优化铅酸电池管式正极制备工艺参数的研究

为提高铅酸电池管式正极容量和寿命,设定不同的浸酸浓度和固化温度,通过混料、灌粉、浸酸、固化、化成工艺制备了一系列铅酸电池管式正极,并与容量过剩的负极板组装成小电池,考察了关键工艺条件浸酸酸度和固化温度对生极板中四碱式硫酸铅（4BS）含量、形态及对熟极板容量和寿命等性能的影响,借助XRD和SEM从微观层面分析了原因。结果表明,过高或过低的酸度和固化温度都不利于提高铅酸电池正极容量和寿命,最终确定了铅酸电池管式正极容量和寿命综合性能最佳的浸渍硫酸密度为1.1 g/cm³,固化温度为60 ℃。     

五氟乙氧基环三磷腈添加剂对钠离子电池性能的影响

储量丰富的钠使钠离子电池在大规模储能领域得到广泛应用,但是钠离子电池的循环性能还需进一步改善。在1 mol/L NaClO₄/EC/PC电解液中加入0. 5%五氟乙氧基环三磷腈(FPN)添加剂,可以有效地调控P2-Na_xCo_{0. 7}Mn_{0. 3}O₂(x≈1. 0)钠离子正极材料的界面稳定性,提高钠离子电池的循环稳定性。电化学和物化表征分析测试结果表明,FPN添加剂的加入可以在P2-Na_xCo_{0. 7}Mn_{0. 3}O₂(x≈1. 0)正极材料表面形成一层富含Na F的致密正极电解质中间相(CEI),该CEI层可以明显降低电池的阻抗,抑制电解液的持续分解,使得电池在1 C倍率下循环200圈之后还可以保持92%的容量保持率,而没有添加FPN添加剂的基础电解液在1 C倍率下循环200圈之后的容量保持率只有75%。     

纳米氧化铝浆料制备及用于改性锂电池正极材料

为了开发更为简单、高效制备氧化铝改性正极材料的方法，提升锂电池正极材料的倍率和循环性能，以聚丙烯酸铵(PAANH₄)为分散剂制备纳米氧化铝浆料，并在锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面包覆纳米氧化铝。通过实验发现，PAANH₄添加量为4%(PAANH₄占氧化铝的质量分数)、球磨时间为8 h，所得纳米氧化铝粒径较小且均匀。将此纳米氧化铝浆料应用于锂离子电池正极材料改性，氧化铝的加入不改变正极材料的表面形貌、颗粒尺寸和晶体结构。在电化学性能测试中，发现在氧化铝包覆量为0.3%(质量分数，下同)时，获得较优倍率性能，在氧化铝包覆量为0.5%时，获得较优的循环稳定性能。1C倍率下，未包覆和氧化铝包覆量为0.5%的正极材料循环100次，其容量保持率分别为75.61%和84.93%。     

新型Na/CFx可充电池催化剂的制备与性能

类似于锂/氟化碳（Li/CF_x）电池,钠/氟化碳（Na/CF_x）电池具有低廉的价格和较高的能量密度,是未来锂离子电池的理想替代选项。但是Na/CF_x电池目前还存在着极化大和循环性能差等问题。为解决以上问题,在CF_x阴极中加入催化剂成为改善电池电化学性能的一个重要途径。分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了催化剂材料Co₃O₄-TiO₂和ZrO₂,并对其进行了表征。分别将TiO₂、Co₃O₄、Co₃O₄-TiO₂以及ZrO₂ 4种催化剂材料按10%（质量比,下同）加入CF_x正极中并组装成电池,然后对电池进行了恒流充放电、交流阻抗以及循环伏安等电化学性能测试。实验结果表明,加入4种催化剂后,Na/CF_x电池的放电比容量得到明显提升。其中,ZrO₂催化剂表现出最佳的催化性能。经过100次后循环后,含有ZrO₂的Na/CF_x电池的放电比容量为167.3 mAh·g^-1,极大地改善了钠/氟化碳电池的循环性能。     

正极材料LixMn2O4的合成及电化学性能研究

采用流变相反应法以不同配比的乙酸锂、乙酸锰及柠檬酸为原料合成正极材料LixMn2O4。经X射线衍射表征,热重分析(TG)和差热分析(DTA)以及电化学性能测试表明：LixMn2O4结晶性能很好,为尖晶石结构;材料随着n(Li)：n(Mn)摩尔比增大起始放电量增大,而电池的效率却逐渐减少,20次循环后富锂正极材料的放电量低于缺锂正极材料。试验表明：在非化学计量尖晶石结构LixMn2O4中锂的用量,是影响电池的初始容量及循环寿命的关键因素之一。     

双金属硫化物CuCo2S4的合成及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池因较高的比能量近年来得到了广泛的关注,然而其发展需要克服中间产物的穿梭效应、硫的绝缘性和正极体积膨胀等诸多问题。为了有效抑制穿梭效应,采用普鲁士蓝类似物衍生的方法合成了一种尖晶石结构的双金属硫化物CuCo₂S₄,并将其用于锂硫电池正极。利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS等手段对合成的材料的晶体结构、形貌等性质进行分析,采用循环伏安法及恒流充放电对CuCo₂S₄-S复合正极的电化学性能进行测试。研究表明,CuCo₂S₄-S正极展现出优异的电化学性能,在0.2C倍率下首次放电容量为959 mA·h·g^-1,经过100个循环后容量保持在591 mA·h·g^-1。较高的放电比容量和良好的循环稳定性归因于CuCo₂S₄材料内部的中空结构可容纳活性物质硫,并起到物理限域作用;同时,极性CuCo₂S₄可有效地化学吸附多硫化物,抑制多硫化物的穿梭效应造成的容量损失。     

S/MCNT/Fe3O4正极材料制备及电化学性能研究

锂硫电池因具备高的理论能量密度而引起研究者的广泛关注,但是其实际能量密度仍受限于硫的低电导率及其中间产物多硫化物的“穿梭效应”等因素。为解决以上问题,通过熔硫法将正极活性物质硫负载于多壁碳纳米管的多孔网络骨架中,进一步通过研磨法将其与极性氧化物四氧化三铁复合,制得硫/多壁碳纳米管/四氧化三铁（S/MCNT/Fe₃O₄）正极材料。基于该正极材料组装的锂硫电池,在1C倍率下具有高达908.6 mA·h/g的初始放电比容量,循环250圈后每圈容量衰减率为0.2%,平均库伦效率约为99%,当倍率提高到3C时仍具有636.5 mA·h/g的比容量,表现出优良的倍率性能。     

铜掺杂碳包覆磷酸铁锂的微波合成及性能研究

研究了铜掺杂碳包覆磷酸铁锂（LiFePO₄）的微波合成。通过X射线衍射（XRD）表征了样品的化学组成和晶体结构,通过扫描电镜（SEM）考察了样品的微观形貌。分别用铜掺杂磷酸铁锂、碳包覆磷酸铁锂、铜掺杂碳包覆磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料,进行了电化学性能测试比较。充放电测试表明,微波合成的铜掺杂碳包覆磷酸铁锂具有良好的充放电性能和循环寿命,首次放电比容量达到145 mA•h/g,循环30次后比容量仍然有143.5 mA•h/g,为初始容量的98.96%,容量几乎无衰减。     

固相法合成高电压正极材料镍铬锰酸锂

5 V尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点被视为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。分别采用蔗糖、葡萄糖、柠檬酸3种不同碳源,通过固相混合、掺铬、球磨、高温煅烧制备出镍铬锰酸锂。通过XRD、SEM、粒度测量和电池充放电性能测试,对样品的结构、形貌、粒径、粒径分布及电性能等进行了分析。结果表明,加柠檬酸可制得粒径更细、粒径分布更窄的亚微米级的尖晶石型LiCr_0.2Ni_0.4Mn_1.4O₄,且其具有更好的电化学性能,在3.4～5.2 V、1 C下放电比容量可达149 mA·h/g,循环100次后容量保持率为98.0%。     

LiNio.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池的制备及电化学性能研究

以5V高电压LiNi0.5Mn1 5O4为正极材料,高安全性Li4Ti5O12为负极材料制备了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池,重点研究了正负极容量配比对电池电化学性能的影响.其中正极容量过量40％的电池具有最好的倍率和循环性能,在0.5 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为164.1 mAh·g-1,循环200次的容量保持率为88％;在2C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为135.2 mAh·g-1,循环740次的容量保持率为91.1％.P/N=1.4的电池良好的倍率和循环性能与其内阻较小、电池极化较小等因素有关.     

四碱式硫酸铅的性能与制备研究进展

四碱式硫酸铅（4BS）,其晶型细长,热力学性质稳定,能够为极板活性物质提供强而有力的骨架支撑,增强极板机械强度。它的适量加入能够显著改善正极板活性物质的结构和性能,进而积极地影响蓄电池的比容量和使用寿命。介绍了4BS的基本性质和性能,系统综述了使用不同原料制备4BS的方法和应用研究现状,探讨了4BS材料制备的侧重方向和应用前景。指出4BS材料制备的重点是研究生产粒径细致、尺寸均匀的高纯度和高分散性4BS的方法,将此4BS作为核剂引入铅膏,将成为其工业化进程的一个方向。     

二氟磷酸锂的制备及电化学性能研究

为探究二氟磷酸锂（LiPO₂F₂）的制备方法及其对锂离子电池性能的影响,尝试以六氟磷酸锂（LiPF₆）和磷酸锂（Li₃PO₄）为原料,采用固相法制备LiPO₂F₂,通过核磁共振（NMR）、X射线衍射（XRD）、离子色谱（IC）对材料做了物相研究和定性检测;通过充放电测试、循环伏安（CV）、电化学阻抗（EIS）研究了材料对电池性能的影响。测试结果表明,以LiPF₆及Li₃PO₄为原料可制得LiPO₂F₂,LiPO₂F₂作为添加剂加入电解液中使得电池电极极化现象有所减弱,电池正负极材料的成膜电阻明显减小,同时提高了电池的循环稳定性及高温存储性能。     

Characteristics of an aqueous rechargeable lithium battery (ARLB)

Electrochemical performance of an aqueous rechargeable lithium battery (ARLB) containing a LiV₃O₈ (negative electrode) and LiCoO₂ (positive electrode) in saturated LiNO₃ aqueous electrolyte was studied. These two electrode materials are stable in the aqueous solution and intercalation/deintercalation of lithium ions occurs within the window of electrochemical stability of water. The obtained capacity of this cell system is about 55 mAh/g based on the mass of the positive electrode, which is lower than the corresponding one in the non-aqueous lithium ion battery. However, its specific capacity can be compared with those of the lead acid and Ni-Cd batteries. In addition, initial results show that this cell system is good in cycling.     

基于油茶果壳的C/ZnO复合材料制备及其在铅碳电池中的应用

铅碳电池是一种新型的铅酸蓄电池,在一定程度上,铅碳电池可以抑制高倍率部分电荷状态（HRPSoC）下,负极出现的不可逆硫酸盐化现象。但由于碳材料的加入,铅碳电池会出现析氢等问题,另外如何进一步抑制负极不可逆硫酸盐化,仍然是铅碳电池面临的问题。通过溶胶-凝胶法制备油茶果壳C/ZnO复合材料,利用XRD、SEM、BET、EDS、电化学测量技术等手段对复合材料进行表征分析,结果表明,ZnO成功包覆在碳材料表面,由此获得Zn（Ac）₂∶油茶果壳碳材料的最佳质量比为1∶5.69,在该质量比下,油茶果壳结构得到较好的保留,比表面积为152.04 m²/g,添加C/ZnO复合材料的负极材料的比电容为5.25 F/g、电极电阻为0.22498 Ω。组装模拟铅碳电池,进行首次充放电、循环寿命测试,质量比为1∶5.69的油茶果壳C/ZnO复合材料相较于物理研磨对照样品材料电化学性能更好,其首次放电容量为177.6 mA·h/g,在250次循环后,容量保持率为64.3%。这表明,在负极材料中加入油茶果壳C/ZnO复合材料,能够有效抑制铅碳电池负极不可逆硫酸盐化和析氢现象。     

废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法

采用热处理方法将回收的正极片除去黏结剂,同时将LiFePO₄氧化为Li₃Fe₂（PO₄）₃及Fe₂O₃并作为再生反应原料,分别以葡萄糖、一水合柠檬酸、聚乙二醇为还原剂,650℃高温反应16h、20h、24h碳热还原再生LiFePO₄。测试结果表明,3个还原剂体系均能获得再生LiFePO₄材料。以葡萄糖为还原剂,高温反应16h、20h、24h,放电比容量分别为118.49mA·h/g、118.38mA·h/g、123.77mA·h/g;100次循环后,容量保持率分别为88.40%、80.07%、72.56%。还原剂对再生材料性能影响显著,以葡萄糖为还原剂,再生材料的容量特性及循环性能均最优,一水合柠檬酸还原剂体系次之,聚乙二醇还原剂体系电化学性能最差。研究结果为大规模废旧LiFePO₄材料再生提供一种新的途径。     

The effect of sodium polymethacrylate on the rheology of the positive paste and performance of the lead-acid battery

Due to its rheological properties, positive lead-acid battery paste can be difficult to spread on lead current collectors accurately and efficiently under industry machinery and setting. Sodium polymethacrylate dispersant was studied as an effective positive paste additive that could lower the yield stress of the paste without affecting paste density and battery performance. Under a four-blade vane rheometer setup, stress growth and oscillatory amplitude strain sweep experiments evaluated the rheological properties of positive paste with the addition of varying amounts of sodium polymethacrylate. Further, the electrochemical effects of sodium polymethacrylate were also evaluated in 2V batteries by testing positive active material utilization and cycle life.     

动力电池正极材料LiFePO_4的产业化应用展望

磷酸铁锂正极材料兼具安全性好、容量高且对环境友好等优点,成为目前最具潜力的动力电池正极材料之一。但其较低的电子导电率及离子电导率等缺点也十分明显。主要从磷酸铁锂正极材料本身的性能,包括倍率性能、能量密度、循环寿命和高低温性能方面分析了其实际应用于动力电池的潜力,以及结合国内外锂离子电池正极材料供应商情况简述了目前国内外磷酸铁锂产业化现状和趋势。     

Na0.44MnO2纳米棒/石墨烯正极的制备和电化学储锂性能

以KMnO₄、MnSO₄和NaOH为初始原料,利用水热软化学法制备Na_0.44MnO₂。XRD证实该材料具有S形孔道结构,TEM表征表明这是一种单晶纳米棒,可能有利于制备高性能正极材料。同时利用Hummers法制备石墨烯作为导电剂,通过搅拌法混合电极材料制备正极涂片。电化学测试研究显示随着的石墨烯添加量的增大,电池容量和倍率性能均得到提高。当石墨烯含量达到45%时,在0.1 A·g^-1电流密度下电池容量达到192.5 mAh·g^-1,在2.0 A·g^-1倍率电流密度下,其容量依然保持在123.4 mAh·g^-1,说明该电极材料有潜力应用于下一代高性能电池当中。