全固态薄膜锂电池的研究进展

薄膜锂电池具有良好的集成兼容性和优异的电化学性能,成为微电子机械系统(MEMS)和超大规模集成电路(VLSI)能源微型化、集成化的最佳选择电源.介绍了薄膜锂电池的结构特征和应用前景,重点分析了国内外研究现状、发展趋势和关键技术,并对开展该项技术研究提出了建议和展望.     

薄膜锂电池制备工艺现状

随着无线电通讯和集成光电路的迅速发展 ,在很多电子设备上都要求有独立的高性能微型电源。薄膜锂电池作为一种重要的微型能源形式 ,正在受到越来越多的关注和研究。概述了国际上目前制备薄膜锂电池的阴极膜、阳极膜和电解质膜过程中所采用的各种工艺手段 ,从工作原理、采用的材料与设备、得到的膜的物理化学性能等各个方面对这些工艺方法进行了分析、比较及评价     

中低温固体氧化物燃料电池研制

综述了中国科技大学生物质洁能源实验室在中低温固体氧化物燃料电池研究方面的最近进展 ,包括电解质薄膜的制备技术 ,阴极材料和用凝胶浇注法制备高性能的阳极材料     

我国燃料电池的研究现状--第二届广州燃料电池会议述评

结合在广州举行的第二届广州燃料电池会议(2nd Guangzhou Fuel Cell Conference),分别综述了我国目前在固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料、电解质材料以及制约其商业化的主要问题;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极催化剂、阳极催化剂及膜电极的制备方法,不同种类电解质膜等问题;直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂抗中毒能力以及质子交换膜的抗甲醇渗透等问题的研究与现状进行了综述。     

微电池的最新研究动态

电子产品小型化、微型化、集成化是当今世界技术发展的大势所趋.将微电池与微电子机械系统(MEMS)、微芯片集成在一个衬底上,制成独立的微型电子系统--系统芯片(SOC),已经不再遥远.介绍了国际上微型锌镍电池、微型固体电解质锂电池、微型太阳电池、微型温差电池及微型燃料电池和微型核电池研究工作的最新进展.     

直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题

采用固体电解质膜的直接甲醇燃料电池 (DirectMethanolFuelCell,简写DMFC)由于结构简单、无液体电解质、比能量高等优点 ,近年来成为国际上的研究热点。论述了DMFC的原理和各研究机构目前取得的最新进展。目前存在的两个主要的问题是 :甲醇从阳极向阴极的渗透和阳极催化剂活性较低。使用新型的非氟质子交换膜及复合膜有望最终解决甲醇渗透的问题。阳极催化剂的研究已经向铂基多组元件系扩展。直接甲醇燃料电池在手机电源等微型移动电源和千瓦级的工业用可移动电源及电动车方面有一定的应用前景。     

湿化学法制备LT-SOFCs材料及其性能研究

采用湿化学法制备了低温固体氧化物燃料电池(LT-SOFCs)阳极材料NiO、阴极材料LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3)和电解质材料GDC(Gd0.1Ce0.9O1.95)粉体。X射线衍射(XRD)结果表明三种粉体成相良好,没有杂相存在。采用湿化学法合成的粉体成功制备了GDC膜电解质阳极支撑型固体氧化物燃料电池,并对单电池的电化学性能和稳定性进行了分析和研究。单电池在加湿氢气(3%H2O)燃料中,600℃下最大输出功率密度达384 mW/cm2,并在550℃下经历了约12 h的稳定性测试,输出电压恒定,电池稳定性良好。     

干压法制备LSM-YSZ阴极支撑电解质薄膜

采用甘氨酸-硝酸盐溶液燃烧法制备了粒度均匀、纯钙钛矿结构的La0.75Sr0.20MnO3-δ(LSM)阴极粉体。研究表明LSM阴极与(ZrO2)0.87(Sc2O3)0.11(Mn2O3)0.02(11ScSZ-2Mn2O3)电解质在1350℃以下时具有良好的化学相容性。以LSM-YSZ(氧化钇稳定氧化锆)为阴极,添加碳黑作造孔剂调节阴极的收缩率和孔隙率,采用干压法,在1250℃下共烧结制备了适宜孔结构和孔隙率的LSM-YSZ阴极支撑11ScSZ-2Mn2O3致密电解质薄膜。这种廉价、方便的干压、低温共烧结制备方法有助于推动阴极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展。     

阳极支撑固体氧化物燃料电池的制备及性能

利用离心法成膜工艺在多孔Ni-YSZ阳极基体上制备8%(摩尔分数)YSZ电解质层,在1400℃共烧结,得到致密的YSZ膜和多孔结构的阳极。用苷氨酸-硝酸盐燃烧法合成超细阳极与阴极材料。其中,NiO-YSZ复合粉体用于阳极,La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)和30%(质量分数)Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)复合材料用作阴极。以氢气为燃料,研究了500～800℃时Ni-YSZ阳极支撑体固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池的性能。结果表明在500℃时电池开路电压(OCV)达1.10V,800℃时短路电流密度达1113mA/cm2,最大比功率为296mW/cm2。通过交流阻抗图谱分析,认为电解质欧姆电阻是影响电池性能的主要因素。     

阳极支撑固体氧化物燃料电池制备研究

制备了Ni/YS│YSZ│LSM[YSZ——Y2O3掺杂(稳定)的ZrO2;LSM——锰酸镧即La0.85Sr0.15MnO3]阳极支撑单体固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中阳极基底、YSZ电解质薄膜和LSM阴极分别采用干压成型方法、浆料喷覆工艺和浆料涂覆法制备。考察了电池制备过程中影响电池品质的主要因素,指出基底不均匀性和焙烧升温速率过快是导致成型压力在25～250MPa范围内阳极基底翘曲和开裂的主要原因;影响阳极基底与YSZ电解质薄膜共焙烧匹配性的主要因素是成型压力、预焙烧温度和焙烧升温速率。应用扫描电子显微镜(SEM)表征了电池微观结构,YSZ电解质薄膜的厚度约为15～20mm。考察了电池电性能,800℃下,阳极H2进气流量为250mL·min-1时,电池开路电压1.0973V,最大比功率0.13W·cm-2。进一步优化电极结构,可制备高性能的阳极支撑SOFC。     

Li-LiCoO_2蓄电池循环寿命及交流阻抗研究

通过优化合成LiCoO_2工艺条件,制备出具有高结晶层状结构的LiCoO_2晶体,提高了Li-LiCoO_2电池的电性能和循环寿命,第一次充放电容量分别为150mAh/8和140mAh/g,60%DOD条件下电池循环寿命超过270次.电池交流阻抗的测量结果显示了电极和电液对电池循环寿命的影响.电池循环次数增加,阴极反应电阻缓慢增大.当循环次数达100次左右时,锂阳极和电液的电阻成为电池阻抗的主要部分,限制了循环充放性能,其原因是电波氧化分解,锂阳极表面生成一层钝化膜.     

全固态薄膜锂蓄电池研究进展

全固态薄膜锂蓄电池是目前国内外电池研究的新热点,其在未来微电子器件中具有广泛的应用前景.综述了全固态薄膜锂蓄电池国内外研究状况,介绍了全固态薄膜锂蓄电池的结构、工作原理及制备方法,并对全固态薄膜锂蓄电池的正负极膜及电解质膜研究情况作了详细的阐述.     

化成电压对锂离子电池性能的影响

研究化成电压对钴酸锂(Li Co O2)正极、石墨负极的锂离子电池性能的影响。从电池容量、倍率、阻抗、存储和循环性能等方面,并从负极固体电解质相界面(SEI)膜形成机理的角度,分析电池性能的差异。化成充电截止电压设定为3.70 V,与3.80 V相比,电池的容量、倍率、阻抗和存储等性能都有所改善。不同化成截止电压生成的SEI膜厚度不同,3.80 V时生成的SEI膜外层疏松,有机锂盐层增厚,因有机层稳定性差导致电芯的存储性能变差。     

混合超级电容器用锂离子电池材料的进展

综述了锂离子电池正极材料(LiCoO2,LiMn2O4)、负极材料(石墨,Li4Ti5O12,TiO2)和电解质锂盐(LiPF6,LiBF4,LiClO4)用于混合超级电容器领域的研究进展.     

锂离子蓄电池热稳定性的机理

研究了18650型锂离子蓄电池及其组分的热稳定性。热箱实验证明LiMn2O4组装的电池,比LiCoO2和包埋-LiNiO2组装的电池安全性好。通过X射线衍射光谱法(XRD)和差示扫描量热法(DSC)进一步确定在升温过程中正极/负极材料的热量释放过程和差异。结果表明,LiCoO2和包埋-LiNiO2组装的电池热失控主要是由正极的分解及其和电解液反应的放热造成;而LiMn2O4电池爆炸的主要原因是高温下石墨嵌锂和金属锂沉积与聚偏氟乙烯(PVDF)、电解液之间的反应。     

三元层状正极材料的电化学性能影响因素研究

三元层状正极材料是非常有应用前景的动力型电池正极材料,而其电化学性能还有待于进一步提高。研究了正极片厚度、隔膜类型、电解液组成和负极表面变化等因素对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(NCM111)材料电化学性能的影响。研究发现随着正极极片厚度的增加,电池在循环过程中容量衰减严重;相比于聚丙烯(PP)隔膜,聚酰亚胺(PI)隔膜由于具有更好的浸润性,提高了电池的放电容量;电解液中低粘度链状碳酸二乙酯(DEC)的含量对电极相容性和正极材料中过渡金属离子溶解都有较大影响;负极表面锂枝晶的形成降低了电池的循环性能。     

磁控溅射在锂离子电池正极中应用的进展

综述了磁控溅射技术应用于薄膜锂离子电池正极材料制备与掺杂改性的研究进展.分别讨论了LiCoO2、V2O5、LiMn2O4、LiNiO2及其掺杂物等薄膜正极的制备与改性及所得电极材料的电化学性能,并对研究方向做了简单的评述.     

熔融碳酸盐燃料电池阴极的研究进展

综述了熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)多孔阴极结构及其新材料的研究进展 ,介绍了多种能够有效改善阴极稳定性、延长MCFC寿命的新技术。以Li Na碳酸盐电解质代替传统的Li K体系或用碱土元素对NiO阴极进行改性 ,能够显著降低镍在电解质中的溶解性。所开发的LiCoO2 和LiFeO2 LiCoO2 NiO复合物等新型阴极材料具有与NiO相当的电化学活性而较低的溶解性。作为一种新型结构技术 ,在阴极和电解质隔膜之间或在电解质隔膜中 ,设置一层金属膜 ,能够有效阻断阴极溶解组分向阳极的扩散 ,避免电池内部短路危险 ,延长电池寿命     

乙二醇双(丙腈)醚对高电压锂离子电池的影响

用线性扫描伏安(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)研究乙二醇双(丙腈)醚(DENE)作为锂离子电池电解液添加剂的电化学行为;对电极表面形貌和元素进行SEM和X射线能谱(EDS)分析;对钴酸锂(LiCoO_2)正极进行XRD分析;考察DENE对4.45 V高电压LiCoO_2锂离子电池的影响。DENE能在高温环境下抑制正极过渡金属溶出、保护负极固体电解质相界面膜,电池60℃存储30 d的厚度膨胀率从76.8%下降到12.3%,以0.50 C在55℃下循环(3.00~4.45 V)200次,容量保持率从58.5%提高到86.3%。