聚吡咯包覆锂离子电池电极材料研究进展

聚吡咯(PPy)是一种典型的导电高分子材料,具有良好的导电性、可逆的电化学氧化还原特性和较强的电荷贮存能力,在空气和水中具有良好的稳定性。利用PPy与各种无机材料间的协同作用,可以将PPy包覆在不同的无机材料上作为锂离子电池的正负极材料,优化材料性能,提高电极综合性能。综合评述了溶胶凝胶法、气相沉积法、电化学沉积法、物理混合等不同方法将PPy包覆在各种锂离子电池电极材料上的研究进展。     

锂离子电池正极材料聚吡咯的性能

利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法对化学氧化合成的聚吡咯作为锂离子电池正极材料的电化学性能进行了研究,并利用红外光谱对聚合物循环前后的结构进行观察.结果表明,聚吡咯的首次放电比容量达97.9 mAh/g,25次循环后降为76.5 mAh/g;聚吡咯具有较好的电化学可逆性和活性;聚吡咯正极在15次循环后,结构保持不变.     

聚吡咯掺杂对LiMn2O4充放电性能的影响

介绍了采用物理掺杂和化学包覆分别在锂离子电池正极材料LiMn2O4中掺杂不同量的聚吡咯（PPY）的方法,考察了复合材料作为锂离子二次电池正极材料的充放电性能.结果表明,采用物理掺杂时,适量聚吡咯能够明显提高电池的工作电压平台和放电容量.采用化学包覆时LiMn2O4/PPY复合电极具有较大的放电容量但工作电压平台较低.     

盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能

在低温(0℃)下化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯(PPY),观察了聚合物的结构和形貌;用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗法研究了聚合物的电化学电容性能。合成的PPY呈颗粒状,粒径约为0.2～0.3μm。当电流密度为8 mA/cm2时,PPY在1 mol/L Na2SO4溶液中的单电极比电容达350.2 F/g;当电流密度为10 mA/cm2时,第100次循环时的比电容为初始值的90.6%。     

Sn-Ni合金的电化学沉积法制备与性能

利用直流电沉积法在铜箔上沉积了锂离子电池负极材料Sn-Ni合金,并对其结构和电化学性能进行了表征和分析。所得Sn-Ni合金材料的粒径在1～2mm之间,主要成分为Ni3Sn2和Sn。将电沉积有Sn-Ni合金的铜箔经过干燥、压片后直接作为锂离子电池负极,其首次可逆比容量达到516mAh/g,首次库仑转换效率在75%。而传统涂浆法制备的Sn-Ni合金电极,首次可逆比容量为416mAh/g,首次库仑转换效率仅为27.5%。与传统涂浆工艺相比,直流电沉积法直接获得的Sn-Ni合金负极首次循环的可逆容量、库仑效率都有明显优势,但循环性仍有待于进一步提高。     

聚吡咯/钴硫化物用于电化学电容储能

聚吡咯（PPy）导电性能好;钴硫化物的理论比电容高,但导电性较差。将PPy与钴硫化物复合,可得到性能较好的电化学储能材料。设计并合成在管状PPy（PPy-NTs）表面原位生长Co₃S₄的复合电极材料PPy/Co₃S₄,研究反应温度和时间对电化学电容的影响。在160℃下反应6 h得到的PPy/Co₃S₄,在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中以100 mV/s的速率扫描[0.69～0.84 V（vs.SCE）],具有较为理想的比电容（19.96 F/g）,表明PPy/Co₃S₄在电化学储能方面具有应用前景。     

锂-聚吡咯蓄电池的性能研究

用化学聚合法合成聚吡咯/二氧化硅[PPy/(MPS-SiO2),MPS:硅烷偶联剂]复合材料,以PPy/(MPS-SiO2)复合材料作正极,锂片作负极,隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)微孔复合隔膜,LiPF6/(EC-DMC-EMC)为电解质,制备了锂-聚吡咯(Li-PPy)扣式蓄电池。运用元素分析、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试仪对电池性能进行了测试和表征,探讨了电池的充放电性能、循环寿命、贮存性能和聚吡咯正极的充放电机理及其堆积密度对电池性能的影响。研究表明,聚吡咯作正极材料是通过掺杂与脱掺杂来实现充电与放电的;正极片成型压力为20MPa,充放电电流0.2mA,充放电截止电压分别为3.8V和2.0V的情况下,放电容量以PPy计可达43.79mAh·g-1;循环30次后,容量衰减为35.48mAh·g-1,为首次放电容量的81%,库仑效率仍达94.5%以上。     

锂电池聚吡咯复合正极材料的研究

采用化学氧化法制备了聚吡咯/V2O5干凝胶(PPy/VXG)导电复合材料。用制备的复合材料作正极,组装了扣式锂二次电池。运用SEMI、CI、CP、XRD及循环伏安法对电极材料和电池性能进行表征和测试。结果表明:PPy/VXG复合正极材料是通过阴离子的掺杂/脱掺杂及锂离子的嵌脱反应来实现充放电的;循环伏安曲线的氧化-还原峰较对称和稳定,且具有较大的峰电流,表明PPy/VXG具有较好的电化学可逆性和较高的电极活性;PPy/VXG的放电比容量随充放电电流的增大而降低,当充放电电流从0.1 mA提高到0.4 mA时,材料的平均放电比容量下降约7.5%。     

聚吡咯改性在锂电池电极材料中的应用

导电聚合物聚吡咯因其反应动力学快速、电导率高且加工简易而成为锂电池领域工作者的研究热点之一。但由于其处于还原态时导电性急剧下降,且自身理论比容量不高,因此,目前的研究重点仍放在聚吡咯复合材料的制备与应用上。期望通过改性发挥出复合材料的协同作用以提高锂电池电化学性能。介绍了聚吡咯常见的三种改性方法,并展开叙述,以期为聚吡咯电极改性及其在锂电池中的应用研究提供一定参考价值。     

碳纳米管-锡复合电极材料的制备及性能研究

为了改善锂离子电池锡负极的循环性能,将碳纳米管与锡负极复合,以铜片为基底,采用复合电沉积的方式制备了含有不同直径碳纳米管的Sn-CNTs复合电极,并对其表面形貌,成分与结构分别进行了扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、能量散射光谱(EDS)分析。最后,组装模拟电池并测试其电化学性能。结果表明:制备的电极表面不规则,可明显观察到CNTs与Sn颗粒,且当CNTs直径为10~20 nm时,其在镀层内含量最高,制备的Sn-CNTs复合电极循环性能最佳,经过50次充放电循环后,其比容量仍能达到420 m Ah/g。     

CNTs/PPy/MnO_2复合材料的制备及电容性能的研究

采用自组装法制备CNT/PPy/MnO_2三元复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外光谱对其结构和形貌进行表征,通过循环伏安、恒流充放电及交流阻抗对其电化学电容性能进行了研究,并讨论了不同配比对复合材料的电化学性能的影响。结果表明:CNT/PPy/MnO_2三元复合材料在质量比为m(CNT)∶m(PPy)∶m(MnO_2)=45∶10∶45时,内阻小且具有良好的充放电可逆性,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中,以0.28 A/g电流密度放电时,比电容可达178 F/g。扫描500圈后,电容保持率仍在92%以上,表明具有良好的循环稳定性。     

Simulation of inhomogeneous strain in Ge-Si core-shell nanowires

This paper studies the elastic deformation field in lattice-mismatched Ge-Si core-shell nanowires (NWs). Infinite wires with a cylindrical cross section under the assumption of translational symmetry are considered. The strain distributions are found by minimizing the elastic energy per unit cell using finite element method. This paper finds that the trace of the strain is discontinuous with a simple, almost piecewise variation between core and shell, whereas the individual components of the strain can exhibit complex variations. The simulation results are prerequisite of strained band structure calculation, and pave a way for further investigation of strain effect on the related transport property simulation.     

动力锂电池组充放电智能管理系统设计与实现

锂离子电池组充放电过程中对电压、电流和温度比较敏感,而且各单体电池存在不一致性.提出了一种新的锂电池组充放电智能管理系统,能够实时检测电池组单体的电压、电流和温度,控制电池组均衡充放电,并实现对电池组充放电过流保护和负载短路过流保护.系统具有集成度高,体积小,精度高,反应快并能够灵活地扩展系统容量等优点.     

锂离子电池特性研究

为了提高锂离子电池组的安全性和使用寿命,需要对电池组进行有效的控制和管理。电池荷电状态（SOC）是电池管理系统中最重要的参数之一,是系统中其他功能的基础。因此,电池SOC实时、准确的估计有着重要的现实意义。实现电池SOC实时、准确的估计的基础是建立精确的电池模型。针对锂离子电池的几个主要特性进行了相关的研究和实验验证,为电池模型的建立提供了依据。     

电动汽车锂电池标准与测试探讨

电池是电动汽车的核心技术,锂电池的标准化对提升电池性能,促进电动汽车发展具有重要意义。国内动力电池标准和测试工作还处于起步阶段,多项动力电池标准正在制定中,与国外相比存在一些差距。阐述了国内外电动汽车电池标准化工作的现状,对电池测试项目和测试存在的问题进行了对比和分析。标准与测试的研究工作有利于加快电池标准化工作,有助于标准过渡期间测试工作的开展。     

一种便携式智能充电器的设计

在充电电池使用过程中,影响电池寿命的最主要因素是过充电和过放电。普通MH-Ni蓄电池、锂离子蓄电池充电器功能比较单一,很难有效防止过充电的发生。研究了一种新型的便携式智能充电器的电路设计。该电路主要采用降压转换芯片MAX1685和数码管驱动芯片MAX7219作为电路主体,采用单片机PIC16F676作为控制核心,通过软件编程可以实现对1～3节锂离子蓄电池或1～8节MH-Ni蓄电池的充电和监测,其充电功能完善,安全高效,显示功能齐全,并且体积小、质量轻,完全适合于便携式设备的充电应用。通过实际的小批量推广应用,取得了良好的使用效果。     

基于STM32F205芯片的耐压型电池管理系统的研制

介绍了一款基于STM32F205芯片设计,应用于深海载人潜航器充油锂电池组的电池管理系统。详述了该系统的硬件和软件设计,以及元器件选型要求。配备该系统的DC110 V/500 Ah磷酸铁锂电池组进行了30次陆地常压试验和5次78 MPa的压力筒试验。试验结果表明:系统运行稳定,监测与通信功能正常,检测精度与常压环境无异,具有较好的性能表现。为后续在潜航器上开展工程化应用提供了参考。     

锂离子电池管理系统充电策略及其温度影响

对锂离子电池管理系统充电策略与温度的关系进行了研究。在介绍锂离子电池特性的前提下,对锂离子电池的保护方法进行了阐述。根据锂离子电池的保护方法,对其充电策略进行了阐述,并研究了温度对充电策略的影响,较好地阐释了锂离子电池管理系统中充电策略的选取和温度控制对锂离子电池保护的重要性,为具体电池管理系统的研究与开发提供了一定的理论基础和思路。