能，并具有高的氧化还原稳定性和低的电荷转移电阻，-20℃下，以50 mA/g的电流在1.5～3.5 V循环50次，可保持94.5 mAh/g的比容量，说明电解液与电极之间的兼容性较好。     

基于铋与醚类电解液耦合的钠离子电池

钠离子电池的应用受限于高温引发的安全隐患和容量衰减等问题。用简单的掺杂、包覆等修饰方法改善电池高温性能仍有局限,寻找合适的电解液体系成为扩大工作温度范围的较好方法。研究1 mol/L NaPF₆/乙二醇二甲醚(DME)或NaPF₆/碳酸丙烯酯(PC)两种电解液在Na|Bi电池中的特性。采用DME基电解液的电池,在60℃下,以400 mA/g电流在0～1.5 V循环100次后,比容量保持294 mAh/g,为常温下的92.45%。温度(20～80℃)和电流(400～2 000 mA/g)变化导致的电池比容量衰减不明显。由SEM和电化学阻抗测试可知,DME与Bi在耦合作用下形成的孔状结构,限制了Bi的体积膨胀,同时电池呈现较低的电化学阻抗,揭示了DME基电解液的Na|Bi电池具有优良高温电化学性能的原因。     

碱性电池用纳米氢氧化镍的研制

采用以正己醇 /TX -10 0 /环己烷 /水溶液组成的微乳液体系制备出了碱性电池用纳米级氢氧化镍。XRD和TEM测试结果表明 :其晶型为 β型 ,形状为球形或椭球形 ,颗粒直径为 40～ 70nm左右。将其掺杂到普通球形Ni(OH ) 2 中 ,可使氢氧化镍的利用率提高 10 %以上 ,大电流放电时氢氧化镍的利用率可提高 12 %。     

燃烧法制备层状正极材料LiNi0.5Mn0.5O2

用燃烧法制备了正极材料LiNi0.5Mn0.5O2,研究了合成条件对产物的影响。XRD、SEM及电化学测试结果表明:n(Li)∶n(Mn+Ni)=1.05∶1.00、n[CO(NH2)2]∶n(NO3-)=1.0∶1.0,在900℃下烧结4h所得样品为α-NaFeO2层状结构;一次颗粒粒径为0.1～1.0μm;在2.7～4.5V的首次放电比容量为181.7mAh/g,第20次循环时的容量保持率为83.5%。     

FEC对不同混盐电解液体系的影响

少量添加剂的使用，可以改善锂离子电池的低温性能。采用不同锂盐[四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)]及添加剂[氟代碳酸乙烯酯(FEC)],与溶剂EC+PC+EMC+EA(体积比1∶1∶1∶2)构建电解液体系，对LiCoO₂/Li半电池进行测试，考察电池的首次充放电、倍率及循环性能，循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)、SEM和X射线光电子能谱(XPS)等。FEC最佳加入量为3%(质量分数)。在-20℃下，0.5 mol/L LiBF₄+0.5 mol/L LiODFB/PC+EC+EMC+EA+3%FEC体系组装的电池，以0.1 C在2.7～4.2 V循环50次后，放电比容量为113.5 mAh/g,容量保持率为96.34%,高于未添加FEC电解液组装的电池。添加一定量FEC,有利于提高该电解液体系电池的放电比容量及低温下的循环稳定性。     

γ-丁内酯基电解液中Li2CO3添加剂的电化学行为

研究了固体添加剂Li2CO3用于锂离子电池"-丁内酯基(GBL)电解液时的电化学行为。发现Li2CO3提高了石墨电极的首次放电容量和循环性能。采用1mol/LLiPF6/(EC DMC GBL)(体积比为4∶4∶3) 0.05mol/LLi2CO3电解液的软包装锂离子电池,首次放电比容量为142.6mAh/g、1C循环200次后的比容量保持率为88.6%。以交流阻抗法和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)方法分析了Li2CO3对SEI膜的影响,结果表明,Li2CO3添加剂促进了SEI膜的形成,降低了SEI膜的阻抗,减少了GBL基电解液的分解,增大了SEI膜中Li2CO3的含量。     

TFP阻燃剂在锂离子电池中的应用

为了提高锂离子电池的安全性,合成了阻燃剂三氟乙氧基磷酸酯(TFP),讨论了TFP含量对1.0 mol/L LiPF6/EC DMC(体积比1∶1)电解液的可燃性和电化学性能的影响.结果表明:电解液的可燃性和电导率随着TFP含量的增大而降低;当TFP含量大于8.0%时,电解液不可燃.TFP含量为10.0%时,电解液的电导率由10.21 mS/cm(不合TFP)降至8.79 mS/cm(20℃);添加TFP对电解液的分解电压没有影响.当TFP含量为5.0%和10.0%时,Li/LiCoO2半电池的最高放电容量由126 mAh/g(不含TFP)分别增加到145 mAh/g和129 mAh/g.     

MH-Ni电池活化过程中主要影响因素的研究

研究了不同电解液量下电池的放电容量、放电电压平台和内阻的变化 ,以及直封后电池的搁置温度、搁置时间和充放电制度对电池活化速度和放电性能的影响。结果表明 ,电池封口前的注液量对电池的放电容量、放电电压乃至以后的寿命都有影响 ,合适的电液量应在 2 .6～ 3 .0 g[即K为 1 5 .8%～ 1 8.0 % ,K =m(电解液 )∶m(正级 +负极 ) ]之间 ;封口后 ,一定的搁置时间将有益于电池的活化 ,但并不与时间成正比 ,合适的时间是 7d左右 ;充放电制度对电池的性能影响很大 ,尤其是初期活化时充入的电量多少直接影响电池的最终容量 ,合适的条件是 :(1 ) 0 .1C× 5h ,搁置 0 .5h ,0 .2C→1V ;(2 ) 0 .1C× 1 4h ,搁置 0 .5h ,0 .2C→ 1V。此外 ,电池搁置的温度对其活化速度也有一定的影响 ,但影响不大     

球磨法制备Ni-Mn-Zn三元氢氧化物及电化学性能

为了降低二次碱性电池正极氢氧化镍的成本,采用球磨法制备出Mn代氢氧化镍[Ni1-xMnx(OH)2,x=0～0.3].×射线衍射测试证实其为β-Ni(OH)2的结构.恒电流充放电试验表明,Ni1-xMnx(OH)2电极的放电电位和容量随Mn取代量的增加而逐渐降低;而Zn部分取代镍[Ni0.8Mn02-yZny(OH)2,y =0～0.075]能够提高电极的放电电位.与市售的球形氢氧化镍相比,球磨法制备的Ni0.8Mn0.15Zn0.05(OH)2电极在循环伏安曲线中出现Ni-Mn-O复合物的还原峰,且峰电位低于NiOOH的还原峰电位,两种电极的0.2 C容量和循环性能接近,但后者的大电流性能更佳.     

中国专利报道

专利名称:一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法专利申请号:03133524.1公开号:CN1553530申请日:2003-05-30公开日:2004-12-08申请人:沈阳浩普科技发展有限公司本发明涉及电池原材料的制备方法,具体说是一种动力镍氢电池用包覆钴球形氢氧化镍的制备方法。其特征是为以下浓度物料反应:①1.0～2.0mol/L的硫酸镍和0.5～2.0mol/L的硫酸钴及0～0.1mol/L的硫酸锌盐混合溶液,其最佳值为1.2～1.5mol/L的硫酸镍、0.9～1.5mol/L的硫酸钴及0.00～0.08mol/L的硫酸锌盐混合溶液;②密度为0.88～0.92g/mL的浓氨水;③浓度为6～10mol/L的苛性碱…     

高密度球形纳米β-Ni（OH）2制备及高倍率充放电研究

通过络合沉淀法制备纳米二次结构的球形氢氧化镍粉体。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析表明产物为纳米氢氧化镍薄片构成的粒径为8～20μm之间的球形β型氢氧化镍。实验发现,样品的结构和密度主要受pH值和氨水浓度的支配,11.0≤pH≤11.7时,氨水浓度对样品密度起着决定性作用。通过调节合适的pH条件,可以控制氢氧化镍薄片的厚度和堆积密度从而使样品的振实密度在1.90～2.10 g/cm3之间可控。恒流充放电测试表明,样品在2 000 mA/g高电流密度下具有良好的快速充放电性能,其放电比容量在高压段高达219～277 mAh/g。     

影响MH/Ni电池正极放电容量的因素

综述了影响MH/Ni电池正极放电容量的各种因素,如集流体、电解液、隔膜、活性物质、添加剂、导电剂、粘结剂、成型压力、化成工艺等.各种因素中,正极性能好坏的决定因素是氢氧化镍的性质.现已普遍采用高活性的球形氢氧化镍;其次是添加剂,钴、稀土、锌、锰等元素的合理添加,能够有效提高氢氧化镍比容量,增大电极反应的可逆性和电池的其它性能,其中钴元素的掺杂方式对正极放电容量的影响极大.此外,集流体、隔膜、导电剂、粘结剂、制片工艺和化成制度也影响MH/Ni电池正极的放电容量.     

陈化时间对纳米Ni（OH）2制备及性能的影响

陈化时间对于产物的粒径尺寸以及电化学性能影响很大。研究了陈化时间对β型纳米Ni（OH）2的制备及电化学性能的影响。结果表明：陈化时间5h的产品振实密度最小;XRD分析产品具有β晶型,且由于（001）峰的宽化导致其具有更高的活性;TEM照片中可以看出,产品的形貌为针状,长100～200nm,直径在10-20nm。电化学性能测试结果表明,陈化时间5h的样品具有最高的放电容量,达253mAh／g。     

锌镍电池新进展

综述了锌镍电池近期的发展 ,主要研究包括锌电极、镍电极、电解液、隔膜及相关技术。锌电极 :添加Ca (OH) 2 和金属氧化物 (PbO、Bi2 O3 、CdO、Ga2 O3 和Tl2 O3 ) ;渗入Pb2 + 或Ta、Cd。镍电极 :含有Ni(OH) 2 、Ca(OH) 2 和Zn(OH2 ) ;由球状氢氧化镍与粉状氢氧化镍混合而成 ;Ni(OH) 2 颗粒含有Zn ,并用Cd覆盖在镀镍纤维基底上填充活性物质。电解液 :添加硼酸盐、磷酸盐 ;加入Li+ 和SiO2 -2 。隔膜 :无纺尼龙布 ,无纺聚乙烯纤维膜 ,无纺尼龙布和微孔聚丙烯。相关技术 :增添催化复合装置 ;采用碱性固态电解质。近年来 ,锌镍电池的性能有了明显的提高 ,并进入了生产和实用阶段。这种电池可望用于手提式仪器及电动汽车动力电源     

纳米氢氧化镍的研究进展

纳米氢氧化镍具有比微米级球形氢氧化镍更好的电化学性能,成为了国内外近年来MH/Ni电池正极材料领域研究的热点之一.综述了几年来国内外制备纳米氢氧化镍的主要方法,并对各个方法的主要特点进行了评述.对纳米氢氧化镍性能研究进展进行了综述,对存在的问题和发展的方向进行了分析.     

纳米结构氢氧化镍粉末对镍电极的改性作用

采用水溶液化学沉淀法直接合成了具有纳米结构特征的氢氧化镍粉末,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积等方法对其结构特征进行了表征。将纳米结构氢氧化镍粉末以一定比例添加到商用球形氢氧化镍粉末中作为活性材料制备发泡式镍电极,采用恒电流充放电测试、循环伏安(CV)及交流阻抗分析(EIS)等方法对镍电极的电化学性能进行了研究。结果表明,纳米结构氢氧化镍粉末的添加可以使镍电极在充电效率、放电比容量、活性物质利用率、放电电压、抗膨胀能力及高速率放电性能等方面得到明显改善和提高。添加有纳米结构粉末的镍电极具有更高的反应活性及更小的电化学反应阻抗,充电时氧气析出电位也比较高,因而表现出优良的电化学性能。     

反应体系pH值和氨用量对氢氧化镍性能的影响

采用并流沉淀法进行了金属氢化物-镍蓄电池用高密度球形Ni(OH)2的制备研究。将整个制备过程分为三个阶段,讨论了pH值、加氨量等条件对Ni(OH)2性能的影响。结果表明:为获得理化性能和电化学性能优异的产品,不同的阶段应采用不同的pH值和加氨量。在试验后期对材料的改性,可有效提高产品的比表面积,降低SO42-残存量;使用改性工艺制备的Ni(OH)2做为活性物质生产的AA电池,比普通粉所做电池容量高出100 mAh左右。     

分光光度法测定球形氢氧化镍中微量钴

研究了显色剂苦氨酸偶氮变色酸与钴的显色反应。pH10的柠檬酸铵-氨水溶液中,钴与苦氨酸偶氮变色酸反应形成绿色配合物,最大吸收波长650 nm,表观摩尔吸光系数2.7×104 L/mol.cm。25 mL溶液中,钴量在0～50μg范围内符合比尔定律。方法用于球形氢氧化镍中微量钴的直接测定,相对标准偏差小于5%,标准加入回收率99%～101%。     

球型氢氧化镍表面包覆钴的正交试验研究

氢氧化镍是碱性蓄电池的正极活性物质,为了改善电极的性能,增加电池的能量密度,探讨了在球型氢氧化镍表面化学镀钴的工艺,研究了镀液中钴含量、ｐＨ值、温度及搅拌速度等因素对化学镀钴的影响,通过正交试验得出了最佳化学镀钴工艺。试验发现影响化学镀钴的几个主要因素分别是ｐＨ值、温度、搅拌速度及镀液中钴含量。用化学镀钴后的球型氢氧化镍制成的粘接式氢氧化镍电极具有优良的性能,如高的氧化还原可逆性,更大的放电容量。结果表明表面化学镀钴是改进氢氧化镍电极性能的一条有效途径     

纳米复合氢氧化镍电极研究

纳米氢氧化镍材料是一种高效的镍电极材料 ,纳米级镍电极的制备方法对镍电极电化学性能的影响很大。研究结果表明 :分散处理的纳米氢氧化镍颗粒制备的镍电极在容量与放电平台方面高于未处理的电极 ;纳米复合镍电极的电化学性能优于纳米镍电极。分散处理的纳米氢氧化镍颗粒组装而成的纳米复合镍电极电化学性能超过了常规球镍电极。纳米颗粒团聚的减轻与纳米颗粒的流动性 ,使纳米复合电极的导电性能与质子传导性能明显改善是分散处理纳米复合镍电极具有优良电化学性能的原因。