全铬液流电池的电性能研究

介绍了以铬元素体系为基础制备的液流铬电池。用铬酸酐和硫酸配制正极电解液,以硫酸铬和硫酸配制负极电解液,并对实验室液流全铬电池进行了充放电实验。结果表明,全铬液流电池容量大约是传统Fe-Cr液流电池的6倍。对不同表面特性的碳棒电极进行了实验,表明热处理工艺并不能提高碳棒电极上电化学反应的可逆性,而经过重铬酸钾处理的碳棒电极不但电化学反应的可逆性有一定程度提高,而且在充放电过程中腐蚀程度显著降低。     

氧化还原液流电池单电极Mn3+/Mn2+的电化学行为

采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电技术,对作为氧化还原液流电池正极的电对Mn3 /Mn2 在未处理石墨、热浓硫酸加超声清洗处理石墨以及光谱纯石墨电极上的电化学行为进行对比研究。结果表明:该电对在光谱纯石墨电极上的电化学可逆性、充放电效率最优,在处理石墨上次之,而在未处理石墨上的表现不理想。分析其原因认为:一方面与光谱纯石墨电极的制备条件有关;另一方面,与未处理石墨电极相比,处理石墨表面含氧官能团—OH、—COOH明显增多,而且超声清洗又使其表面杂质含量减少。提出解释Mn3 /Mn2 在三种石墨电极上阻抗谱不同的反应机理,说明光谱纯石墨和处理石墨均可以作为Mn3 /Mn2 正极电对的惰性工作电极,从而为选择合适的惰性工作电极材料提供了依据。     

全钒离子液流电池的应用研究

采用循环伏安法研究了全钒离子液流电池正极溶液的浓度及添加剂对正极反应的影响。研究了两种离子交换膜对钒电池性能的影响。结果表明 :高浓度的钒离子溶液 ,其循环伏安表现不理想 ,而添加剂过氧化氢对还原过程有利。隔膜研究显示 :阳离子交换膜SelemionCMV有利于提高充放电电流和充电效率 ,但是机械强度较差 ,不利于长期使用。     

全钒氧化还原液流电池石墨棒电极的性能研究

采用不同品牌废旧电池中的石墨棒作为全钒液流电池的工作电极,考察其电化学性能。采用循环伏安法在同一扫描速度下,考察其耐压性能,结果显示5#D石墨棒电极能耐1.65 V电压;在同一扫描电位范围内,不同扫描速度下考察其大电流充放电性能,实验证明在0.20 V/s的扫描速度下仍能表现出较好的电化学性能;进行多次循环伏安测试,考察其循环性能,当扫描100次之后,5#D石墨棒电极的电流保持率仍高达95%以上。结果显示5#D石墨棒电极具有相对较好的电化学性能,适合作为VO2+/VO2+电极的正极材料。     

全钒氧化还原液流电池一体化复合电极的研究

采用改性处理的聚丙烯腈基石墨毡和聚合物为基体的碳塑板制备得到了钒电池用一体化复合电极.研究表明,聚丙烯腈基石墨毡经过400～450℃、2 h的热处理和98%浓硫酸中浸泡6 h的酸处理后具有较好的催化活性.用以聚醋酸乙烯乳液占总原料的70%,而活性炭和石墨粉占30%(活性炭:石墨粉=1:1)的比例压制的碳塑板、改性处理后的石墨毡及不锈钢网组成一体化复合电极,循环伏安测试表明此一体化复合电极具有较好的电化学活性.     

钒氧化还原液流电池石墨-炭黑复合电极性能

采用循环伏安法研究了炭黑和石墨材料对电极电化学性能的影响。炭黑-石墨的复合材料电极,不仅综合了单纯的石墨和炭黑的优点,而且还完整地出现了钒离子电对V2 /V3 、V3 /VO2 和VO2 /VO2 三对氧化还原峰,并且表现出较好的电化学活性。在所研究的范围内,较合适的质量配比为:m (石墨)︰m(炭黑)=3︰1。分别计算了各种钒离子电化学反应扩散系数D0,其中VO2 /VO2 电对的还原反应中D0可达到4.44×10-5 cm2·s-1,显示了良好的电化学活性。     

氧化石墨烯对钒液流电池电解液性能的影响

以氧化石墨烯(GO)作为全钒液流电池正极电解液添加剂,研究含量不同的GO对钒电池正极电解液电导率、循环伏安曲线及电池容量和能量效率的影响。结果表明,正极电解液的电导率先随GO添加量的增加而增大,在添加量为1%(质量分数)时达到最大值326 m S/cm,随后减小;扫描速度为5 m V/s的循环伏安曲线表明当GO含量为1%时,电解液具有最大的氧化峰电流和还原峰电流,分别为172和127 m A;首次循环与第20次循环的伏安曲线对比表明电解液稳定性很好,此时电解液性能也最佳;用GO含量为1%的电解液作为正极电解液组装静态电池,电池30次充放电循环的平均容量比空白电池提高了9.8%,容量保持率和能量效率为85.30%和79.26%,分别比空白电池的79.40%和75.35%有所提高。     

全钒液流电池三维模拟

通过全钒液流电池三维耦合反应模型的建立,研究了三种不同电池结构设计中电解液流场分布、电压分布、电流分布以及离子浓度分布。结果表明,电解液主管道至电极反应区横向导流槽的设计,有效提高了电池堆中电解液分配的均一性,降低反应浓差极化,提高电池充放电效率。     

基于Labview的全钒液流电池测试系统

基于Labview的编程环境,实现对可编程直流电源和直流电子负载的远程控制,搭建全钒液流电池充放电测试系统。该系统将独立的电源和负载组合成了一套充放电装置,并通计算机进行设置和运行,可对电池进行恒流恒压放电、脉冲式放电,实时观测并采集电压、电流等数据,以研究电池的充放电特性。     

可充碱性锌锰电池的研究

在电解二氧化锰中加入氧化铋、氢氧化镍、硫酸钡 ,通过循环伏安对其可充性进行研究 ,并且做成AAA型电池进行充放电实验。发现循环伏安测试结果与成品电池测试结果基本吻合。氧化铋、硫酸钡对提高MnO2 的可充性起到了积极的作用 ,但氢氧化镍效果不明显。R03型电池充放电多达30次 ,累计容量达7200mA·h     

废石墨化学沉积包覆作锂离子蓄电池负极材料

以大功率石墨电极废品破碎后的微粒为“核”,以中温沥青为包覆原料,经化学沉积包覆形成“核-壳”型锂离子蓄电池负极材料。采用恒电流充放电和循环伏安等方法检测人造石墨包覆前后的充、放电性能和循环性能,以及锂在其中的嵌入脱出反应。结果表明:单颗粒核壳型包覆有效地改善了石墨界面处固体电解质相界面(SEI)膜结构,缓解了电解液在界面发生的强烈还原反应,保护了人造石墨(AG)结构、提高了AG用作锂离子蓄电池负极的充、放电性能。首次放电比容量由包覆改性前的255.5mAh/g增至305.4mAh/g,首次库仑效率则从包覆前的80.8%提高到90.2%;50次循环后放电比容量由改性前的154.1mAh/g提高至302.3mAh/g;同时,改性后的人造石墨提高了对碳酸丙烯酯(PC)系电解液的相容性。     

锌溴液流电池的电堆制备及性能评价

用设计制备的具有良好导电导热性能的石墨双极板和自制的离子交换膜做成百瓦级锌溴液流电池电堆,采用外管,能很好地观察电解液的流动状态。用电化学分析仪对电堆进行阻抗分析研究,用电池检测系统进行充放电测试,电池组的能量效率最高可达75%以上。对电堆的性能进行了总结评价,提出了进一步研究的方向。     

电池级K2FeO4的制备及其电化学性能

在浓NaOH溶液中电解铁电极所得Na2FeO4阳极液制备出电池级的K2FeO4,在一次性Al/KOH/K2FeO4实验电池中,K2FeO4的放电容量可达215mAh/g,利用率可达53%.0.0～0.8V(vs.Hg/HgO)范围内的循环伏安实验结果表明:K2FeO4的充放循环次数可达300～600次.高铁正极的容量利用率及自放电率与K2FeO4的纯度关系密切.     

锌单晶体(002)和(100)晶面的电化学行为

用塔菲尔曲线外推法、循环伏安法以及充放电法分别研究了锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶面电极和(100)晶面电极在6.0 mol/L的KOH溶液中的电化学行为.结果表明:在6.0 mol/L的KOH溶液中,锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶面电极和(100)晶面电极的腐蚀速度依次减小;锌单晶体电极可逆性更优;充放电循环过程中,在锌多晶体电极表面比锌单晶体电极表面更易生长枝晶.     

石墨粒度及其分布对锂离子蓄电池性能的影响

就天然石墨粒度及其分布对锂离子蓄电池性能的影响进行了研究。将7种不同粒度分布的天然石墨按相同工艺制成模拟电池,测试电池的首次充放电容量、库仑效率及循环性能。结果表明:粒度增大减少了首次充放电容量,较小粒径的石墨粉首次不可逆容量加大;偏心型粒度分布对提高首次效率有利,但减少了首次充放电容量。实验表明:颗粒度D50在16～18μm,且分布呈标准正态分布,电池有较好的初放容量及首次效率。     

尖晶石型LiMn2O4的电化学性质

利用循环伏安法(CV)、恒流充放电、电化学阻抗谱(EIS)等电化学手段研究了溶胶凝胶法制备的尖晶石型LiMn2O4的电化学性质.结果表明用溶胶凝胶法制备的样品放电容量大,可逆性好,其中550℃煅烧的样品电化学性能最好;XRD结果表明,样品经过充放电,尖晶石结构仍保留,但出现深度放电产物Li2Mn2O4.     

钒电池用石墨毡电极材料性能比较研究

通过对几种国产石墨毡电极材料密度、电解液吸湿率、电阻率等参数进行测试,分析比较了石墨毡的这些参数对用做电极材料的性能的影响以及用于钒电池电极材料的可行性。通过对选择的两种石墨毡进行组装电堆试验,比较了所组装电堆的充放电曲线和电堆的性能参数,选择了最能适合钒电池电极材料的国产石墨毡。