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。     

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。     

锂-二氧化锰电池的正极导电剂

在锂-二氧化锰电池中,选择五种导电剂材料进行粉末电阻率的测试,结果表明乙炔黑和炭黑(SP)的电阻率相近,在所选择的材料中较大;KS15和膨胀石墨的电阻率相近,在320μΩ·m左右;而气相生长碳纤维(VGCF)是所有材料中电阻率最小的,仅为0.6μΩ·m.以乙炔黑为主导电剂,采用石墨类导电剂(KS15)与之混合的放电容量大.以气相生长碳纤维和SP混合作为导电剂的电极,在0.2 mA/cm2条件下的放电性能略高于采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极,其中放电电压平台高60 mV左右.放电时间增加了9.12 h.而在5 mA/cm2条件下放电性能则明显提高,放电电压平台比采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极提高了100 mV左右,而且放电时间延长约52%.     

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.     

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。     

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。     

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%。     

热电池Cu_3V_2O_8正极材料的水热制备及放电性能研究

通过水热法合成热电池Cu_3V_2O_8正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、差热分析仪(DTA)和激光粒度分布仪对其结构、形貌和物性进行表征,并探索了不同合成条件对合成产物放电性能的影响。研究结果表明,当反应时间为16 h、反应温度为180℃和添加的导电剂为银时具有较好的放电性能,其放电初始电压为2.67V,截止放电电压2.0 V时其单体电池放电比容量能够达到212 mAh/g。     

石墨烯纳米片导电剂对LiMn_2O_4电化学性能的影响

研究了碳纳米管和石墨烯纳米片二元混合导电剂对锰酸锂电池电化学性能的影响。试验结果表明:添加碳纳米管和石墨烯纳米片二元混合导电剂的极片的极限压实密度,与未添加石墨烯纳米片的极片相比提高了9%左右,且形成了良好的导电网络,其电池内阻较SP降低60%左右,电池放电比容量达到106.9 m Ah/g;在高温60℃存储后,电池的1 C容量恢复率最高为87.58%;在大倍率下,其8 C的放电容量是0.2 C容量的74.51%,在相同倍率下较纯碳纳米管导电剂的保持率好。这可能是由于至柔的石墨烯纳米片与LiMn_2O_4具有良好的接触界面和碳纳米管与石墨烯纳米片具有协同效应。     

干燥工艺和导电剂对镁空气电池放电性能影响

为研究正极干燥工艺和不同导电剂对正极电化学性能以及镁空气电池放电性能的影响。通过扫描电镜表征了正极材料的微观结构，采用电化学方法测试了极化曲线、电化学阻抗谱和空气电池放电性能。结果表明：以20 mA/cm2电流密度放电时，使用真空冻干法制备的正极PTFE呈网状均匀分布，电压平台最高为1.1 V且保持稳定；以碳纳米管作为导电剂时，正极呈“珍珠串”结构，增加了反应活性位点，电池放电性能最好。     

导电剂分布状态对锂离子电池性能的影响

通过添加表面活性剂KD-1,制备了均匀分布有Super-P炭黑/气相生长碳纤维(VGCF-H)复合导电剂的电极。导电剂的均匀分布可提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。正极活性物质为尖晶石LiMn2O4的电池,以1.0C在3.30～4.35 V循环100次的容量保持率为94.5%;以0.2C充电、不同电流放电循环,第4次循环的2.0C放电比容量为0.2C时的70.3%。     

导电剂对锂离子电池正极性能的影响

将科琴黑(KB)、碳纳米管(CNT)、导电石墨KS-6等3种导电剂分别与导电炭黑SP混合,组成锂离子电池用双组分导电剂。以KB+SP、CNT+SP和KS-6+SP为导电剂的电池以1.0 C在3.0~4.2 V循环400次,容量保持率分别为94.15%、93.07%和92.30%;以KB+SP作为导电剂的电池,内阻最低(28.2 mΩ),化成容量最高(1 756.8 m Ah),-40℃低温下以0.5 C放电到2.5 V时,输出容量为1.31 Ah,达到常温容量的80%以上;以5.0 C高倍率放电(3.0~4.2 V)时,电压平台最高(3.32 V),输出容量最大(1 458.3 m Ah)。     

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。     

氧化铝作为热电池电解质流动抑制剂的应用研究

本文以热电池常用的LiSi/LiCl-KCl/FeS2体系为基础,研究了氧化铝添加剂对LiCl-KCl电解质流动性的影响,并与目前普遍作为热电池电解质流动抑制剂的MgO进行对比.研究发现,在1.5Ω,500℃放电条件下,25％Al2O3*放电时间最长且电压最高;在3.0Ω,450℃放电条件下,35％MgO放电时间最长,但25％Al2O3*电压最高;35％MgO在3.0Ω、550℃高温条件下热稳定性差,电解质流出导致单元电池短路;Al2O3和Al2 O3*在添加比例仅为25％ 时就可以达到添加50％MgO的效果,为提高热电池电解质中有效导电成分的含量提供了一种方法.     

高比容量氧化镍电极的研制

通过对导电剂、添加剂、粘结剂的种类和用量以及浆料涂敷、干燥、成型等工艺参数的最佳确定,研制了体积比容量大于630mAh／cm3以上的泡沫镍正极,并用其与自制负极组装成AA型MH／Ni电池,电池0.2℃容量达1450~1525mAh,1C容量大于1300mAh,且电池放电电压平台较高,0．2℃放电1．2V以上时间占总时85％左右。     

热电池FeS2正极丝网印刷薄膜化制备研究

采用丝网印刷薄膜电极制备工艺,将FeS2与电解质、导电剂混合,印至基体表面,经真空干燥,制成薄膜正极,其厚度为0.4～0.5 mm.与LiSi合金负极和LiCI-KCI低共熔电解质组成单体电池,将3个单体电池串联封装制成热电池.常温分别以45Ω和4.5Ω恒阻放电,其放电曲线平缓,峰值电压分别达到6.59V和6.12V,相比现有粉末压片工艺制备的电池,其单体电池峰值电压提高0.15V.通过选用不同薄膜基体材料,可使热电池满足不同需求.初步研究表明,新工艺更能适应当前热电池大功率小型化长寿命发展的需要.     

改善Li/FeS2电池的放电性能

讨论了二硫化铁(FeS2)材料的热处理温度、导电剂的种类、电解液溶剂及电解液加入量对Li/FeS2电池放电性能的影响.热处理温度为180℃、导电剂为胶体石墨、溶剂中含二甲氧基乙烷(DME)的电解液及电解液加入量约3.0ml时,制备的容量为1.5Ah的电池性能最好,工作电压达1.414 V,FeS2的比能量为1 110.44Wh/kg.     

多壁碳纳米管在动力锂电池中的应用

以通用导电剂超导炭黑(Sp)为基础,研究碳纳米管(MWNTs)作导电剂对电池性能的提升.极片的SEM测试结果表明:纤维状的MWNTs能够均匀分散在活性物质表面,并在颗粒之间形成导电网络,提高极片的导电能力.实验采用不同的极片配组形成四类标称容量为8 Ah的动力电池,其常规性能和倍率性能测试结果表明:以MWNTs作导电剂的电池,其性能都优于以Sp为导电剂的电池,可使容量提升2％～5％,放电平均电压增加0.6％～0.9％,内阻降低8％～16％,4C放电的2.8 V平台率提高35％～62％,且正、负极都加MWNTs效果最好.此外,负极导电能力的提高更有利于电池倍率性能的提升.     

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.     

导电剂对锂离子电池性能的影响

将相同质量的两种导电炭黑LITX和SP分别与导电石墨KS-6混合,组成锂离子电池用双组分导电剂。两种双组分导电剂制成的电池分别进行电性能测试,经过分容和高温搁置后,以LITX+KS-6为导电剂的电池具有较高的容量,以SP+KS-6为导电剂的电池具有较小的内阻。在不高于2.0 C充电的情况下,以LITX+KS-6为导电剂的电池具有较高的充电电压和容量。HPPC和低温1.0 C放电性能测试结果表明,以SP+KS-6为导电剂的电池具有较小的内阻和较大的功率密度,较高的低温容量保持率、放电电压和放电容量。