水热时间对泡沫镍@氧化钴形貌和电容性能影响

以水热法合成了分层级的泡沫镍@氧化钴电极材料,通过改变水热反应时间,探究了材料微观形貌变化与超级电容特性的作用关系。结果表明,随着水热反应时间从1 h延长到9 h,泡沫镍负载的Co3O4结构从简单的纳米片演变成分层级的纳米片/线树枝状结构,在1 mol/L KOH溶液中超级电容性能亦随之提高。分级结构纳米片/线树枝状泡沫镍@Co3O4材料面积比电容可达1 020 F/cm2,电化学性能优于片状Co3O4。     

钙钛矿型双功能氧电极在MH-空气蓄电池中的应用

从LaNiO3的B位掺杂出发,采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂Co和Fe离子的高催化活性的LaNi1-y-Co(Fe)yO3型钙钛矿电催化剂,并进一步研究了催化剂对于氧还原反应和氧析出反应的电催化性能,筛选出最佳催化活性的催化剂。将LaNi0.8Fe0.2O3和LaNi0.8Co0.2O3催化剂制备的双功能氧电极初步应用于MH-空气蓄电池。结果表明:使用较高催化活性的LaNi0.8Co0.2O3为氧电极催化剂的电池性能比使用LaNi0.8Fe0.2O3为催化剂的电池高,但是电池放电容量的衰减比LaNi0.8Fe0.2O3为催化剂的电池大,这是由于钙钛矿催化剂晶格内的Co离子不如Fe离子稳定造成的。两种催化剂制备的双功能氧电极都在152h的充放电循环时间内保持了比较好的工作状态。     

新型纳米晶双功能氧电极的研究

合成了系列新型纳米晶钙铁矿型双功能氧电极催化剂La0.6Ca0.4CiO3,La1-xSrxNi1-xCoxO3(x=0,0.05;y=0,0.1),经XRD表征催化剂均为钙钛矿单相.考察了不同催化剂对氧还原和氧析出反应的电催化活性.结果表明,纳米级钙铁矿型催化剂LaNi0.9Co.1O3和La0.95Sr0.05Ni0.9Co0.1O3具有良好的氧还原催化活性,而La0.95Sr0.05Ni0 9Co0.1O3和La0.6Ca0.4CoO3的氧析出催化活性较高.     

添加Co3O4的AB5型贮氢合金的电化学性能

用恒流充放电、循环伏安、线性极化及交流阻抗等方法,研究了Co3O4对AB5型贮氢合金电极电化学性能的影响。掺杂电极更容易活化,在电压1.15 V处出现二次放电平台,与空白电极相比,添加5%与10%Co3O4电极的0.2C最大放电比容量分别提高21.2 mAh/g和36.0 mAh/g;掺杂电极的循环稳定性较好,添加5%与10%Co3O4电极第100次循环的容量保持率分别为95.73%和97.37%。电化学性能提高是因为部分Co3O4在碱性电解液中发生Co-Co(OH)2可逆氧化还原。Co3O4提高了电极表面的催化活性,降低了电荷转移电阻;适量添加Co3O4,有利于提高合金电极的大电流放电能力。     

纳米β-Ni(OH)2掺杂Al(OH)3和Co(OH)2的电化学性能

在一定温度下,采用NiC2O4·2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β Ni(OH)2粉末。样品按一定比例掺杂Al(OH)3和Co(OH)2制备复合电极,详细讨论Al(OH)3和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响。同时,利用XRD法研究了复合电极充放电前后的结构形态变化。结果表明,β Ni(OH)2纳米粉体加入含量5%的Al(OH)3、10%的Co(OH)2和10%的镍粉,并以泡沫镍为集流体在10MPa压力下压制出镍正极材料,其掺杂粉体的振实密度大于1.35g/cm3,结构稳定,开路电位达0.768V,电极以25mA/cm2电流充电,以4mA/cm2放电,终止电位为0.2V(相对于HgO/Hg电极)时,放电时间高于8.67h,电极放电电位平稳,容量较大,活性明显增强。     

纳米β-Ni(OH)2复合LiOH和Co(OH)2的电化学性能

一定温度下,用NiC2O4@2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β-Ni(OH)2粉末.样品按一定比例掺杂LiOH和Co(OH)2制备复合电极,讨论LiOH和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响.结果表明:β-Ni(OH)2纳米粉体加入含量10%的LiOH、10%的Co(OH)2和5%的镍粉、5%的乙炔黑,并以泡沫镍为集流体在6 MPa压力下压制出镍正极材料,其结构稳定.电极以380 mA/g电流充电,76 mA/g放电,终止电压为0.6 V时,比容量达280 mAh/g,放电电位平稳,活性明显增强.     

锂离子蓄电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的性能表征

采用共沉淀法制备了层状Li1.05Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.以C为负极,在1 C、2.7～4.2 V下的初始放电比容量达145.5 mAh·g-1,循环100次后容量保持率为98.4%.并采用X光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对层状LiN1/3Co1/3Mn1/3O2材料中的各元素氧化态分布和嵌/脱锂动力学过程进行了系统研究.XPS实验结果表明LiN1/3Co1/3Mn1/3O2中Co,Ni,Mn的主要氧化态分别为 3. 2, 4价.还有少量的Ni3 和Mn3 ,并从晶体场理论解释了其氧化态分布机制.而LiN1/3Co1/3Mn1/3O2的循环伏安曲线上主要存在3.95 V氧化峰和3.69 V还原峰,分别对应于Ni3 /Ni4 的氧化还原反应.     

泡沫镍作集流体对锂硫电池性能的影响

为了提高锂硫电池的高倍率放电性能,采用了多孔的泡沫镍作集流体。通过循环伏安测试可知,泡沫镍作集流体时泡沫镍在充放电过程中并没有参与反应,而是相对于铝箔集流体降低了电池的氧化峰电势和提高了还原峰电势。充放电测试可知:泡沫镍作集流体时,锂硫电池表现出良好的高倍率放电性能,在1 C充放电下,以泡沫镍为集流体的锂硫电池首次放电比容量达到940 m Ah/g,经过100次循环后其放电比容量保持在508 m Ah/g左右。     

2% LiMn_2O_4对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

将层状的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子电池正极材料与尖晶石型的LiMn2O4按质量比为2∶98混合烧结,采用X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)以及充放电测试研究LiMn2O4对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响。研究表明混合LiMn2O4有利于提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的首次库仑效率、循环性能和倍率性能,在3.0~4.3 V以1 C循环,首次放电比容量和库仑效率分别为150.3 m Ah/g和85.5%,循环50次后容量保持率为88.9%;在5 C下充放电仍保持136.2 m Ah/g。循环伏安与交流阻抗测试表明混合2%(质量分数)LiMn2O4可以提升材料的可逆性和放电容量,降低电荷转移电阻。     

影响贮氢电极性能因素的研究Ⅲ金属氧化物掺杂的影响

研究了Co2 O3、Cr2 O3、Fe3O4等金属氧化物的掺杂对MlNi4.0 Mn0 .5Co0 .4Al0 .1 (M 1:富镧混合稀土金属 )贮氢电极的活化、放电容量、自放电、循环寿命等性能的影响。研究结果表明 ,掺杂Co2 O3使电极放电容量增大 8.4 1% ;Cr2 O3使电极快速放电能力提高 13.4 % ;Fe3O4使电极电荷保持率增加 18.7% ;同时掺杂几种氧化物均使电极循环充放性能有所提高 ,并且对电极的活化次数、放电电位以及过电位等也有不同程度的影响。     

不同接触电阻的气体扩散电极性能研究

在催化剂与泡沫镍基板之间,采取涂抹式和表面接触式两种方式制作了具有不同接触电阻的气体扩散电极,通过观察微观形貌从理论上说明两种电极的接触方式引起的放电效果区别;结合在锌空气动力电池中的放电实验,获得在同等实验条件下,电极催化剂与基板采取表面接触式比涂抹式制作方式产生的电池表观内阻值高0.05Ω,当放电电流密度值为106mA/cm2,放电电压值低0.09V。说明了气体扩散电极由于催化剂与基板接触方式不同引起的接触电阻变化对电池放电状态的影响及其影响程度。     

空气电极摆放方式对锌空气电池性能的影响

对比相同的空气电极在同样的锌空电池系统中采用不同摆放方式后产生的不同的放电特性,分析空气电极的摆放方式对电池放电性能的影响,进而分析锌空电池反应界面的特征。实验结果表明:随着空气电极暴露于空气中面积的增加,锌空电池的功率逐渐增加,锌空电池放电功率与空气电极暴露面积成非正比线性关系。进一步的实验表明:当空气电极全部被水淹时,反应效率为零;锌空电池的空气电极反应区域是暴露于空气中的部分,水淹部分不参加反应。水线位置的反应效率最大,占总功率的80%以上,并且电池的反应功率随着电极暴露于空气中面积的增大而增大,这是由于在水线位置氧气分子可以迅速地得到电解质中的电子。     

小孔气体扩散电极的放电机理探索

借鉴植物叶片高效传输的机理,以包含规则排列的贯通直孔的镍片作为骨架材料,与自制催化剂组成小孔气体扩散电极,在锌空气电池体系下与常规泡沫镍电极的放电性能进行比较,并考察不同孔径的小孔气体扩散电极之间的放电特征。结果表明,小孔气体扩散电极相比泡沫镍电极存在更好的放电性能,降低了电极在大电流密度工作时的极化过电位。当电流密度在低于1 000 mA/cm2工作时,放电性能与孔径大小成线性关系,孔径为50μm时,放电效率最佳。总结了小孔气体电极相对泡沫镍气体扩散电极放电效率明显改善,并随着孔径变化放电性能呈现尺度效应,内部结构稳定,间歇放电性能变化较小。     

18650高容量锂离子电池研制

采用高镍材料作为电池正极制作了18650型圆柱锂离子电池（0.5C放电标称容量为2 800mAh）,并对该材料扣式电池与18650锂离子电池性能进行了测试。结果显示：高镍材料扣式电池首次充放电效率为88.7%;Li氧化覆盖整个氧化峰范围（3.7~5.0V）,同时4.25V时Ni 2＋/Ni 4＋电对氧化,5.0V处为Co3＋/Co4＋的氧化,并且反应开始时优先发生Ni的氧化,随着电位增大,发生Co的氧化。高镍材料18650锂离子电池0.5C、1.0C、2.0C放电容量分别是0.2C时的99.89%、99.26%、97.38%,能够满足电池对于快充快放的使用要求;电池0.5C充电1C放电20周、100周、200周、450周对应容量保持率分别为98.40%、94.74%、87.62%、82.22%。低倍率（0.5C）时,常规结构18650电池与本实验结构电池的散热效果相当,随着放电倍率增大,两种结构散热效果温度差值也增大。     

正尖晶石LiMn2O4的合成与电化学性能研究

采用高温固相反应原理合成了LiMn2O4锂离子电池正极材料,研究了合成原料中n(Li)/n(Mn)(摩尔比)和合成温度以及掺杂金属钴元素对合成产物性能和结构的影响,恒电流充放电结果麦明LiMn2O4容量为115～120mAh/g,掺杂钴以后容量下降而循环性能改善,XRD测试分析表明合成产物具有正尖晶石结构;通过进一步优化材料的粒度和电极制备时控制导电剂的加入量,确定了提高LiMn2O4的容量、改善材料循环性能的其他因素.以合成产物为阴极材料,MCMB为阳极材料,组装的18650型锂离子电池的容量达到了1250mAh,循环300次后容量保持70%左右.     

密封锌镍电池发展评述

简述了锌镍电池的发展历史和锌镍电池的优缺点。评述了目前国际上密封锌镍电池的研究工作。讨论了抑制锌镍电池的锌电极在循环过程中的变形问题。论述了在正负极间插入多孔薄镍网片抑制锌枝晶生长的原理 ,并认为这是提高锌镍电池循环寿命的有效方法 ;同时应尽可能消除锌电极自放电产生的氢气和防止镍电极在充放电过程中发生膨胀。讨论了充电方法 ,认为采用脉冲电流充电可抑制锌电极产生枝晶 ,减少镍电极上产生氧气     

高性能LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料合成工艺及电化学性能研究

通过化学共沉淀和高温固相反应法合成不同Li/M比(Li为锂元素的物质的量,M为过渡金属元素总物质的量)的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料,采用XRD、SEM、恒流充放电测试系统和电化学工作站研究Li/M比对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,Li/M比为1.10的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料层状结构完整,颗粒形貌良好,电化学性能最优。0.2 C充放电条件下的首次放电比容量达到204.0 mAh/g;1.0 C充放电条件下循环充放50圈后放电比容量为187.0 mAh/g,容量保持率达到97.2%。     

锌空气电池组间歇放电分析

锌空气动力电池的间歇性放电性能是该电池产业化应用的关键技术。实验了锌空气动力电池驱动的电动自行车连续放电使用和间歇放电使用性能,放电容量差别50%,指出容量损失是电动自行车间歇使用里程缩短的直接原因。分析影响电池组间歇放电使用的3个主要因素,阐述提高间歇使用性能的方法。指出锌空气电池组间歇放电性能的突破和提高对推进锌空气电池组的实用化具有关键作用。     

LiNi0．9Mn0.03Co0．07O2的合成及电化学性能

介绍了以β-Ni（OH）2、CoSO4、MnSO4和LiOH·H2O为原料,在β-Ni（OH）2表面同时包覆Co、Mn合成锂离子电池正极材料LiNi09Mn0.03Co0.07O2的方法。XRD测试结果表明：样品为α-NaFeO2结构;SEM和EDS结果表明：Co、Mn均包覆在β-Ni（OH）2表面上,且包覆均匀、致密。合成的材料在电流密度为30mA／g下,第二次循环放电容量为194mAh／g,50次循环后容量仍保持为189mAh／g,材料循环性能稳定。