二硫化钴作高功率热电池正极材料的研究

目前使用的基于Li(M)/FeS2电化学体系的热电池由于电压平稳、容量较高等优点一直沿用至今,但由于FeS2本身的一些缺点如电导率低、热稳定性差等限制了其进一步应用,尤其是在高过载、开路搁置等条件下。各国围绕这个问题进行了许多实验,发现CoS2是比较理想的正极材料。由于CoS2本身电导率高、化学稳定性好、分解温度高等优点成为有希望代替FeS2的新型正极材料。采用CoS2材料制作的热电池内阻较FeS2降低40%左右,大电流放电,开路搁置等性能明显优于FeS2体系,容量与FeS2基本相当。     

热电池正极CoS_2在不同熔盐中的放电特性

对热电池正极二硫化钴在Li F-Li Cl-Li Br和Li Cl-KCl两种熔盐体系中的放电特性进行了研究,结果表明:对于Li-B/Co S2热电池,二硫化钴存在三个放电平台;二硫化钴的放电容量大小与自放电和极化有关,自放电损耗的主要原因是Li-B合金负极中的金属锂在熔盐内的溶解;在Li F-Li Cl-Li Br体系中、小电流密度(200 m A/cm2)放电条件下,二硫化钴容量的损耗主要由其第一放电平台的自放电引起,在Li Cl-KCl体系中、大电流密度放电条件下,由于极化原因各放电平台的容量均有所下降,尤其以第三平台最为明显;Li-B/Li Cl-KCl/Co S2体系在小电流放电时具有高的放电容量,但在大电流放电条件下Li-B/Li F-Li Cl-Li Br/Co S2体系则表现出高的工作电压和放电容量。     

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。     

正极添加剂对NiCl2体系热电池性能的影响

研究了NiCl2粉体中不同的添加剂对该体系热电池性能的影响.通过扫描电子显微镜法(SEM)对NiCl2正极形貌进行观察,其主要由粒径为10μm左右的粉体组成.研究结果表明,在NiCl2粉体中添加质量分数20%的羰基Ni粉和质量分数为10%的LiF-LiCl-LiBr三元熔盐可以有效改善该正极材料的导电性能.与LiSi/FeS2体系电池的性能对比结果表明,NiCl2体系是高比容量、高比功率热电池的首选正极材料.其成功应用可开创高电压热电池正极材料的新时代.     

热电池在空空导弹上的应用及发展趋势

热电池是熔盐电解质电池,显著的优点是电流密度大、脉冲放电能力强、激活时间快、耐苛刻的使用环境、安装使用方便、免维护,因此在空空导弹上得到了广泛的应用。在热电池的应用中必须选择合理的技术指标,才能达到系统的优化。同时,在应用中也必须充分考虑热电池发热引起的不良影响并采取必要的解决措施。根据工程应用中的经验,对热电池在空空导弹上的应用进行了详细的论述,对热电池的发展趋势进行了探讨,对提高热电池在空空导弹上的应用水平具有指导意义。     

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)。     

热电池氧化物正极材料研究进展

传统热电池采用过渡金属硫化物作为正极材料,随着电池小型化的要求,对正极的要求越来越严,国内积极开展了氧化物正极在热电池中的应用研究。综述了国内外学者对MnO_2基氧化物、VO基氧化物、铬酸盐等氧化物正极材料的研究进展,并对各项正极材料存在的问题进行分析,提出了相关优化设计方案。     

热电池的电化学仿真和热仿真研究进展

热电池是一次性热激活电源,其放电过程包括电化学反应和热过程两部分。所以热电池的电化学仿真和热仿真研究,对于缩短产品研制周期和节约研制成本,具有重要的现实意义。概述了目前世界上热电池方面主要的电化学仿真和热仿真研究进展,介绍了部分仿真技术在热电池上的应用。     

热电池用正极片的稳定性研究

为了改善LiB体系大容量热电池的安全性,探索性开展了热电池用正极片的稳定性研究,确定了正极片稳定性测试方法,开展了测试方法的应用评价,结果表明,正极片的稳定性测试可用于评价LiB体系大容量电池的空载安全性。为了优化大容量电池的安全性,研究了不同含量氧化镁添加剂对正极片稳定性、电池安全性和电性能的影响,结果表明,向正极D中加入5%氧化镁添加剂,既改善了电池的空载安全性,又实现了电能的高效输出,工作时间较目前通用的正极C提升了5%。     

现代热电池电极材料现状及展望

现代热电池基本电化学体系是锂合金 二硫化铁 (LiMx FeS2 )。锂铝 (LiAl)、锂硅 (LiSi)合金已广泛应用 ,三元锂合金也有报道 ,锂硼 (LiB)合金由于几乎完美的特性 (高电位、高容量 )现已引起人们特别关注。FeS2 电压较低 ,但容量大 ;五氧化二钒 (V2 O5)、锂钒氧 (LVO)等其它正极材料电压高、容量较小。热电池发展方向是大功率、长寿命 ,寻找新的热电池正极材料替代现有的FeS2 电极将是未来热电池电极活性材料研究重点     

热电池阴极材料CoS_2制备及成型加工工艺现状

CoS_2材料由于电导率高、化学稳定性好和分解温度高而被认为是一种性能优异的热电池阴极材料。综述了CoS_2阴极材料的性质,主要的制备方法以及成型加工工艺,并对热电池阴极材料CoS_2的制备方法和国内成型加工工艺的发展方向进行了展望。     

锂硅/二硫化铁热电池放电特性研究

通过对锂硅/二硫化铁热电池进行恒温电性能测试,发现随着工作温度的不断升高,初始开路电压越来越高,电池内阻越来越小,因此放电电压随之增加;但电池的"热搁置寿命"却大幅缩短,表明热电池在激活后内部存在容量损耗。容量损耗不仅发生在空载阶段,在放电过程中也同样存在。500℃时热电池电容量可利用率可以表示为η=100%-2.31%t空载-2.27%t放电;其中t空载,t放电分别为空载时间和放电时间,单位为min。     

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。     

碱性蓄电池的热效应

Cd-Ni和MH－Ni电池，尤其是在组合使用时，其充，放电过程中的热效应是电池设计中不可忽视的问题，详细讨论了各种电极的热力学性质以及Cd-Ni,MH-Ni电池在充放电过程中各阶段热量的产生情况，并对电池的散热情况进行了分析。     

不同正极材料锂离子电池烤箱热滥用数值模拟研究

借助锂离子电池烤箱热滥用模型,模拟了LiCoO2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.9O2、LiMn2O4、LiFePO4五种不同正极材料与电解液反应时的反应程度及热生成速率的变化;模拟了五种不同正极材料对应锂离子电池的单层电芯在不同烤箱温度下的热行为;分析了锰酸锂电池电芯在烤箱实验模拟中不同反应的热生成速率,分析了电芯升温的主要原因。结果表明:不同正极材料的热稳定性不同,热安全性存在差异;正极材料与电解液的反应放热是引起电芯升温的主要原因,也是造成电池热失控的主要原因。     

以氯化镍作正极材料的热电池研究

以高温处理氯化镍作为热电池的正极材料制备热电池;用溶解理论解释了电池单体材料溢流现象,解决了电池的安全性问题;摸索了与之匹配的制备高比能量热电池所需电解质与负极材料,确定电解质为全锂电解质,负极为LiB合金;用浓差极化解释了氯化镍电池的电压起伏成因。所制备的氯化镍电池的单体电压比以二硫化钴为正极的电池单体电压高25%。与全锂电解质和LiB合金匹配制备的样品电池,比能量达到84Wh/kg。     

ANSYS软件在热电池热模拟中的应用

简要介绍了使用ANSYS对热电池进行热模拟的流程,并针对具体的热电池进行了初步分析。通过对比,模拟结果与实测值基本吻合,说明热模拟对电池热设计具有指导意义。     

二硫化铁晶体结构对电化学性能的影响

二硫化铁 (黄铁矿 )是目前广泛使用的先进的LiSi FeS2 热电池的阴极 ,具有资源丰富、价格便宜、电化学性能优良等特点。但由于二硫化铁在热电池工作温度下 (5 0 0℃左右 )不稳定 ,成为研究长寿命热电池的一大障碍。为得到较稳定的二硫化铁 ,对它的晶体结构作了详细研究 ,指出该材料由三种晶形 (立方体、五角十二面体和八面体 )和两种导型 (n和p导型 )组成。目前国内外对混合型二硫化铁的电化学性质的研究比较深入并得到实际应用 ,但对各种纯净晶形和导型的二硫化铁的研究未见报道。本文对此已作了深入研究。指出 :五角十二面体 (n型 )二硫化铁具有较高的热稳定性和放电容量 ,但其开路电压和工作电压较低 ,适合于长寿命热电池使用。立方体 (p型 )和混合型二硫化铁 ,具有较低的热稳定性和放电容量 ,但开路电压和工作电压较高 ,适合于短寿命和中等寿命热电池使用。     

锂合金热电池内阻

热电池的内阻大小直接影响着电池的负载能力。热电池的内阻越小,其负载能力越强。依据热电池的具体特点,从它的内部结构、单体电池的厚度、正负极材料、工作温度等几个方面,研究影响热电池内阻的因素。     

预防VRLA电池热失控的简易有效措施

热失控现象是VRLA电池常见的失效模式之一,特别对于环境恶劣的场合。本文通过分析热失控现象的形成机理,提出了简单有效的解决措施,能有效地提高电池抗热失控的能力。