FeS_2和CoS_2正极材料的自放电性能比较

FeS_2和CoS_2是锂系热电池最常用的两种正极材料。经X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)以及热重分析(TGA)表征发现:二者具有相同的立方晶体结构,CoS_2的热分解温度比FeS_2高100℃左右。以LiB合金为负极材料、LiF-LiCl-LiBr低温共熔盐为电解质,分别采用CoS_2和FeS_2作为正极材料制备热电池,在500℃的温度下进行恒流放电实验。结果发现:在放电初期LiB/FeS_2体系的工作电压高于LiB/CoS_2体系,但在工作一段时间后被LiB/CoS_2体系反超;随着工作时间的延长,热电池可释放的电容量逐渐减少,LiB/FeS_2体系容量衰减的速率比LiB/CoS_2体系快。将热电池空载不同时间后再进行恒流放电,发现热电池实际可释放的电容量与工作时间呈现一元线性关系,以此计算出LiB/FeS_2电池和LiB/CoS_2电池的容量衰减率分别为17.7和3.92 C/min。     

以氯化镍作正极材料的热电池研究

以高温处理氯化镍作为热电池的正极材料制备热电池;用溶解理论解释了电池单体材料溢流现象,解决了电池的安全性问题;摸索了与之匹配的制备高比能量热电池所需电解质与负极材料,确定电解质为全锂电解质,负极为LiB合金;用浓差极化解释了氯化镍电池的电压起伏成因。所制备的氯化镍电池的单体电压比以二硫化钴为正极的电池单体电压高25%。与全锂电解质和LiB合金匹配制备的样品电池,比能量达到84Wh/kg。     

正极添加剂对NiCl_2体系热电池性能的影响

研究了NiCl2粉体中不同的添加剂对该体系热电池性能的影响.通过扫描电子显微镜法(SEM)对NiCl2正极形貌进行观察,其主要由粒径为10μm左右的粉体组成.研究结果表明,在NiCl2粉体中添加质量分数20%的羰基Ni粉和质量分数为10%的LiF-LiCl-LiBr三元熔盐可以有效改善该正极材料的导电性能.与LiSi/FeS2体系电池的性能对比结果表明,NiCl2体系是高比容量、高比功率热电池的首选正极材料.其成功应用可开创高电压热电池正极材料的新时代.     

提升某高体积比能量、热散失严重热电池工作时间研究

为攻克某热电池高体积比能量、散热严重的技术难点，本文通过选用不同锂含量的LiB负极、电解质类型、调节硫化物正极的配比，并改变热电池壳体外形设计来减少热散失等方法装配热电池进行性能实验研究，同时进行了稳态和瞬态热学仿真计算分析及热电池试验验证。结果表明，选择锂含量为55%的LiB合金作为负极，使用低熔点电解质，选择FeS₂和CoS₂比例为1∶1的MS₂复合正极以及减小壳体散热面积可以有效提升热电池工作时间，为小体积自带外结构体的热电池设计提供了一种指导思路。     

正极活性物质添加剂对铅酸蓄电池初期性能及循环寿命的影响

试验了3种正极活性物质添加剂石墨、硫酸钙、邻苯二甲酸对铅酸蓄电池初期性能及17 5%放电深度循环寿命的影响。结果表明,正极活性物质中加入一定量的硫酸钙和邻苯二甲酸降低了电池17 5%放电深度循环寿命;正极活性物质中加入适量的石墨明显改善电池低温起动性能,提高电池初期容量和17 5%放电深度循环寿命。     

现代热电池电极材料现状及展望

现代热电池基本电化学体系是锂合金 二硫化铁 (LiMx FeS2 )。锂铝 (LiAl)、锂硅 (LiSi)合金已广泛应用 ,三元锂合金也有报道 ,锂硼 (LiB)合金由于几乎完美的特性 (高电位、高容量 )现已引起人们特别关注。FeS2 电压较低 ,但容量大 ;五氧化二钒 (V2 O5)、锂钒氧 (LVO)等其它正极材料电压高、容量较小。热电池发展方向是大功率、长寿命 ,寻找新的热电池正极材料替代现有的FeS2 电极将是未来热电池电极活性材料研究重点     

氨基酸类添加剂对全钒液流电池性能的影响

将天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸作为全钒液流电池(VRFB)正极电解液添加剂,对电解液的电化学活性及稳定进行了初步的研究。循环伏安和电化学阻抗谱等测试结果表明,酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)比碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)更适合用作添加剂,其中添加3%天冬氨酸的正极电解液表现出了最好的电化学反应动力学行为和良好的热稳定性。由恒电流充放电测试结果可见,正极电解液中加入3%天冬氨酸后电池的能量效率高达81.7%,比未加氨基酸的电池提高了4.4%,并且电池放电容量也显著提高。该结果初步表明天冬氨酸是一种具有良好应用前景的VRFB电解液添加剂。     

锂氟化碳电池正极水性聚合物粘结剂的研究

为提高锂氟化碳电池氟化碳正极比能量和在放电过程中的结构稳定性,采用丁苯橡胶、聚丙烯腈和聚丙烯酸基粘结剂等水系粘结剂制备新型氟化碳正极。采用差示扫描量热法(DSC)、循环伏安法(CV)、剥离强度、恒流放电等测试方法,对比研究了水性粘结剂和PVDF粘结剂对氟化碳正极结构稳定性和电性能的影响。结果表明聚丙烯酸基粘结剂具有良好的热稳定性和电化学稳定性,粘结力强,放电后极片结构稳定,不存在掉粉现象,制备的锂氟化碳电池比能量可达751 Wh/kg。     

对苯二甲酸添加剂对锌离子电池γ-MnO_2正极的影响

以对苯二甲酸(H_2BDC)作为锌离子电池正极安全添加剂,在γ-MnO_2正极材料中分别掺入了质量分数为5%、10%、20%三种不同配比的H_2BDC添加剂。通过CV测试和恒流充放电测试,研究了三种不同质量配比的添加剂对电池电化学性能的影响。结果表明添加10%(质量分数)的H_2BDC电池循环性能最佳。通过SEM、XRD和原位pH测试等手段进一步研究了添加剂的作用机制,结果表明H_2BDC添加剂能缓冲放电过程中电解液pH的剧烈升高,抑制电极表面碱式硫酸锌杂质的产生,使电池展现出优异的循环稳定性。     

PFPN用于多功能电解液添加剂：耐高电压和阻燃性能研究

高电压钴酸锂(LCO)正极材料是消费锂离子电池重要研究方向。其优势是使电池具有高的能量密度,能进一步延长电子设备的待机时间,但循环寿命和电池安全面临严峻挑战,亟需材料和电解液改性以提高LCO在高电位下的稳定性和电池安全性。本文研究了乙氧基五氟环磷腈(PFPN)作为多功能电解液添加剂对LCO在高电位下循环性能的影响,并进一步考察其电解液的阻燃特性。研究发现,电解液中添加5wt%的PFPN能显著提高LCO的高压循环稳定性,在4.5V(vs.Li/Li~+)下循环100次,容量保持率达到92%,而空白电解液为84%;此外,电解液添加PFPN后具有良好的阻燃效果,能有效提高LCO电池的安全性。结果表明PFPN是一种具有潜在应用价值的高电压和高安全的电解液添加剂。     

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

锂化的氧化钒阴极材料研究

热电池用的一般阴极材料是二硫化铁 ,为了克服二硫化铁的热分解 ,我们开展了锂化的氧化钒阴极材料的研究 ,发现锂化的氧化钒阴极材料具有更高的电压和更好的热稳定性 ,但由于锂化的氧化钒阴极材料的库仑比容量比较低 ,影响热电池的后期放电电压。以锂化的氧化钒材料为主、添加一定比例二硫化铁的复合阴极材料 ,其综合性能优于锂化的氧化钒和二硫化铁这两种阴极材料 ,应用于长寿命热电池中 ,取得了比较好的效果。     

不同成分正极添加材料对铅蓄电池寿命的影响

选用Ti_4O_7作为添加剂加入到铅酸蓄电池的正极中,通过线性扫描伏安法、充放电循环及交流阻抗谱等方法,研究添加剂的含量对铅酸蓄电池的放电容量、电极析氧过电位及循环寿命的影响。研究结果表明,当向铅酸蓄电池的正极添加一定量的Ti_4O_7时,可使电池的析氧过电位和电池活性物的利用率得到有效的提高,延长电池的循环寿命。当所添加Ti_4O_7的质量为铅粉质量的0.3%时,可使蓄电池的容量提高12.35%,当所添加Ti_4O_7的质量为铅粉质量的0.6%时,电池的循环寿命最长,可提高17.21%。     

磷酸铁锂动力电池寿命中期低温安全性能

以剩余容量84%的磷酸铁锂动力电池为样品,首先在25、0和-10℃充放电循环,然后对不同温度循环后的电池进行热安全实验(ARC实验),最后对不同温度循环后的电池进行拆解,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进一步分析电池正负极材料的理化性能。实验结果表明,寿命中期的电池低温性能较差,电池在25、0和-10℃环境下,循环50周容量保持率分别为100%、93.5%和20%;寿命中期的电池低温循环后热安全性能降低,25、0和-10℃下循环后的电池热失控温度分别是165、157和108℃,低温循环使电池热失控温度提前;电池在低温循环过程中发生不可逆的电化学反应,负极极片表面产生锂枝晶,这是电池低温性能衰减和安全性能降低的主要原因。     

AA型Li-FeS2电池性能的研究

Li-FeS2电池正极的传统工艺是将正极活性物质与导电剂和粘结剂混合,并高速搅拌成浆涂布在铝箔上。这种工艺制造的Li-FeS2电池容量较小,不能满足高速发展的电子产品对电池高容量的要求。为了提高AA型Li-FeS2电池的容量,对电池的正极制造进行了研究。用轧膜法代替涂布法制造正极的工艺,可增大极片的密度和比能量,对提高电池的容量有明显效果。根据对加有不同电解液量电池的放电容量及电池内阻的测试结果,选取了电池的最佳电解液量为2.6g。     

移动通信设备氢镍电池的制备及性能研究

采用烧结镍为正极,添加氧化亚钴和羰基镍粉的储氢材料为负极,聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)的复合物为隔膜,制备得到通信设备用富液式QNG90方形氢镍电池,对所得电池充放电时的温度变化及电化学性能进行测试,并与贫液式QNF90方形氢镍电池进行比较。当富液式电池以0.2 C充电6 h,温升为5.0℃;以1.0 C放电,温升为9.5℃。20℃下对电池进行倍率放电与低温放电测试结果表明,当富液式电池以10.0 C放电至0.8 V的放电容量为室温0.2 C放电容量的73.4%,-40℃下以0.2 C放电时容量为常温0.2 C放电容量的75.2%,50℃下满容量电池以1.436 V恒压浮充50 h,未出现热失控和电流失控,0.2 C充放电的循环次数超过1 100次。     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

提高扣式锂离子蓄电池容量研究

锂离子蓄电池正、负极制造的传统工艺是将正、负极活性物质分别与导电剂和粘结剂混合 ,并高速搅拌成浆涂布在铝箔和铜箔上。这种工艺制造的扣式电池容量较小 ,不能满足高速发展的电子产品对电池高容量的要求。为了提高扣式锂离子蓄电池的容量和功率 ,对电池的正、负极制造及装配工艺进行了研究。结论是用压膜法代替涂布法制造正、负极片的工艺 ,可增大极片的密度和比能量 ,用迭层法制造极组装配电池 ,对提高电池的容量有明显效果。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

锂电池防过充性能与CHB材料关系的计算机分析

研究锰酸锂电池防过充性能与电解液中添加环己基苯(CHB)之间的关系,对加入CHB后电池的容量及循环性能的变化情况进行分析。为了确定添加剂防过充的机理,通过扫描电镜、红外光谱结合计算机图像对电池正极的表面形貌及产物进行分析。研究结果表明,CHB的防过充机理为阻断机理,向电解液中加入CHB的质量分数为2%时,电池的耐过充性能可明显提高,在3 C/10 V的极端条件下电池不会发生起火及爆炸等现象,当循环100周后,其容量保持率仍高达93.45%。