热电池用CoS2薄膜电极的制备及性能研究

以CoSO_4及Na_2S_2作为原料,采用共沉淀-烧结制备了CoS2粉体材料。利用XRD、SEM及DSC对产物进行了研究。采用等离子喷涂技术制备了CoS2薄膜,对薄膜的物相、形貌及单体电池放电性能进行了研究。研究表明,制备的粉体为纯的CoS2,且在最高温度700℃下均有良好的热稳定性。涂层薄膜为纯的CoS2,喷涂过程中CoS2未发生明显的分解,200mA/cm2恒流放电时,单体电池放电电压为1.99~2.02V,单体电池放电比容量为232mAh/g。     

热电池Fe-Co-S型复合正极材料制备及电化学性能研究

采用物理混合法和高温固相法分别制备了Fe-Co-S型复合正极材料,对复合正极材料的物相组成、微观形貌及热稳定性等进行表征。对不同方法制备的热电池正极材料进行电化学性能测试,结果表明高温固相法制备的复合正极材料峰值电压和大电流放电下的脉冲性能更优。研究了Fe与Co的不同比例对Fe-Co-S型复合材料放电性能的影响,确定Fe与Co的最佳质量比为5∶5。研究了不同比例碳纳米管包覆对Fe_0.5Co_0.5S₂复合正极材料性能的影响,结果表明碳纳米管最佳添加量为1.5%(质量分数)。     

多孔氧化镁对热电池安全性能的影响

通过离心加速度的方法系统地研究了多孔氧化镁视比容和添加量对热电池性能的影响,研究发现:MgO的视比容对常温静态放电性能无影响,但是在高温加速度作用下,当MgO视比容低于8 mL/g时,电池安全性能差。热电池用隔膜中MgO的最佳质量分数为40%,内阻为50～100 m W。首次通过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)等方法全面地表征了MgO微观结构和表面形貌,有力地证明了MgO利用孔洞结构吸附电解质的过程机理,并确定了热电池用多孔MgO的选用方法。     

FeS2-CoS2多相硫化物正极材料电化学性能研究

采用物理机械混合法制备了热电池用FeS₂-CoS₂多相正极材料,并探索了Fe、Co含量对热电池放电性能的影响。利用X射线衍射、扫描电镜获得混合硫化物的成分、结构以及表面形貌。实验结果表明：与单相正极材料相比,Fe/Co复合材料不仅保持了FeS₂高电压的优势,又在一定程度上延长了热电池放电时间;扫描电镜结果显示正极材料放电前后的形貌发生了变化,Li⁺通道随着反应的进行被产物覆盖而减少;当Fe/Co比为1∶4和1∶0.25时,单体电池放电的最高电压分别为1.67 V和1.72 V,且当截止电压为1.25 V时,放电比容量分别为250.7 mA·h/g和167.1 mA·h/g,高于其他比例的多相硫化物。     

高导电性热电池正极材料Ni-NiCl2复合物的原位合成与放电性能研究

作为高电位化合物, NiCl₂是高功率热电池的理想正极材料, 但是其比表面积小、导电性差, 影响了其热电池的应用。采用升华和原位合成技术, 制备具有大比表面积和高导电性的热电池正极材料Ni-NiCl₂复合粉体: 首先将市售含结晶水的NiCl₂·6H₂O经过低温干燥处理, 脱水后形成黄色粉体, 然后在Ar气氛下, 经850~900℃进行升华处理, 将收集的升华粉体置于Ar+H₂还原气氛中, 300~500℃温度下还原热处理1 h, 得到Ni-NiCl₂复合粉体。论文讨论并分析了粉体的热力学、晶体结构、原位合成过程和初步的电化学性能。结果表明: 升华过程中, NiCl₂晶体沿着垂直于c轴的方向生长为直径200~300 µm的层状结构; 与纯NiCl₂作为正极材料的LiSi︱LiCl-LiBr-LiF︱NiCl₂热电池组的放电曲线相比, Ni-NiCl₂复合粉体(5wt%单质Ni)为正极材料的热电池放电曲线更加平稳, 激活时间更短。     

添加石墨烯的磷酸铁锂锂离子电池的性能

向磷酸铁锂(Li Fe PO4)正极材料中添加石墨烯,研究石墨烯添加量对Li Fe PO4正极锂离子电池性能的影响。石墨烯添加量为20%时,电池的低温性能最佳:与常规电池相比,正极活性物质的0.50 C比容量(2.50~3.65 V)从111.07 m Ah/g提高到135.83 m Ah/g;内阻从20.37 mΩ减小到8.26 mΩ;3.00 C倍率放电平台为3.09 V,提高了0.15 V;低温-20℃可放出额定容量的74.20%。添加石墨烯的电池的不可逆容量较高,会降低电池的首次充放电效率和循环性能,其中添加20%石墨烯时,0.10 C首次充放电效率为92.29%;0.20 C循环50次的容量保持率仅为65%。