热电池正极材料CoS_2的研究进展

CoS_2作为正极材料已经广泛应用于热电池生产。综述了热电池正极材料CoS_2的研究进展。分别从CoS_2的放电机理、制备方法、提纯分析、放电性能四个方面阐述其研究和发展现状。对CoS_2的研究方向提出了建议和展望。     

热电池阴极材料CoS_2制备及成型加工工艺现状

CoS_2材料由于电导率高、化学稳定性好和分解温度高而被认为是一种性能优异的热电池阴极材料。综述了CoS_2阴极材料的性质,主要的制备方法以及成型加工工艺,并对热电池阴极材料CoS_2的制备方法和国内成型加工工艺的发展方向进行了展望。     

CoS_2材料的纯化工艺优化及其在热电池中的应用

利用真空管式高温烧结法对CoS_2材料进行了热处理,以达到除去CoS_2材料中杂质硫的目的。采用SEM、XRD和TG-DSC对材料进行了微观形貌、晶相结构和热稳定性的测试,比较了不同纯化处理工艺对材料性能的影响。测试结果表明,500~560℃的高温烧结对CoS_2材料微观形貌影响较小,颗粒之间呈现一定的团聚现象,团聚体为微米级;550℃,18 h高温烧结后材料晶相结构发生了改变,变为Co3S4,550℃,10 h高温烧结后获得的材料仍为黄铁矿型CoS_2;550℃的高温烧结后CoS_2材料DSC曲线相对平滑,没有明显的杂质峰,具有最好的热稳定性。采用热电池活性检验单体电池自动放电系统对材料进行了电性能的测试,脉冲放电曲线的测试结果表明,CoS_2材料纯化处理后,整个放电过程中,其单体电池放电电压都明显提高,且具有更高的容量和更好的抗脉冲性能。     

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。     

热电池正极材料研究新进展

论述了热电池正极材料的研究进展,并分别对FeS2、CoS2、NiCl2正极材料进行性能比较,分析了这三种电极的优缺点。指出NiCl2正极材料相对于FeS2、CoS2正极材料具有较高的正电位,较低的电阻抗,较高的比能量等优势,已成为当今热电池正极材料的研究热点,应予以重点关注。     

二硫化铁处理消除初始峰压的实验研究

对二硫化铁添加不同的添加剂和采用不同的处理方法,制取的热电池正极材料进行实验分析和电性能测试研究,提出了不同的添加剂和处理方法对消除热电池激活后初始电压尖峰的影响及其作用机理,得出了最佳的处理方法是添加Li2O干法一次高温锂化处理方法。     

FeS2作为添加剂对热电池CoS2正极性能的影响

本文通过在热电池正极材料CoS2中添加不同比例的FeS2,研究了FeS2作为添加剂对CoS2正极电性能的影响.采用单体电池放电的方式,在不同温度、不同负载下进行电性能对比,结果表明,在CoS2正极材料中添加一定量的FeS2,既提高了其放电过程中的电压,同时又延长了其放电时间,性能优于单一的CoS2正极.将比例为7:3的CoS2/FeS2正极材料应用于某热电池中,成功解决了该热电池激活时间长、电压不匹配、工作时间不满足指标要求等问题.     

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.     

高功率热电池NiCl2正极材料研究进展

正极材料对于热电池的性能有着决定性的影响,随着军事装备的发展,武器电源的重要性愈发提高,现有的热电池体系已经难以满足现代化列装武器装备对电池性能的要求.综述了NiCl2正极材料的研究现状和改性方案,展望了NiCl2作为高功率正极材料的发展趋势.     

热电池正极材料NiCl2的制备及性能研究

采用高温升华工艺对NiCl2材料进行处理,表征测试结果表明,处理得到的NiCl2正极材料具有更好的结构.实验表明在850℃升华下得到的NiCl2升华粉作为热电池正极材料时,单体电池的放电性能最佳.由于NiCl2材料导电性能较差,针对这一特征,对金属和非金属导电剂的添加进行了研究,同时也进一步对混合导电剂的改性进行研究,发现添加复配比例m(石墨烯):m(镍粉)为3:7的混合导电剂的单体电池放电性能最优,初始放电电压为2.43 V,截止1.0 V的比容量为279.5 mAh/g.     

废旧锂离子电池中钴的回收

随着锂离子电池在日常生活的应用日益广泛,回收废旧锂离子电池中的金属等材料对于节约资源和保护环境具有重要的意义,特别是用于制备正极材料的金属钴的回收尤为重要。针对锂离子电池中的金属材料钴的回收方法予以总结,主要介绍了物理和化学两种方法,最后针对废旧锂离子电池的资源化再利用的发展提出建议。     

从废旧锂离子蓄电池中回收钴

对锂离子蓄电池正极材料钴酸锂的高需求及其高价格,推动了钴的湿法回收工艺的进步。优化了从废旧锂离子蓄电池中回收钴的湿法过程,根据铝钴膜废料的性质确定了回收流程:利用特殊有机溶剂溶解聚偏氟乙烯(PVDF),然后浸出滤渣,萃取浸出液并电解回收钴,得到完整、光亮、致密、表面形貌好的钴沉积物,含量为99.5%。     

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。     

湿法回收锂离子电池三元正极材料的进展

综述湿法回收废旧锂离子电池三元正极材料的方法。回收过程为:预处理、正极材料的浸出和各元素的分离回收。预处理过程将活性物质与铝箔等其他正极物质分离,方法有碱浸、有机溶剂溶解和热解等。浸出过程将固体废料转化成易回收的离子溶液,方法有无机酸浸、有机酸浸和生物浸出等。分离回收过程将锂、钴、锰、镍分离并分步回收,方法有化学沉淀法、溶剂萃取法、电沉积法、盐析法和离子交换法等。介绍利用废旧三元正极材料重新合成电池材料的进展。     

锰酸锂电池掺杂钴镍对电化学性能影响研究

通过烧结法向锰酸锂电池的正极材料中分别掺杂钴和镍后得到相应的电池,同时制备得到纯相的锰酸锂电池。通过X射线衍射仪、等离子发射光谱仪、电化学性能测试系统及电子扫描电镜等对其产物的组成、微观形貌、结构特征及充放电特性等进行表征。研究表明,所制备的掺杂钴和镍的锰酸锂电池的结晶度较高、颗粒较均匀且无明显的杂质相;掺杂钴和镍的锰酸锂电池的首次放电比容量分别为118.5、108.2 mAh/g;50次循环后,放电比容量分别为110.8、101.9mAh/g,50次循环后比容量的保持率分别为93.5%、94.2%。     

热电池用正极片的稳定性研究

为了改善LiB体系大容量热电池的安全性,探索性开展了热电池用正极片的稳定性研究,确定了正极片稳定性测试方法,开展了测试方法的应用评价,结果表明,正极片的稳定性测试可用于评价LiB体系大容量电池的空载安全性。为了优化大容量电池的安全性,研究了不同含量氧化镁添加剂对正极片稳定性、电池安全性和电性能的影响,结果表明,向正极D中加入5%氧化镁添加剂,既改善了电池的空载安全性,又实现了电能的高效输出,工作时间较目前通用的正极C提升了5%。     

热电池硫化物正极材料制备研究进展

论述了热电池硫化物正极材料的制备方法研究进展.天然FeS2仍具有成本优势.合成FeS2具有高的电位平台和利用率,已开展了众多的合成研究.常用的合成方法有高温硫化法和水热合成法.比对研究了高温硫化法和常规水热合成法的优缺点.重点论述了晶种水热合成法.晶种水热合成法独特性在于步骤简化,易于控制,所需反应温度低和设备简单等.     

锂离子动力电池及其部分关键材料

简要介绍了锂离子动力电池及其碳的性能和特点,并就北京星恒的10Ah级电池产品的制造水平进行了介绍.     

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。