硫酸镁添加剂对水系锌离子电池改性研究

水系锌离子电池与锂电池相比：具备低成本、窄电化学稳定窗口以及高活性的特点，但锌金属容易产生析氢反应和枝晶偏析现象，进而导致电池内部电化学性能降低。为了改善此种现象，本研究提出了对ZnSO₄电解液进行改性，引入MgSO₄添加剂，设计优化电解液体系，添加了MgSO₄后的电解液通过扫描电子显微镜照片、对称电池2 mA·cm^-2-2 mAh·cm^-2充放电、库伦效率及阻抗分析均证明，添加MgSO₄后的ZnSO₄电解液优于纯ZnSO₄,进而构建新型高性能、长寿命的水系锌基电池体系。     

三氟甲磺酸镁电解液添加剂对高压锂离子电池的影响

以三氟甲磺酸镁(MFS)作为高电压双功能电解液添加剂，用于提高Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(Li/LNMO)电池的性能。采用线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、充放电和交流阻抗(EIS)进行电化学性能测试，通过SEM、XPS、FTIR对含不同电解液的Li/LNMO电池循环前后的电极表面进行了表征。结果表明，MFS在充放电过程中优先于电解液溶剂氧化分解，在两个电极上形成电解液界面膜，对电极提供保护，抑制了电解液的分解。在MFS添加量(以基础电解液质量为基准，下同)为0.3%的电解液中，Li/LNMO电池在1 C倍率下循环300次后，放电比容量从初始时的135.12 mA·h/g降至123.86 mA·h/g，容量保持率高达91.67%。与电解液中未添加MFS的电池相比，其循环后阻抗明显减小，表现出较好的循环性能。     

表面活性剂提升水系锌离子电池性能

电解液的优化,对水系锌离子电池性能的提升有很大的影响。在常见的水系锌离子电池硫酸锌电解液中添加不同质量浓度的羧甲基纤维素钠(CMC- Na)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),以 V₂O₅为正极,锌为负极组成电池,通过研究常见物理性能和电化学性能发现,添加表面活性剂可以有效提高水系锌离子电池的性能,在电流密度 1A·g^-1 循环 200 圈后,各添加体系均表现出良好的性能。     

涂碳铝箔对LiFePO4动力电池性能影响

分别以普通铝箔和涂碳铝箔为正极集流体制备磷酸铁锂（LiFePO₄）扣式电池（OB-1、OB-2）和全电池（FB-1、FB-2,批量生产）。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和电化学工作站对正极箔材和所组装的电池进行表征,并对其电化学性能进行研究,根据所组装电池在不同条件下的充放电性能判断涂碳铝箔对磷酸铁锂动力电池充放电性能的影响。结果表明,涂碳铝箔有利于提高Li⁺扩散速率和充放电性能。然而,涂碳铝箔对电池在低温环境中的充放电性能影响更大。以涂碳铝箔为集流体可以降低电池内阻,提高电池低温充放电性能。温度为-20℃时,OB-2中Li⁺扩散速率可达1.1×10^-12m²/s,放电容量为92.7mA·h/g,全电池FB-2循环充放电100次,容量保持率可达72.2%。     

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。     

复合添加剂对钒电池正极电解液性能的影响

为了提高钒电池电解液的性能，选取了3种复合添加剂，研究了复合添加剂对钒电池正极电解液稳定性和电化学性能的影响。利用电化学方法制备了2 mol/L的全钒液流电池正极5价钒离子电解液，采用临界胶束浓度法得到复合添加剂的配比为：1% KHSO₄+3 mmol/L SDBS（十二烷基苯磺酸钠）、1% KHSO₄+2 mmol/L D-山梨醇、1% KHSO₄+2 mmol/L CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），并考察添加剂加入电解液后的稳定性与电化学性能。通过XRD分析手段，对电解液沉淀物的成分进行了表征。研究表明：添加剂的加入，并不会引起钒离子价态的变化，1% KHSO₄+2 mmol/L CTAB加入后，电解液峰电位差减小12 mV，峰电流增加9.8 mA，说明CTAB与KHSO₄在合适配比下，能够有效提高正极电解液的稳定性及可逆性，添加剂的引入并未引起电解液沉淀物的物相组成变化，电解液性能显著提高。     

四元体系NaCl+NaBO2+Na2CO3+H2O 298.15 K 相平衡研究

柴达木盐湖中具有丰富的盐湖离子,对其中的一个四元体系水盐相图开展研究,采用等温溶解平衡法开展了298.15 K时四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O相平衡研究,测定了体系平衡液相组成及密度和折光率,绘制了四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O 298.15 K的相图及相应的物化性质图。研究发现NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O四元体系298.15 K 时包含2个共饱点（E₁、E₂）、5条溶解度曲线（AE₁、BE₁、CE₂、DE₂、E₁E₂）、4个结晶区（NaCl、NaBO₂·4H₂O、Na₂CO₃·7H₂O、NaCl·NaBO₂·2H₂O）。其中三元体系NaCl+NaBO₂+H₂O在298.15 K下产生了复盐NaCl·NaBO₂·2H₂O,通过研究发现该四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O在298.15 K下也具有NaCl·NaBO₂·2H₂O复盐区。     

丁二酸酐在锂离子电池电解液中的应用

在锂离子电池电解液1 mol/L六氟磷酸锂/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯（体积比为1∶1∶1）溶液中添加丁二酸酐作为提高电池充放电效率的添加剂。 采用恒流充放电测试、循环伏安曲线、线性伏安曲线和电化学阻抗谱等手段,研究了添加剂丁二酸酐对电解液电化学稳定窗口的影响,以及丁二酸酐与锰酸锂材料的相容性。结果表明：在电解液中添加2%（质量分数）的丁二酸酐,提高了LiMn2O4/Li电池常温和高温容量保持率。丁二酸酐可以优先于基础电解液发生少量氧化分解,从而降低了LiMn2O4/Li电池的极化。同时,丁二酸酐也可降低电池循环过程的阻抗。     

高安全性三甲基硅功能化碳酸丙烯酯电解液的合成及其在锂离子电池中的应用

设计合成了一种新型三甲基硅取代碳酸丙烯酯化合物(TMSPC),并对其化学结构、热性能、离子电导率、电化学窗口和燃烧性能进行了详细的表征。通过与商业电解液(1 mol·L^-1 LiPF₆/EC:DEC=1:1,体积比)互配组成电解液,30%(vol) TMSPC的添加能大大降低电解液的燃烧速率。同时,对LiFeO₄/Li半电池进行测试,在0.2 C倍率条件下,30%(vol) TMSPC的添加也能提高电池的循环性,未添加与添加TMSPC的LiFeO₄/Li 在110个循环后的容量分别为106 mA·h·g^-1和109 mA·h·g^-1,相应的容量保持率为81%和87%。     

全钒液流电池阴极电解液稳定性

在钒硫酸溶液中加入添加剂,对钒电池阴极电解液的稳定性进行了研究。利用循环伏安法和交流阻抗法分别对含1%的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸、葡萄糖、D-果糖、α-乳糖的V（Ⅲ）硫酸溶液进行了分析测试。实验结果表明：添加上述添加剂后,溶液中V（Ⅲ）的溶解度和稳定性有所提高,羧酸类化合物比羟基类化合物的效果更加明显,更适合作为阴极电解液的添加剂。当采用1%草酸的1.8 mol· L^-1 V（Ⅲ）硫酸溶液作为阴极电解液和2 mol·L^-1 VOSO₄硫酸溶液作为阳极电解液组装钒电池时,电池的充放电性能表明此时钒硫酸溶液具有较高的单位体积电容量。     

锂-空气电池的高性能空气电极的性能研究

锂-空气电池是比能量最高的二次电池,已成为当今化学电源领域的研究热点。在锂-空气电池的各个组件中,空气电极的设计和制备是进一步提高锂-空气电池性能的关键。以简单的合成方法制备了一种具有高催化活性的镍酸镧（LaNiO₃）催化剂,利用Super P作为催化剂载体制备了一种新型空气电极。实验结果表明,含有LaNiO₃催化剂的锂-空气电池具有良好的充放电性能,放电电压平台为2.59 V,放电容量达到1 109 mAh·g^-1。比较了2种碳材料（Super P和GNS）作为催化剂载体的空气电极对电池充放电性能的影响,发现多孔性的空气电极结构更有利于电池性能的提高。此外,还分析了控制电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）中水含量的必要性。由Super P、LaNiO₃及水含量小于1×10^-5的电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）组装成的锂-空气电池具有良好的循环性能,循环第五圈的容量保持率为96.21%,且不出现电压平台的明显变化。     

KMn8O16纳米纤维微球及其水系锌离子电池性能研究

电池在充放电过程中，锰基材料会发生材料体积膨胀、锰的溶解、锌的腐蚀以及水的分解等副反应，从而减少电池使用寿命。为抑制二氧化锰体积膨胀，通过一步水热反应合成了由纳米纤维组成的微球嵌钾化合物(KMn₈O₁₆)。结果表明，在3 mol/L ZnSO₄和0.1 mol/L MnSO₄组成的电解液中加入40%（体积分数）的乙二醇（EG）,能一定程度上抑制析氢副反应，同时，EG可以作为低温电解液使用。KMn₈O₁₆纳米纤维微球作为锌离子电池正极材料表现出优异的倍率性能和高的比容量。电流密度为200 mA/g时，经过100次循环，容量约为200 mA·h/g,即使在1 000 mA/g大电流密度下循环200次，容量仍能达到150 mA·h/g。     

酞菁铁添加剂对AB_3型镍氢电池电化学性能影响

采用共沉淀还原扩散法制备了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金。以固相法合成酞菁铁,研究了酞菁铁作为镍氢电池电解液添加剂和负极添加剂时对电池电化学性能的影响,结果表明,在电解液中,当酞菁铁添加量为0.045%时,电池的最大放电容量提高了20 mAh/g,容量衰减率降低了10.98%;在电池负极中,当酞菁铁添加量为1.0%时,电池的最大放电容量提高了40 mAh/g,容量衰减率降低了13.14%。     

酞菁铁添加剂对AB3型镍氢电池电化学性能影响

采用共沉淀还原扩散法制备了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金.以固相法合成酞菁铁,研究了酞菁铁作为镍氢电池电解液添加剂和负极添加剂时对电池电化学性能的影响,结果表明,在电解液中,当酞菁铁添加量为0.045％时,电池的最大放电容量提高了20 mAh/g,容量衰减率降低了10.98％;在电池负极中,当酞菁铁添加量为1.0％时,电池的最大放电容量提高了40 mAh/g,容量衰减率降低了13.14％.     

亚磷酸三苯酯——一种锂离子电池电解液稳定剂

以标题化合物为锂离子电池电解液添加剂,提高了锂离子电池电解液在贮存和高温条件下的色度稳定性.通过测定不同亚磷酸三苯酯添加量下电解液的色度及电导率,得出亚磷酸三苯酯的最佳添加量为0.2%.电化学测试结果表明,亚磷酸三苯酯的添加不影响锂离子电池的充放电及循环性能.     

离子液体作为电解液添加剂用于高压锂离子电池

合成了功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐（BMIMTFSI）作为高压锂离子电池电解液添加剂,用于抑制有机溶剂的氧化,以提高碳酸酯类电解液的耐高压性。分别采用充放电测试、电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安法（CV）和扫描电子显微镜（SEM）等研究了LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池的电化学行为和LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面形貌。结果表明,当在电解液中添加20% （体积分数）BMIMTFSI时,LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池在室温、0.2C下的最高放电比容量是126.81 mA·h·g^-1,5C下的放电比容量为109.36 mA·h·g^-1,比在1 mol·L^-1 LiPF₆-EC/DMC电解液中的放电比容量提高了91.7%;且该电池在0.2C下循环50圈后的放电比容量保持率在95%左右,比用碳酸酯类电解液提高了近10%。SEM结果表明,在碳酸酯类电解液中加入BMIMTFSI后,LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极表面附着了一层均匀且致密的固态电解质界面（SEI）膜。     

2-甲基呋喃对锂硫电池性能的影响

采用2-甲基呋喃作为锂硫电池电解液添加剂,并通过充放电测试考察了2-甲基呋喃的含量对锂硫电池的循环性能、库伦效率、放电中压的影响。结果表明,与空白锂硫电池相比,添加2wt%的2-甲基呋喃的电解液的锂硫电池的性能较好,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到53.3%,首次循环的库伦效率由60.2%提高到82.6%。     

催化剂分布对可渗透阳极微流体燃料电池性能特性影响的研究

微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO₂气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究了阳极催化剂分布对电池性能以及CO₂动态行为的影响。结果表明：催化剂分布在阳极两侧时电池性能最好,但电池波动性大。仅在一侧分布催化剂时,电池运行稳定,气泡主要在电解液流道形成。     

催化剂分布对可渗透阳极微流体燃料电池性能特性影响的研究

微流体燃料电池是一种新型微型电源装置。酸性体系下电池运行时产生的CO₂气泡会严重影响电池性能以及稳定性。研究电池运行过程中气泡动态行为对削弱气泡影响具有重要意义。本文构建具有可渗透阳极的自呼吸微流体燃料电池,实验研究了阳极催化剂分布对电池性能以及CO₂动态行为的影响。结果表明：催化剂分布在阳极两侧时电池性能最好,但电池波动性大。仅在一侧分布催化剂时,电池运行稳定,气泡主要在电解液流道形成。     

稀土盐Er(NO3)3掺杂对纯镁微弧氧化膜层耐磨性的影响

针对纯镁耐磨性较差这一问题,通过微弧氧化(MAO)技术在Na₂SiO₃-C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈电解液中对纯镁进行表面改性处理,旨在提高镁的耐磨性。在电解液中添加不同量的稀土盐Er(NO₃)₃,研究Er(NO₃)₃添加量对纯镁微弧氧化膜层的相组成、微观结构、显微硬度、临界载荷以及摩擦系数的影响。结果表明,电解液中未添加Er(NO₃)₃时,膜层中主要有Mg、MgO、Mg₂SiO₃和MgF₂相;电解液中添加Er(NO₃)₃后,膜层中检测到Er₂O₃相。电解液中添加稀土盐Er(NO₃)₃后,膜层表面的孔洞直径减小,...