热电池用Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料放电性能的研究

通过水热法合成热电池用双金属二硫化物(Fe_(1-x)Co_xS_2)正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征,将其装配成单体电池进行放电测试。研究Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料中钴的摩尔含量对其放电性能的影响,分别令x=0.1、0.15、0.2、0.4,研究结果表明,当x=0.15时Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料具有最佳的放电性能。100 m A/cm~2恒流放电时,Fe0.85Co0.15S2单体电池放电电压可以达到1.816 V,截止电压为1.5 V时比容量为283.0 m Ah/g。     

锂盐对Li-MnO_2一次电池性能的影响

研究电解液中的锂盐对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池内阻、开路电压、放电性能及安全性能的影响。锂盐为LiClO_4、LiBF_4、LiPF_6和双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)制备的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为253 mΩ、277 mΩ、226 mΩ和293 mΩ,平均开路电压分别为3.31 V、3.25 V、3.26 V和3.29 V。在-25℃下,锂盐为LiTFSI制备的电池放电性能最好,1 000 mA恒流放电的中值电压、容量比锂盐为LiClO_4制备的电池分别约高0.13 V、78 m Ah。Li-MnO_2电池的放电性能均随温度的升高而升高,且差异减小。锂盐为LiTFSI制备的电池安全性能最好。     

热电池用LiMn_2O_4正极材料的制备及性能研究

通过高温固相法合成LiMn_2O_4正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征。将正极材料、Li Si合金粉和Li_2SO_4-Li_2CO_3-Li_3PO_4-Li F四元电解质运用粉末压片工艺制备单体电池,研究正极掺杂电解质对放电性能的影响。实验结果表明掺杂电解质为20%(质量分数)的正极材料具有优良的放电性能。其单体电池以30 m A/cm2恒流放电,放电起始电压为2.802 V,截止电压为2 V时,放电时间达到42.48min,比容量188.7 m Ah/g。     

电压区间对LiFePO4/C电池循环性能衰减的影响

通过加速量热(ARC)、直流内阻(DCIR)测试及容量增量分析(ICA),研究IFR 32131型磷酸铁锂(LiFePO4)/C电池以1.00 C在2.00~3.65 V充放电时的热特性。电池在充电和放电末期,均出现温度快速上升的过程,且放电发热量较充电高出1 801.6 J;充放电的热功率拐点都出现在LiFePO4的准二元相变电压区间外,表明末期的快速温升为电池极化导致,且放电极化大于充电;放电DCIR比充电高。对比高区间(20%~100%)、中区间(10%~90%)和低区间(0~80%)等3种电压区间内电池80%放电深度(DOD)的循环性能,中区间电池的循环性能最好。     

LiSi/FeS_2热电池薄膜正极性能影响因素的研究

采用丝网印刷薄膜化工艺制备了FeS2薄膜正极,研究了薄膜正极中电解质添加量、导电剂添加量和测试温度对单体电池放电性能的影响。实验结果表明,薄膜正极中电解质和导电剂的最佳添加量分别为20%(质量分数)和3%(质量分数)。在最优工艺下,其单体电池以100和200 mA/cm2恒流放电的平台电压分别约为1.80和1.74 V,截止电压为1.5 V时的放电比容量分别为316.2和326.7 mAh/g。此外,测试温度是一个较为敏感的因素,热电池的放电平台电压随测试温度的升高而增大。     

Li3V2(PO4)3/C复合材料及其电池性能研究

采用喷雾干燥法合成了Li3V2 (PO4)3/C复合正极材料,通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和差示扫描量热法(DSC)对合成的复合材料进行了表征;以Li3V2(PO4)3/C复合材料为正极、CMS-G25为负极,制备18650锂离子电池,考察了该电池的倍率性能、循环性能和安全性能.结果表明:合成的Li3V2(PO4)3/C复合材料为单斜晶体结构,可以得到微米级的球形Li3V2(PO4)3/C二次颗粒;该复合材料具有优异的热稳定性,在4.3 V和4.7 V满电态下的放热量分别为240.1 J/g和259.4 J/g,明显低于其它几种正极材料.制备的18650锂离子电池具有良好的高倍率放电性能、循环性能,其15C/1 C放电容量可达95％,100次容量保持率为95.02％;同时还具有优异的安全性能,顺利通过了挤压、针刺、短路、热箱等实验,电池均不爆炸、不起火.     

终止电压对锂离子电池循环性能的影响

研究了充放电终止电压对磷酸铁锂(LiFePO4)正极锂离子电池循环性能的影响.将充电上限电压从3.65 V提高到4.00V,电池放电容量增加较少,对循环时容量衰减速率的影响也很小;将放电终止电压从2.50 V降低到2.00 V,电池放电容量增加,但循环时容量的衰减加快.将放电终止电压降低到2.00V,将增大电池内阻的增幅.LiFePO4正极锂离子电池组在串联使用时,单体电池充电电压允许提升至4.00 V,但必须控制放电时的终止电压,防止过放电.     

MnO_2掺杂对锂/氟化碳电池性能的影响

通过球磨法制备了二氧化锰(MnO_2)掺杂的氟化石墨(CF_x)复合材料;以复合材料为正极、锂带为负极,制备了1 Ah方形软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。探讨掺杂比例对Li/CF_x电池电化学性能的影响。与纯CF_x相比,掺杂30%MnO_2的电池以0.1 C倍率放电,低波电压和平台电压分别为2.360 V、2.463 V;以0.5 C、1.0 C倍率放电,低波电压分别提高约0.4 V、0.5 V。掺杂MnO_2可改善Li/CF_x电池的电压滞后现象,并提高放电平台电压。     

预放电模式对锂锰电池性能的影响

预放电模式对锂二氧化锰(Li-MnO_2)一次电池存储后的内阻、电压及放电性能有直接影响。研究恒流、恒阻和直接短路等3种模式预放电对Li-MnO_2电池性能的影响。在60℃存储后,恒流、恒阻和直接短路预放电的Li-MnO_2电池,平均内阻分别为569mΩ、852mΩ和1140mΩ,平均开路电压分别为3.257V、3.250V和3.271V。恒流预放电制备的电池,内阻、电压分布一致性更高,1000mA恒流放电时,恒流预放电电池的容量比直接短路预放电的高28.4%。     

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。     

锌膏增稠剂对锌电极及锌-空气电池性能的影响

为了改善锌电极及锌-空气电池的性能,通过对比试验分析了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)对锌电极电化学性能以及锌-空气电池放电性能的影响。结果表明:采用CMC与PAAS以一定比例混合用作锌膏增稠剂,使锌膏具有良好的电化学性能和电池放电性能。所装配的AA型锌-空气电池采用10Ω恒阻连续放电方式进行放电,终止电压为0.9V,电池的放电时间达到39h以上,在1.235V左右有一个平坦的放电平台,锌粉的利用率为83.1%,电池的放电容量达到4770mAh。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

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。     

热电池正极材料钒氧碳的性能研究

对热电池正极材料钒氧碳(VOC)的合成方法及性能特点作了评述。实验在不同工艺条件下的热反应制得不同成分的VOC材料,运用X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电镜技术对所得产物进行了物相分析及形貌分析,并对其作为热电池正极材料的放电性能作了检测研究。实验结果表明:反应物配比、煅烧时间和温度对生成的VOC物相及性能都有重要的影响。粉末颗粒径向粒径小,比表面积较大的层片状及细棒状材料满足Li+快速扩散,使电池能够在较大电流密度下以较高的电压放电。对VOC材料进行放电性能测试发现,VOC能够提供较高的电压和平稳的放电平台,同时该化合物的重现性较好,容易加工成型,是一种较为理想的正极材料。     

锂离子电池荷电贮存性能的研究

将锂离子电池在不同荷电状态(SOC)下贮存,对贮存前后的电池性能进行了测试;对在不同SOC下贮存对电池性能的影响进行了研究,结果发现:电池进行长期贮存时,电池电压在3.80 V左右,电池的综合性能最好;当电池电压超过3.90 V时,对电池的容量、内阻、平台和循环寿命都会产生不利影响;而电池在完全放电态或过低SOC下贮存,电池的循环性能略有下降,电池不能立即使用,且容易出现过放电.     

Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

热电池钒酸铜Cu_3V_2O_8的制备

通过沉淀法合成钒酸铜正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、差热分析(DTA)和粒度分析方法对钒酸铜材料进行了表征。采用粉末压片工艺制备单体电池,研究合成条件对其性能的影响。研究表明,合成的Cu_3V_2O_8单体电池具有较高的放电电压和放电比容量。     

Al_2O_3包覆LiCoO_2对4.35V锂离子电池性能的影响

用固相法对钴酸锂(LiCoO2)正极材料进行纳米三氧化二铝(Al2O3)表面包覆,在充电终止电压为4.35 V时分析制备的495060AR型锂离子电池的性能。在放电截止电压为3.00 V时,以0.5 C放电,包覆、未包覆LiCoO2的比容量分别为167.6 mAh/g、170.9 mAh/g,平均电压分别为3.763 V、3.776 V;常温下1.0 C循环200次,包覆、未包覆LiCoO2的容量保持率分别为94.46%、96.40%。在55℃、48 h储存测试中,包覆LiCoO2制备的电池表现出更好的环境适应性;包覆LiCoO2制备的电池在高温45℃下以0.5 C循环200次,容量保持率为93.50%。对电池进行过充、热冲击测试,均未起火、爆炸。     

采用PI/PTFE复合隔膜的Li/SOCl_2电池的性能

制备了一种具有超薄、高吸液率和良好热稳定性的Li/SOCl_2电池用聚酰亚胺(PI)/聚四氟乙烯(PTFE)复合隔膜。通过SEM、同步热分析(STA)、吸液率及恒电流放电等方法,研究PI、玻璃纤维(GF)和PTFE隔膜的结构、热稳定性和吸液性能,以及复合隔膜对Li/SOCl_2电池输出电压的影响。相对于采用GF/GF隔膜的电池,采用PI/PTFE复合隔膜的电池输出电压提升了0.130 V,热生成速率降低了39.4%。     

热电池正极材料NiCl2的制备及性能研究

采用高温升华工艺对NiCl2材料进行处理,表征测试结果表明,处理得到的NiCl2正极材料具有更好的结构.实验表明在850℃升华下得到的NiCl2升华粉作为热电池正极材料时,单体电池的放电性能最佳.由于NiCl2材料导电性能较差,针对这一特征,对金属和非金属导电剂的添加进行了研究,同时也进一步对混合导电剂的改性进行研究,发现添加复配比例m(石墨烯):m(镍粉)为3:7的混合导电剂的单体电池放电性能最优,初始放电电压为2.43 V,截止1.0 V的比容量为279.5 mAh/g.