碱性锌-高铁酸盐电池的研究

研制了以高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4)为正极,锌膏为负极制成的碱性电池。通过对AA和AAA型Zn BaFeO4和Zn K2FeO4电池的不同负荷和不同温度下的恒流或恒阻放电测试,研究了高铁酸盐电池的电化学性质。实验结果表明,高铁电池表现出比碱锰电池更优越的放电性能,AA和AAA型Zn BaFeO4和Zn K2FeO4电池在轻、中、重负荷放电下,其放电容量比碱锰电池提高了56%～116%。其中,高铁碱性电池的重负荷放电特性尤为突出,AA型高铁碱性电池的重负荷放电时间比标准碱锰电池提高了95%以上。当高铁电池的放电深度为35%时,其循环寿命可达150次以上。     

添加剂对高铁酸盐电极性质的影响

研究了β NiOOH、γ MnO2和α BiOOH等化合物对高铁酸盐电极的影响。实验结果表明:掺杂高铁电极表现出比纯高铁电极更优越的放电性能。掺杂5%的NiOOH可使K2FeO4电极的放电电位提高150～180mV,放电容量提高19%;少量的CoOOH和BiOOH对K2FeO4电极有类似的作用;掺杂3%的MnO2可使K2FeO4电极的放电容量提高27%。掺杂5%NiOOH的BaFeO4电极的放电电位比纯BaFeO4电极提高了170mV。     

不同粒度碳材料对K2FeO4放电性能的影响

应用扫描电镜或透射电镜分析了不同粒度碳材料(包括石墨、膨化石墨和乙炔黑)的形貌,并着重研究了这些导电剂及其含量对K2FeO4放电性能的影响。研究结果表明,当K2FeO4电极中碳类导电剂含量较低时,粒度较小的导电剂对其放电性能改善较为显著;而当碳类导电剂含量较高时,则是粒度较大的导电剂有利于K2FeO4电极放电。     

新型正极材料K2FeO4的制备及其应用

超级铁化合物是铁的 6价态的化合物 ,由于其 3电子的还原特性 ,可以进行多电子还原 ,因此可提供较高的阴极容量。介绍了目前国际上对超级铁化合物的研究情况 ;采用化学合成方法 ,合成出了纯度大于 95 %的K2 FeO4,并对材料合成过程中的影响因素进行了研究 ,得出了适合的合成温度条件 ;利用合成出的K2 FeO4与Zn电极配对组装成电池 ,考察了电池在碱性电解液中的电性能 ,结果显示该电池小电流平稳放电电压在 1.5V左右 ,放电比容量达到了 2 70mAh/g ,同时发现在K2 FeO4材料中添加 2 0 %的石墨得到了较好的放电结果     

锂离子电池材料BaFeO4的制备及性能

研究了锂离子电池负极材料BaFeO4的制备和电化学性能.Ba2+和FeO42-在水溶液中反应合成了BaFeO4,反应产物由X射线衍射分析可能是单相BaFeO4.在室温下测定了BaFeO4的放电容量.电池由BaFeO4电极和过量的锂电极组成,以10 mA/g BaFeO4的恒电流进行充电(Li+脱出)到4.5 V和放电(Li+嵌入)到0 V.在高电位范围(3 374～2 618 mV,vs.Li/Li+)工作的BaFeO4不适合于在锂离子电池中用作正极活性材料,其放电容量低达0.5 mAh/g,但是在低电位范围(290～0 mV,vs.Li/Li+)工作的BaFeO4适合于在锂离子电池中用作负极活性材料,放电容量高达294.0 mAh/g.     

非水性锂-高铁酸盐电池的制备及其电化学性能

为了研究探索高铁酸盐在非水体系作为电池正极活性物质的电化学性能,采用次氯酸盐氧化法合成了高铁酸钾(K2FeO4)和高铁酸钡(BaFeO4),采用铬酸盐氧化法和X射线衍射对合成产物进行了纯度分析和结构表征,还将高铁酸盐作为非水性锂原电池的正极活性物质与金属锂配对制得非水性锂 高铁酸盐原电池,并对其电化学性能进行了初步的考察。研究结果表明,合成产物中K2FeO4的纯度可达95%以上,X射线衍射分析证实所制得的产物主要成分是K2FeO4;高铁酸盐可以作为非水性电池的正极活性物质,用来制备锂 高铁酸盐原电池;Li K2FeO4电池放电曲线平坦,放电容量高,开路电压可以达到3.4V,平均工作电压为2.5V,质量比容量可以达到330mAh/g;在相同的放电条件下,Li BaFeO4电池要比Li K2FeO4电池具有更好的放电性能、更低的极化损失和更高的工作电压。     

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.     

K2FeO4的制备、表征及其电化学性能

高产率制备K2FeO4以及考察用其制作碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能.以KClO、Fe(NO3)3为原料,用氧化法制备K2FeO4,研究了反应温度、反应时间以及KClO与Fe(NO3)3物质的量比等因素对K2FeO4产率的影响;用红外光谱对产物进行了分析表征;还测试了碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能.研究结果表明:在饱和的KOH体系下控制反应温度为30℃,反应时间为90 min,KClO与Fe(NO3)3的物质的量比为1.5:1.0时制备K2FeO4可得到最佳产率;红外光谱的分析证实,所得产物的主要成分是K2FeO4;碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能与碱性Zn/MnO2模拟电池的相比,开路电压达1.72 V(后者为1.5 V),平均工作电压1.42 V(后者为1.2 V);放电曲线更平稳,K2FeO4的放电比容量比MnO2的高48.7%.     

高铁酸钡电化学性能及在化学电源上的应用

近年来超铁电池以其绿色、高能等特点引起了大家的注意。超铁电池不仅具备高的理论容量和理论电压,而且廉价易得,对环境友好,所以超铁电池的开发顺应了人类对健康和安全的要求。目前超铁电池的研究热点主要是寻找一种放电性能好且具有较高稳定性的阴极材料及其制备方法。从一种阴极材料高铁酸钡的制备现状出发,研究了高铁酸钡固体材料的稳定性;探索了增强高铁酸钡固体材料稳定性的方法,研究了在不同电解质溶液和不同材质的隔膜下的放电性能,从而找到提高Zn/BaFeO4电池性能及其稳定性的方法。     

KMnO4改性K2FeO4电极的电化学性能研究

利用次氯酸盐氧化法制备了电池级K2FeO4,并将部分产品表面均匀分布了一层KMnO4。分别采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)及恒流放电等电化学测试技术对K2FeO4和K2FeO4/ KMnO4复合物的表面物理形貌,结构以及电化学性能进行了分析。结果表明K2FeO4具有良好的晶形,而K2FeO4/ KMnO4复合材料的表面确实均匀分布了一层KMnO4。恒流放电测试表明K2FeO4/ KMnO4复合电极的放电容量平均比单纯K2FeO4电极的放电容量增大10%以上,放电平台提高50 mV左右。循环伏安结果表明高价锰参与KFeO的放电过程,并对高铁的放电起催化作用。     

铅酸钡制备及其对铅蓄电池性能的影响

优良的活性物质添加剂能显著改善铅蓄电池的各项性能。利用铅蓄电池制备过程产生的废料制备铅酸钡,并通过XRD和SEM等手段研究了制备方法对铅酸钡的影响;同时,还研究了铅酸钡作为正极活性物质添加剂对电池性能的影响。结果显示：利用铅蓄电池制备过程产生的废料所制备的铅酸钡其纯度可达80%以上;铅酸钡作为正极活性物质添加剂可提高正极活性物质导电性;但由于铅酸钡分解,显著缩短电池深循环寿命。     

铅酸钡制备及其对蓄电池极板性能的影响

本文采用三种方法,尝试利用铅蓄电池制备过程产生的废料制备铅酸钡。通过XRD、SEM和极板电化学测试等手段,研究了制备方法对铅酸钡的影响;同时,本文还研究了铅酸钡作为正极活性物质添加剂对蓄电池极板性能的影响。结果显示,利用铅蓄电池制备过程产生的废料所制备的铅酸钡纯度可达80%以上;铅酸钡作为正极活性物质添加剂可显著降低极板内阻,加快充电反应,但可能造成析氧加剧。     

影响阀控铅酸蓄电池深循环寿命的因素

研究了影响VRLA电池深循环寿命的一些因素 (如电池的板栅合金 ,AGM隔板 ,电池极板厚度 ,装配压力 ,充电模式等 ) ,并简要阐述了同批电池同一放电制度以不同的充电模式作深循环寿命对比试验的结果。结果表明 :(1)添加 1%～ 1.5 % (质量百分数 )锡于Pb Ca合金中能够使板栅恢复抗蠕变性能而防止了板栅的增长 ,延长循环寿命 ;(2 )采用最佳的极板厚度能够使电池达到最佳的比能量与循环寿命 ;(3 )优质的AGM隔板及较高的装配压力是防止电池寿命提前终结的重要因素 ;(4)充电模式是决定电池是否有较长使用寿命的关键因素 ;(5 )放电电流的影响也不容忽视 ,小电流放电条件下形成的PbSO4 比大电流放电条件下形成的PbSO4 更难氧化     

LiMn2O4在锂离子蓄电池中的电化学性能

论述了LiMn2O4材料的合成工艺对电化学性能的影响,最佳合成条件下的初放电容量可达到120mAh/g。将尖晶石型LiMn2O4材料作为正极活性材料制成18650型锂离子蓄电池,电化学测试表明电池的初放容量达到1.2Ah。对正极组分(活性物质,导电剂,粘结剂)的不同配比及电极制备工艺进行优化设计,电池在常温下以0.5A电流充放电可达500次循环,荷电态月平均自放率为9.2%。     

VRLA电池正极板添加剂及其对电池性能影响的研究

四碱式硫酸铅(4BS)是一种重要的铅蓄电池正极板铅膏添加剂,使用4BS可以有效避免铅钙合金的高阻抗钝化膜引起的活性物质失效和蓄电池早期容量损失(PCL),从而可以显著地延长铅酸蓄电池的循环使用寿命。文中介绍了4BS的结构、电化学性质及其对铅酸蓄电池性能的影响,评述了4BS延长铅酸电池循环寿命的原理,研究了Addenda种子在改善电池极板化成、提高初始容量和循环寿命方面的作用。结果表明,Addenda种子作为标准添加剂在和膏时加入与铅粉等一起被制成铅膏,能够大大提升铅酸蓄电池的性能,特别是有效解决了蓄电池的容量衰减,延长了蓄电池的寿命。     

深循环用VRLA电池正极铅膏研究

通过对不同阀控铅酸电池正极铅膏的研究,发现降低活性物质利用率和提高充电效率是提高电池循环寿命的有效途径,不同H2SO4、H2O、PbO比例的正极铅膏配方对循环寿命无明显影响.通过XRD、SEM分析,发现添加荆A和B的加入未改变电池正极活性物质的结构和形貌.加入添加荆A,电池充电效率提高,加入添加剂B,电池极板孔率降低.     

锂电池 Li-SCl_2和 Li-S_2Cl_2 非水体系的研究

报道了Ｌｉ－ＳＣｌ２和Ｌｉ－Ｓ２Ｃｌ２非水电池体系的研究工作。该体系由锂负极、多孔石墨电极和电解质溶液构成,电解质溶液由非水溶剂（硝基苯）和溶解在该溶剂中的活性物质ＳＣｌ２或Ｓ２Ｃｌ２及电解质构成。制成锂片和碳膜面积为１ｃｍ２、所含电解液为０．４ｍＬ的模似电池,将其在恒流放电测试系统中进行测试。结果表明：Ｌｉ－ＳＣｌ２电池的开路电压为４．１０Ｖ左右,当ＳＣｌ２与溶剂硝基苯的体积比为１５％至２０％时,电池显示良好的放电性能;而Ｌｉ－Ｓ２Ｃｌ２电池的开路电压为３．６Ｖ左右,当Ｓ２Ｃｌ２与硝基苯的体积比为２５％时,电池体系也显示较好的放电性能。此外,对电池体系的电化学还原行为也作了初步的探索。     

不同炭材料对铅蓄电池性能的影响

炭材料是铅蓄电池负极板重要的添加剂之一,优化其性能和添加量可有效改善电池综合性能。研究不同种类炭添加剂（乙炔黑、炭黑、活性炭）和添加比例（0．2％～0．8％）对铅蓄电池性能的影响。通过充电接受能力、-15℃低温容量、高倍率放电容量等表征电池性能。实验结果表明,不同炭材料对电池性能的影响趋势不同,相同添加量时,添加活性炭电池的充电接受能力最好。     

单体电压不一致性对锂电池储能系统容量衰减的影响

电池的不一致性是指同一规格、同一型号的电池在电压、内阻、容量等方面的参数差别。其中,电压不一致性的表现相对直观,也容易被测量。在MW级电池储能电站中,需要通过串并联成组来满足储能系统的电压等级和容量需求,电池单体数量高达几万节,而单体电池不一致性的存在,将不可避免地影响储能系统整体性能。针对200 kW/200(kW·h)锂电池储能系统和250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统在不同时间阶段进行容量标定实验,经过长期运行后,分析单体电池电压不一致性对电池系统容量衰减的影响。结果显示:经过2年的运行,250 kW/1(MW·h)锂电池储能系统充电性能衰减了4.24%,放电性能衰减了2.6%,单体电压不一致性变化不大,而200 kW/200(k W·h)锂电池储能系统充电性能衰减了25.976%,放电性能衰减了27.120%,说明具备充放电均衡控制策略的锂电池储能系统能够很好地改善单体电压不一致性变化;250 kW/1(MW·h)储能系统已累计运行相当于100%DoD(depth of diacharge)充电27.11次,相当于100%DoD放电23次,充放电次数是造成该储能系统容量衰减的主要原因。