LiSi/LiNO_3-KNO_3/Cu_3V_2O_8热电池放电性能的研究

通过高温烧结制备了热电池的正极材料Cu3V2O8(CVO)。采用粉末压片工艺制备单体电池,在200~325℃测试电池的放电性能。结果表明,以10 mA/cm2放电时,单体电池有高且平稳的电压平台。提高温度可增大电池放电电流,可实现100 mA/cm2电流密度放电。在300℃时对单体电池进行200 mA/cm2脉冲放电,结果表明,该热电池可以很好地进行脉冲放电,且脉冲放电完成后,基本没有引起电压下降。该热电池有高电位大容量的优点,并具有小电流长时间放电、大电流短时间放电和大电流脉冲放电的特点,有望用于地热和石油天然气勘探设备中。     

MnO_2/石墨烯水热合成及其在热电池中的应用

采用水热法合成了MnO_2/石墨烯复合材料,利用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)研究了反应物浓度对MnO_2/石墨烯产物形貌、结构、组成的影响;同时将MnO_2/石墨烯作为正极材料制备成单体热电池,进行脉冲放电曲线的测试。测试结果表明:随着反应体系中锰源浓度的降低,产物晶相结构发生了较大变化,由δ-MnO_2变成了α-MnO_2,产物形貌由花球式结构变成了纳米棒式结构。单体电池以10 m A/cm2,其间加以200 m A/cm2电流脉冲放电时,初始放电电压为3.192 V,放电过程中有高且平稳的放电平台;初始放电时电池内阻为3.63Ω,随着放电深度的增加,电池内阻呈现先减小后增加的变化趋势。     

热电池CoS_2正极材料处理方法与性能研究

首先对CoS_2正极材料的物相组成、微观形貌及热稳定性等性能进行表征;对采用不同的处理方法、不同的配方制取的热电池正极材料进行实验分析和电性能测试,同时对其"削峰"作用效果进行了分析,并提出了较佳的处理方法,从而对热电池用CoS_2正极材料的应用起到一定的参考作用。     

FeS_2和CoS_2正极材料的自放电性能比较

FeS_2和CoS_2是锂系热电池最常用的两种正极材料。经X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)以及热重分析(TGA)表征发现:二者具有相同的立方晶体结构,CoS_2的热分解温度比FeS_2高100℃左右。以LiB合金为负极材料、LiF-LiCl-LiBr低温共熔盐为电解质,分别采用CoS_2和FeS_2作为正极材料制备热电池,在500℃的温度下进行恒流放电实验。结果发现:在放电初期LiB/FeS_2体系的工作电压高于LiB/CoS_2体系,但在工作一段时间后被LiB/CoS_2体系反超;随着工作时间的延长,热电池可释放的电容量逐渐减少,LiB/FeS_2体系容量衰减的速率比LiB/CoS_2体系快。将热电池空载不同时间后再进行恒流放电,发现热电池实际可释放的电容量与工作时间呈现一元线性关系,以此计算出LiB/FeS_2电池和LiB/CoS_2电池的容量衰减率分别为17.7和3.92 C/min。     

热电池正极材料CoS_2的研究进展

CoS_2作为正极材料已经广泛应用于热电池生产。综述了热电池正极材料CoS_2的研究进展。分别从CoS_2的放电机理、制备方法、提纯分析、放电性能四个方面阐述其研究和发展现状。对CoS_2的研究方向提出了建议和展望。     

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni_(0.8)Mn_(0.2)(OH)_2,混合LiOH·H_2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:800℃纯氧气氛(0.6L/min)下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO_2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75~4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。     

热电池用FeS_2薄膜正极消除电压尖峰的研究

利用水热合成FeS2,将FeS2与葡萄糖充分混合在高纯氩气的保护下烧结5 h。利用X射线衍射对烧结后的FeS2进行表征。结果表明,450℃为最佳烧结温度,在400℃烧结白铁矿没有完全消除,在500℃烧结部分FeS2分解。将烧结后的FeS2采用丝网印刷技术制成薄膜正极,制成LiSi/FeS2体系单体电池在不同条件下放电。结果表明,FeS2烧结有效消除了放电初期电压尖峰,FeS2与葡萄糖混合物在450℃烧结后制备的单体电池比400和500℃烧结有更高的放电电压和更大的放电比容量。     

热电池用NiF2正极材料的制备

采用中温脱水及高温烧结的方法制备NiF₂混导电剂正极粉体，由XRD表征结果可知，经烧结处理的NiF₂粉末具有更加稳定的结构和良好的热稳定性能。经过680℃高温处理的NiF₂粉体添加镍粉与石墨烯质量比为7∶3的复配导电剂能显著提升单体热电池的放电性能，此NiF₂粉体正极装配的单体电池在520℃下以100 mA/cm²电流密度恒流放电时起始电压达2.497 V，截止电压1.0 V时的比容量达262.7 mAh/g。由9节单体电池组成的样机电池组的脉冲测试可知，其初始放电电压达23.8 V，当放电电压到16.7 V(70%峰值电压)时，激活时间为0.26 s。研究初步表明，此制备方法提高了NiF₂正极粉体的导电性能、放电电压和放电比容量，并且极大缩短了成品热电池的激活时间，操作简单可行性高。     

CoS_2形貌状态对LiB/LiF-LiCl-LiBr/CoS_2热电池放电特性的影响

采用高温固相合成的方法制备了二硫化钴材料,对其物相、形貌、金相和比表面积进行了表征,并重点考察了二硫化钴形貌对放电性能的影响。结果表明:比表面积大的二硫化钴,在体系LiB/LiF-LiCl-LiBr/CoS_2中520℃下第一平台电压有所提高,脉冲放电性能提高,极化内阻降低。放电有效容量随正极材料比表面积的变化呈现规律性。所有粉末颗粒内部均存在孔洞,其中形成宽大连通孔洞的粉末具有更优的综合性能。     

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)。     

LiSi-CoS2体系热电池的电化学特性

为了了解人工合成的多孔CoS2材料的电压、负载能力、内阻、比功率、比容量等电化学特性,以小组合LiSi-CoS2体系热电池的形式,在真实的热电池工作温度环境下放电,结合电子扫描分析(SEM)、比表面分析(BET)等手段进行了试验分析,同时与LiSi-FeS2体系作了比较;并根据-180目、-260目、-400目三种粒度CoS2材料的电化学特性对比结果分析了粒度对该材料电化学性能的影响。试验表明本试验采用的多孔结构CoS2材料总体电化学性能优于FeS2。内阻较低,负载能力强,大电流极化较小,变负载下输出电压精度高,因此该多孔结构CoS2材料很适合于高比功率热电池产品;比容量较大,活性物质利用率较高,适合高比能量、长寿命热电池;粒度对材料的电化学性能有一定程度的影响,-180目、-260目、-400目三种粒度相比,颗粒度小的CoS2电压坪阶、脉冲电压、比功率均较高,内阻较低,比容量略有差别,但对于本试验可以忽略。     

LED散热用镜面铝不同表面处理的性能

为改善LED散热基板铝材的高温下反射率衰减、防硫化性、表面镀层粘接力。本文采用阳极氧化和、电镀以及溅射工艺在纯铝基材表面制备Nb2O5和Al2O3镀层作为铝材表面的防氧化层,将该镀层结构在LED灯光照射下180℃高温持续2000 h下的全反射率、450 nm、550 nm单波长的反射率和防硫化以及镀层结合力测试,并与目前常用的SiO2和TiO2,TiO2和Al2O3两种防氧化镀层进行对比研究。采用Nb2O5和Al2O3镀层处理的镜面铝在LED灯光照射下180℃高温持续2000 h全反射衰减3.6%,450 nm单波长反射率测试衰减4.38%,550 nm单波长反射率衰减3.5%,防硫化性能优异,镀层粘接力优异,3M胶带测试无镀层脱落;采用TiO2和SiO2镀层处理的镜面铝全反射衰减26.5%,450 nm单波长反射率测试衰减31%,550 nm单波长反射率衰减27%,防硫化性能差,镀层粘接力差,3M胶带测试镀层脱落;采用TiO2和Al2O3镀层处理的镜面铝全反射衰减13.9%,450 nm单波长反射率测试衰减16.2%,550 nm单波长反射率衰减13.8%,防硫化性能较差,镀层粘接力差较差,3M胶带测试镀层轻微脱落。实验结果表明,由Al2O3和Nb2O5作为防氧化层的镜面铝基板可有效改善基板在防硫化、高温反射衰减、镀层粘接力方面的性能。     

溶胶-凝胶法制备Nb掺杂TiO_2的电化学性能

溶胶-凝胶法制备不同晶型的铌(Nb)掺杂二氧化钛(TiO_2),并对电化学性能进行研究。550℃烧结的锐钛矿相Nb掺杂TiO_2具有良好的电化学性能,循环(1~3 V)50次后,仍有190 mAh/g的比容量。600~700℃烧结的样品为锐钛矿/金红石混合相,随着温度的升高,金红石相的含量逐渐增加,电化学性能逐渐变差。     

高温型Sm_2Co_(17)永磁体的磁性能及热稳定性

采用粉末冶金工艺制备高温型Sm_2Co_(17)永磁材料,其室温磁性能为:B_r=0.984T,H_(cb)=761k A/m,H_(cj)=1957k A/m,(BH)_(max)=190.4k J/m~3。高温550℃的B-H曲线具有良好的线性度,磁性能为:B_r=0.661T,H_(cb)=447.8k A/m,H_(cj)=536.7k A/m,(BH)_(max)=78.68k J/m~3。内禀矫顽力温度系数β(17.7~550℃)为-0.14%/℃。制备Φ10×10mm并进行电镀层防护的样品,在高温550℃的大气环境下进行长期热稳定处理。结果表明,随着处理时间的延长,镀层表面产生CuO和CoO复合氧化层,从而减缓了SmCo磁体的进一步氧化;经过5036h热稳定处理后磁通量下降了6.95%,磁体的热稳定性良好。     

移动通信设备氢镍电池的制备及性能研究

采用烧结镍为正极,添加氧化亚钴和羰基镍粉的储氢材料为负极,聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)的复合物为隔膜,制备得到通信设备用富液式QNG90方形氢镍电池,对所得电池充放电时的温度变化及电化学性能进行测试,并与贫液式QNF90方形氢镍电池进行比较。当富液式电池以0.2 C充电6 h,温升为5.0℃;以1.0 C放电,温升为9.5℃。20℃下对电池进行倍率放电与低温放电测试结果表明,当富液式电池以10.0 C放电至0.8 V的放电容量为室温0.2 C放电容量的73.4%,-40℃下以0.2 C放电时容量为常温0.2 C放电容量的75.2%,50℃下满容量电池以1.436 V恒压浮充50 h,未出现热失控和电流失控,0.2 C充放电的循环次数超过1 100次。     

电动车辆用锂离子电池热特性研究

电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。为了研究电池在充放电过程中的生热特性,以35 A·h,3.7 V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下充放电生热特性和低温放电的生热特性进行研究。研究结果表明:随着放电电流增大,电池温度快速提高,且低温环境下利用电池放电生热可改善电池性能,这些将为后续动力电池组热管理系统研究提供参考。     

高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的电化学性能

以LiOH·H_2O为锂源,采用高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料,研究合成温度对产物微观形貌和脱锂行为的影响。XRD及SEM分析可知:产物为α-NaFeO_2型层状结构,未发现杂质。在800℃下,合成产物的电化学性能良好,在3.0~4.3 V充放电,电流为28 mA/g时的首次放电比容量为172 mAh/g,第100次循环的比容量为159.4 mAh/g。     

氧化淀粉为碳源冷冻干燥法制备LiFePO_4/C的研究

以氧化淀粉为碳前驱体和分散剂,采用冷冻干燥法制备LiFePO4/C正极材料,利用XRD、SEM、恒流充放电等手段对LiFePO4/C复合正极材料的物相结构、表观形貌及材料的电化学性畿进行研究.结果表明:冷冻干燥法可以使原料变成粉末,同时不破坏其均匀的混合状态;以氧化淀粉为碳源,碳含量为7.07%,在700℃高温下煅烧12 h合成的材料具有完整的晶型结构,颗粒大小均一,首次放电比容量达到165 mAh/g,接近理论放电比容量.1 C倍率下,50次循环后的容量衰减仅为0.20%,5 C倍率下,50次循环后的容量衰减为1.39%,电化学性能优异.