MnO_2掺杂对锂/氟化碳电池性能的影响

通过球磨法制备了二氧化锰(MnO_2)掺杂的氟化石墨(CF_x)复合材料;以复合材料为正极、锂带为负极,制备了1 Ah方形软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。探讨掺杂比例对Li/CF_x电池电化学性能的影响。与纯CF_x相比,掺杂30%MnO_2的电池以0.1 C倍率放电,低波电压和平台电压分别为2.360 V、2.463 V;以0.5 C、1.0 C倍率放电,低波电压分别提高约0.4 V、0.5 V。掺杂MnO_2可改善Li/CF_x电池的电压滞后现象,并提高放电平台电压。     

添加气相生长碳纤维对改善碳纸性能的研究

本研究创新性地提出将气相生长碳纤维（VGCF）添加到燃料电池用碳纸中,探究了不同分散方法对VGCF在碳纸原纸中分散效果的影响,以及添加VGCF对碳纸强度、透气性、导电性能、石墨化度的影响。结果表明,使用无水乙醇和分散剂有效分散的VGCF添加到碳纸中,可以一定程度地提高碳纸的强度和有效提高碳纸的导电性能,但会降低碳纸的透气性。当VGCF的添加量为4%时,与未添加VGCF碳纸的物理性能相比,其抗张强度增加了11.58%,水平向电阻率和透气量分别降低了30.31%和11.27%,石墨化度提高了20.39%。     

锌银电池用PVA/天丝隔膜的研制

目前快速激活一次锌银贮备电池的隔膜主要是亲水性隔膜和聚乙烯醇(PVA)隔膜组合使用,但亲水性隔膜存在大孔,且湿抗张强度较低。为提高隔膜材料的性能,本研究利用天丝纤维的原纤化特性结合造纸湿法成形工艺制备得到PVA/天丝隔膜,该隔膜定量为28. 8 g/m~2,湿抗张强度为300 N/m,平均流量孔径为3. 52μm,最大孔径为20. 50μm,1 min吸液高度为10 mm。与定量为25. 5 g/m~2的亲水性隔膜相比,PVA/天丝纤维隔膜具有更高的湿抗张强度、更加均匀细小的孔径。     

铁氮共掺杂介孔碳材料的简易制备及其氧还原反应催化性能

氧还原反应(ORR)是燃料电池阴极重要的电化学反应过程,其自发反应进程缓慢,对氧还原反应起高效催化作用的催化剂面临价格昂贵、合成流程复杂、污染环境等问题,因此探索合成简单、环境友好的氧还原催化剂制备方法具有重要意义。铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC)是一种有巨大应用价值的非贵金属氧还原反应催化剂。本工作通过在马弗炉中的半封闭体系内高温碳化小分子前驱体得到介孔碳材料(MC_M),再把获得的MC_M与铁盐混合在管式炉中高温处理制备得到铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC_MT)。该方法热解条件简单,无需模板剂和NH₃、HF等有毒物质。由于MC_M含有较高的氮和氧元素,有利于提升介孔碳材料表面的亲水性和配位能力,通过MC_M和铁盐制备出的Fe-N/MC_MT含有丰富的、催化ORR的Fe-N_x活性位点,其起始电位和半波电位分别为0.941和0.831 V(vs RHE),比商业化Pt/C催化剂的起始电位和半波电位分别正34和16...     

Li-B合金用作Li/SOCl_2电池负极材料

研究Li-B合金作为负极对锂(Li)/亚硫酰氯(SOCl_2)电池性能的影响。采用Li-B合金可提高Li/SOCl_2电池的工作温度范围,最高工作温度为250℃,且电池在150℃以上时以0.1 C倍率工作,电压平台不低于3.6 V;SEM分析表明:金属锂表面由丝状团簇的锂所组成,Li-B合金由Li_7B_6和Li共同组成;同步热分析表明:Li-B合金具有更好的热稳定性;电化学阻抗谱测试表明:与Li负极相比,Li-B合金负极具有较大的传荷电阻,即具有较低的反应活性。     

采用PI/PTFE复合隔膜的Li/SOCl_2电池的性能

制备了一种具有超薄、高吸液率和良好热稳定性的Li/SOCl_2电池用聚酰亚胺(PI)/聚四氟乙烯(PTFE)复合隔膜。通过SEM、同步热分析(STA)、吸液率及恒电流放电等方法,研究PI、玻璃纤维(GF)和PTFE隔膜的结构、热稳定性和吸液性能,以及复合隔膜对Li/SOCl_2电池输出电压的影响。相对于采用GF/GF隔膜的电池,采用PI/PTFE复合隔膜的电池输出电压提升了0.130 V,热生成速率降低了39.4%。     

原纤化天丝超细纤维微滤膜的制备及性能研究

通过对天丝纤维进行预处理和原纤化，制备出可生物降解的天丝超细纤维。将天丝超细纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（PET）按一定的配比混合后，通过湿法成形工艺制备微滤膜。结果表明，天丝超细纤维具有较高的比表面积和较小的平均直径，比表面积可达到6.43 m²/g，平均直径为414 nm。当在微滤膜中添加20%原纤化天丝超细纤维（纤维-3）时，与未添加原纤化天丝超细纤维相比，微滤膜的匀度指数和平均孔径大幅下降，匀度指数从67.1降低到35.7，平均孔径从11.37 μm减小到3.14 μm，抗张强度从334 N/m提高到1180 N/m。     

热电池用过渡金属二硫化物及其复合材料的研究进展

过渡金属二硫化物具有较高的理论比容量、稳定的电化学性能及成熟的制备工艺,是锂系热电池中应用最广的正极材料之一,但其同时也存在电极电位低、大功率放电能力弱等问题,致使其进一步的发展受到限制。目前,对于过渡金属二硫化物正极材料的优化及改性是锂系热电池领域的核心课题。本文综述了FeS₂、CoS₂与NiS₂等过渡金属二硫化物在放电机理、制备工艺及电化学性能方面的研究现状,介绍了双金属二硫化物及过渡金属二硫化物/碳素类复合材料的主要研究进展。同时,通过对现有研究的归纳与总结,指出了掣肘过渡金属二硫化物正极材料发展的关键问题,简述了针对过渡金属二硫化物的主要改性手段,并对其之后的研究提出了一些建议与想法。     

多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。     

一种柔性锂空气电池的设计与性能

针对锂空气电池实际能量密度低、倍率性能不足及循环性稳定能差等问题,以三维石墨烯/生物质碳复合材料作为电极,设计柔性锂空气电池,研究电池的搁置性能、柔性及不同活性物质载量的放电性能。随着搁置时间的延长,开路电压从2.23 V增大至3.13 V,逐渐趋于稳定,阻抗呈现同样的趋势,在5 h后稳定在4.28Ω。柔性电池在空气中可正常工作,将整个电池折叠近90°时,仍可正常工作。随着活性物质载量从52 mg增加到168 mg,放电容量呈先增加、后降低的趋势;当电极中活性物质总载量为140 mg时,全电池的比能量为1 100 W·h/kg,是目前商业锂离子电池的3倍以上。以5 mA的电流按200 mAh/g的比容量在空气环境中循环152次,电池的充、放电电压平台分别稳定在4.38 V、2.51 V。