喷雾法制备FeS_2薄膜材料及其在热电池中的性能

采用喷雾法薄膜化工艺制备了FeS_2薄膜正极,研究了薄膜正极中导电剂(超导炭黑)的添加量对热电池单体电池放电性能的影响。以异丙醇为溶剂,适量的超导炭黑为导电剂,采用喷雾法制备热电池FeS_2薄膜正极。与传统的压片制备FeS_2阴极相比,喷雾法合成的黄铁矿薄膜厚度小,在放电过程中有较高的放电比容量。在500℃,相对湿度RH1%的条件下,测试了单体电池的放电性能。测试结果表明,5%XC-72R掺杂FeS_2材料的单体电池的放电比容量最高。     

硅酸/硅酸钠为粘结剂热电池正极薄膜的制备

以硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂制备了热电池FeS_2正极薄膜,对FeS_2正极薄膜表面SEM分析可知使用硅酸/硅酸钠混合物为粘结剂起到了较好的粘接效果;通过改变正极薄膜中粘结剂的添加量、导电剂的添加量、FeS_2粉末的球磨时间等因素,对单体电池放电性能进行测试。结果表明,正极薄膜中添加15%质量分数的粘结剂,1%质量分数的碳纳米管导电剂,FeS_2粉末球磨24 h时FeS_2正极薄膜组成的单体电池放电效果最好。单体电池放电电压截止1.5 V时,单体电池中活性物质的比容量达到了310.47 mAh/g。     

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。     

钻井用Li-Si/LiNO_3-KNO_3-Ca(NO_3)_2/Cu_3V_2O_8热电池放电性能的研究

合成了Cu3V2O8(CVO)作为正极活性物质,并通过X射线衍射光谱法(XRD)对CVO进行表征;制备了Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2电解质,并测试了其熔点。通过对Li-Si/Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2/CVO单体热电池进行恒流放电测试,探究了导电剂CNT、电解质在正极材料中的添加量以及温度对放电性能的影响。结果表明,在正极中,CNT与电解质的适宜质量分数分别为5%、35%。单体电池的放电性能受温度的影响比较大,温度在250~280℃时,单体电池有较好的放电效果。     

热电池NiCl_2薄膜正极中添加剂对放电性能的影响

采用丝网印刷薄膜化工艺制备了NiCl_2薄膜正极,研究了薄膜正极中添加单种粘结剂、共混粘接剂以及不同导电剂对单体电池放电性能的影响。实验结果表明,NiCl_2薄膜正极中共混粘结剂在粘结性能以及放电性能方面表现优秀,最佳共混比例为MgO与SiO_2的质量分数比为90:10,此外,添加10%的活性炭导电剂可以提高薄膜正极的导电性,从而提高电池的放电性能。     

导电剂对热电池正极MnO_2电性能影响

采用水热法合成了MnO_2材料,水溶液法制备了LiNO_3-KNO_3低熔点电解质,并成功制备了LiSi/LiNO_3-KNO_3/MnO_2单体电池。通过在正极MnO2材料中添加银粉、乙炔黑、活性炭、CNTs、石墨烯等导电剂材料的方法改善其导电性,同时对不同单体电池进行恒流放电曲线的测试进行电性能的研究。测试结果表明:导电剂可以一定程度提高电池电性能,其中5%银粉、5%乙炔黑、2%活性炭、4%或5%CNTs四种添加剂效果比较明显,而石墨烯添加量对材料电性能影响非常小,在研究的范围内(2%～5%)几乎没有发生改变。     

热电池钒酸铜正极性能影响因素的研究

通过溶胶凝胶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,实验结果表明,正极中电解质和导电剂的最佳质量分数添加量分别为25%和10%。单体电池以100 m A/cm~2恒流放电时,起始电压可达2.811 V,截止电压为2V时比容量为212 m Ah/g.     

导电剂形貌对富锂正极材料性能发挥的影响

研究了纳米颗粒状的Super P、气相生长的碳纤维(VGCF)、片状的KS6和石墨烯四种不同的导电剂对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2(LR-MNC)的电化学性能发挥的影响。研究结果表明,当导电剂的添加量为10%(质量分数),以Super或VGCF的导电剂在活性材料的表面形成了完整的导电通路,电极的表面电阻最小,从而有利于电子的传输,因此,正极活性物质表现出优异的倍率放电性能和循环性能。其中,以Super P为导电剂的电极性能最优,3 C放电比容量为164.4 mAh/g,1 C循环100周,容量保持率为82.3%。而以片状的KS6或石墨烯单独作为导电剂,在电极中没有形成完整的导电通路,不利于正极活性物质的大倍率放电性能的发挥。     

碳纳米管对复合型锂离子动力电池性能的影响

采用LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料,考察了添加碳纳米管作导电剂对电池性能的影响。研究结果表明:以LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料所制作的电池具有较好的安全性能,在正极片中添加碳纳米管作导电剂后可以提高电池的放电比容量,改善电池的低温性能和倍率充放电性能。添加碳纳米管作导电剂后的电池具有极佳的循环稳定性,3 C循环500周容量保持率为95.34%,循环1 000周容量保持率为90.09%。     

热电池用NiCl_2薄膜正极的制备研究

;采用溶液法在NiCl_2中添加不同导电剂,与电解质混合后涂覆在泡沫镍基体上,制成NiCl_2薄膜正极。实验中添加石墨烯、碳纳米管和高比表面积活性炭都可提高放电电压,其中采用此三种混合导电剂可使450℃恒温,100 mA/cm2恒流放电电压达2.36 V,截止电压1.8 V时,放电比容量达211.8 mAh/g。热电池样机室温1 A放电,单体电压可达2.53 V,激活时间0.33 s。初步研究表明,NiCl_2中添加含碳导电剂不但提高了电导率,还缩短了激活时间,且操作方法简单易行     

影响MH/Ni电池正极放电容量的因素

综述了影响MH/Ni电池正极放电容量的各种因素,如集流体、电解液、隔膜、活性物质、添加剂、导电剂、粘结剂、成型压力、化成工艺等.各种因素中,正极性能好坏的决定因素是氢氧化镍的性质.现已普遍采用高活性的球形氢氧化镍;其次是添加剂,钴、稀土、锌、锰等元素的合理添加,能够有效提高氢氧化镍比容量,增大电极反应的可逆性和电池的其它性能,其中钴元素的掺杂方式对正极放电容量的影响极大.此外,集流体、隔膜、导电剂、粘结剂、制片工艺和化成制度也影响MH/Ni电池正极的放电容量.     

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

研究了正极导电剂形貌对锂离子电池倍率放电性能的影响。正极中添加炭黑类导电剂的电池具有良好的倍率放电性能,15 C放电时能放出1 C容量的84.3%;正极中添加石墨类导电剂的电池放电容量随放电电流的增大而迅速下降,15 C放电时仅能放出1 C容量的21.8%。这是由于石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,引起孔隙曲折系数较大增长,而炭黑类导电剂颗粒接近球型,对曲折系数的影响较小所造成的。     

复合导电剂对锂离子电池性能的影响

将石墨烯(rGO)、导电石墨(SP)和碳纳米管(CNT)复合，制得rGO/SP、CNT/rGO和CNT/SP复合导电剂，用来改善锂离子电池正极的导电性能。采用XRD、SEM、电化学阻抗谱及恒流放电等测试，分析导电剂的形貌及电池的性能。导电剂种类对于电池电化学性能的影响较大。添加CNT/rGO制备的正极粉末电导率最高，可达到2.305 S/cm，与混合正极材料[m(LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.15)O_2)∶m(LiMn_2O_4)=7∶3]相比，提高了27倍。采用CNT/rGO复合导电剂制备的18650型混合正极材料锂离子电池，单体电池内阻最小(13.5 mΩ)、化成容量最高(1 856.1 m Ah)。在4.2～2.5 V充放电，以10.00 C高倍率放电时，平台电压最高(3.2 V)、放电容量最高(1 764.5 m Ah);以1.00 C倍率循环600次，rGO/SP、CNT/SP和CNT/rGO复合导电剂制备的电池容量保持率分别为93.70%、94.36%和95.13%。     

一种高容量长寿命18650锂离子电池的研究和开发

本项目所研制的高容量长循环18650锂离子电池,以镍钴铝作正极材料,硅碳作负极材料,主要采用在正极浆料中添加酸性添加剂、导电剂选型、负极粘结剂选型、电解液中加入联合添加剂、同时减少隔膜、集流体厚度等方法来开发高容量的锂离子电池。研究表明:本研究显著提高了正极材料的环境适应性,增强了负极的粘结能力,降低电池阻抗,使18650电池的容量提高到3100mAh;400次标准循环,容量保持率达90%以上。     

氟化碳在一次锂锰电池中的应用

将氟化碳掺入正极材料中,研究了氟化碳分别作为导电剂和活性物质时,最佳的添加量。氟化碳作为导电碳使用,固定二氧化锰的量为86.06%,当氟化碳/导电碳(质量比)小于1.27时,氟化碳的加入可以提高锂锰电池的小电流放电;氟化碳作为正极活性物质使用时,固定导电碳的占比为10.7%,EMD/氟化碳(质量比)为56.4时,其放电性能最佳。     

石墨烯作为导电剂在碱性锌锰电池中的应用

将石墨烯作为导电剂的组分,用于碱性锌锰(碱锰)电池。当导电剂占正极的质量6%时,电池的综合电性能和高温贮存性能最佳;导电剂中添加25%的石墨烯,可提高LR6电池新电和高温贮存后的电性能,且有助于改善导电剂的分散性。石墨烯作为负极添加剂,当添加量为0.1%时,电池的电性能和贮存性能最佳,尤其是大电流性能提升了7%。     

金属导电剂对FeS_2正极材料电性能的影响

通过向FeS_2正极中分别添加3%、6%、9%三种不同比例的Fe、Cu、Ag、Sn、Ni、羰基Ni六种不同金属的粉末,在FeS_2/LiCl-KCl/LiSi热电池电化学体系下,研究其对单体电池放电性能的影响。最终确定对单体电池放电性能提升最明显的为Ag、Cu两种金属粉末。深入研究表明,与纯FeS_2正极单体电池相比,其放电性能均有提升,在1.5?,450℃放电条件下,添加6%的Ag粉,放电时间可延长26.06%,为提升正极活性物质利用率提供了思路与方法。     

Li2NiO2的加入对LiCoO2/石墨+Si全电池电性能的影响

研究正极补锂材料Li₂NiO₂的添加对正极片以及电池电性能的影响。主要从正极片膜片电阻率，电池容量、首效、常温和高温循环以及其他电性能等方面进行测试分析。正极补锂材料的加入显著提升了电池容量及循环性能，同时降低了循环过程中直流内阻(DCR)增长率。当添加量达到6.5%时电池容量提升了8.0%。常温循环400周后容量保持率增长了13.3%，高温循环300周后容量保持率增长了7.2%，但同时补锂剂的加入也增大了正极片的膜片电阻率以及电池的初始DCR值。     

石墨烯/碳纳米管复合导电剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

研究球磨分散法制备的石墨烯和碳纳米管(CNT)(2∶3)复合导电剂对三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响。SEM分析表明:复合导电剂均匀地分散在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面,形成良好的"点-线-面"三维立体导电网络结构。电化学阻抗测试表明:复合导电剂可降低电池的内阻。充放电测试显示:在1%的低添加量下,使用复合导电剂的电池的首次放电(2.58~4.25 V,0.1 C)比容量比单独使用CNT的高7 mAh/g,比单独使用炭黑的高19 mAh/g;以10.0 C放电的比容量可达128 mAh/g,比单独使用CNT和炭黑的分别提高24 mAh/g和58 mAh/g。     

高倍率LiMn_2O_4锂离子电池的制作与性能

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了不同面密度和导电剂含量对锰酸锂电池倍率性能的影响。研究发现,锰酸锂电池的倍率性能随着面密度的减小而改善,随着导电剂含量的增加先改善后变差。当正极面密度未2.5 g/dm2,导电剂含量为3%时电池的倍率性能最好。20 C放电容量为1 C的94.1%,1C充电5 C放电,100次循环后容量保持率为92%。