Characteristics of graphite based composite electrodes containing carbon nanotubes for vanadium redox flow batteries

以聚四氟乙烯(PTFE)为黏结剂制备了不同组分的石墨粉(GP)和多壁碳纳米管(MWCNT)复合电极,采用恒电位阶跃,循环伏安,电化学阻抗谱及恒电流充放电等方法系统考察了GP-MWCNT复合电极在全钒液流电池(VRFB)体系中的电化学性能.实验结果表明:复合电极中MWCNT含量的增加有利于VRFB正,负极反应的进行,纯MWCNT电极表现出最优的电化学性能;以纯MWCNT电极为正,负极构建的VRFB电池在30 mA/cm²的恒电流充放电条件下表现出了良好的稳定性和电化学性能,电流效率,电压效率和能量效率分别为96%,87%和84%.     

一种新型水系锌离子电池正极材料NiCo_(2)O_(4)的制备和电化学性能北大核心CSCD

水系锌离子电池的能量密度高、稳定性好、安全系数高。NiCo_(2)O_(4)材料作为双过渡金属氧化物,其导电性能和电化学活性都很出色,本工作首次采用NiCo_(2)O_(4)材料作为水系锌离子电池的正极。采取了溶胶-凝胶法加煅烧热方法制备出立体尖晶石状的NiCo_(2)O_(4)材料,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱分析技术(EDS)和电化学技术等表征测试手段,分析这种新型水系锌离子电池正极材料的形貌和电化学性能。结果表明,立体尖晶石状的NiCo_(2)O_(4)材料有着优良的纯度和结晶性,颗粒分散均匀,没有团聚,无杂质且具有良好稳定的充放电性能。电极在100 mA/g电流密度下,首次放电比容量为92 mA·h/g,100圈充放电测试后放电比容量为60 mA·h/g,200圈后,放电比容量保持在44 mA·h/g。但在循环倍率测试中发现,当电流密度较大时,NiCo_(2)O_(4)电极产生了27 mA·h/g的衰减,在一定程度上有着不可逆的冲击破坏。本研究有助于推动水性锌离子电池电极的应用,为高性能水性锌离子电池电极材料的研发提供实验依据。     

N/P比对磷酸铁锂电池性能的影响

为了探究不同N/P对磷酸铁锂电池性能的影响,以磷酸铁锂为正极材料,人造石墨为负极材料,通过叠片工艺制备了4种不同N/P比(1.02、1.06、1.10、1.14)的磷酸铁锂电池,并通过电化学测试表征了不同N/P下电池的首次放电效率、倍率充放电性能、充放电DCR、高低温放电以及45℃循环性能.结果表明:相比于N/P(1....     

二元氧化物修饰催化剂的制备及其自增湿性能

利用锡硅二元氧化物分别采用前修饰法和后修饰法修饰Pt/C催化剂,制备得到两种复合催化剂,并用于阳极催化层制备膜电极(MEA).首先,考察修饰方式对膜电极性能的影响.膜电极的电池性能测试表明,使用前修饰法制备的Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂表现出更优的电池性能:在电池温度为50℃、完全增湿条件下,0.6 V的电流密度高达1100 mA/cm2.同时该膜电极也显示出良好的自增湿性能和稳定性:在电池温度为50℃、完全不增湿(干气)条件下,0.6 V的电流密度为930 mA/cm2,且经过10 h稳定性测试后,性能仅降低13％,而空白膜电极在2 h内性能下降63％.进一步比较在不同相对湿度条件下的膜电极性能,结果表明该膜电极在相对湿度较低的条件下表现出优异的自增湿性能.根据实验数据,初步推测出一种使用Pt/SnO2-SiO2/C复合催化剂的膜电极的自增湿机理.     

喷雾干燥法制备石墨烯包覆富锂锰基材料Li1.22Mn0.52Ni0.26O2及其电化学性质

本工作采用喷雾干燥法制备了小片径石墨烯包覆的Li1.22Mn0.52Ni0.26O2富锂锰基材料(G-LNMO),系统研究了包覆前后材料的晶体结构、微观形貌及电化学性质.扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)结果表明,该方法实现了石墨烯对富锂锰基材料(LNMO)的均匀包覆.充放电测试表明,石墨烯包覆后将LNMO材料在0.1 C和1 C倍率下的放电容量分别从199.8 mA·h/g和87.1 mA·h/g提升至220.2 mA·h/g和117.6 mA·h/g.在0.5 C倍率下经过100次循环后,G-LNMO材料的容量保持率为88％,相比于LNMO材料提升了17％.电池充放电曲线及电化学阻抗分析显示,石墨烯包覆能够显著提升电极动力学,降低电池在充放电过程中的极化,减缓电极/电解液界面副反应的发生,进而提升材料的循环稳定性和倍率性能.     

铝二次电池离子液体电解液添加剂研究

在合成三氯化铝/三乙胺盐酸盐(A1Cl3/Et3NHCl)室温熔盐的基础上,添加不同的有机溶剂,并对其电化学性能进行测试,以其为电解质制备铝二次电池,进行充放电测试.结果表明,在A1C13/Et3NHCl离子液体中添加7%DCE+3%EC可以很好的提高其电化学性能,制备的铝二次电池在充放电流为0.2 mA/cm2条件下,具有良好的工作特性,初始放电容量为85 mAh/g,最高可达113.2 mAh/g,充放电循环效率达79%,30次变化不明显.     

金属有机框架衍生的C-Bi/CC电极制备及其在铁铬液流电池中的电化学性能

电极是铁铬液流电池的重要组成部分,是电解液中活性组分发生电化学反应的场所。理想的电极材料应具备高电导率、大比表面积、高电化学活性、低成本等特性,而目前的电极材料往往不能兼顾。金属有机框架(MOF)兼具高导电性、高催化性能的优点,能够为电化学反应提供更多的活性位点,因此被广泛应用在电极材料中。此项工作通过水热法制备了以碳布负载Bi-MOF为前驱体(Bi-MOF/CC)的铋基碳布(CC)电极(C-Bi/CC)。通过探究金属盐的添加量与电极性能的耦合关系,提升了电极的性能,结果显示,使用90 mg金属盐的电极样品极化电阻仅1.069Ω,相较于原始碳布降低了8.5%、Cr³⁺还原过电位为0.25 V,使用普通碳布作为正极,改性过的电极作为铁铬液流电池负极进行电池循环性能测试,在电流密度为80 mA/cm²时能量效率达89.7%,库仑效率达97.2%,电压效率达92.3%;在电流密度为140 mA/cm²时能量效率达到83.8%,库仑效率达98.1%,电压效率达85.5%。     

Na3V2(PO4)3@C用作水系锌离子电池正极材料的研究

水系锌离子电池(AZIBs)是未来大型储能领域中具有吸引力的选择之一.但合适的用于锌离子存储的正极材料少之又少.本工作以NASICON结构的正极材料Na3V2(PO4)3(NVP)作为储锌正极材料,在高浓度的电解液中可以实现高效的Zn2+存储并展现出超长的循环性能.本研究采用简单的溶胶凝胶法制备出均匀碳包覆的NVP,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电等表征测试手段,分析NVP材料的结构、形貌和用作AZIBs正极时表现出的电化学性能.同时,本工作研究了不同浓度的电解液对电化学性能的影响.结果表明,电解液浓度提升后NVP材料可以展现出更高的容量存储、卓越的倍率性能和超长的循环寿命.在2000 mA/g的超高电流密度下循环1000圈之后,容量保持率仍为77.8％,并且在循环过程中材料的每圈库仑效率接近100％.此外,通过循环伏安法(CV)和恒电流间歇滴定法(GITT)进一步探索了 NVP电极的动力学过程并得出,NVP材料出色的电化学性能的表现归因于其稳定和开放的NASICON框架和优异的动力学行为.     

Synthesis of LiNi0.8Co0.2O2 cathode material through sintering in an air environment and electrochemical properties characterization

制备锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.2O₂通常需要在纯氧气气氛下进行烧结.本工作以硫酸镍,硫酸钴和氢氧化钠为原料,采用并流共沉淀法制备了高密度Ni_0.8Co_0.2(OH)₂前驱体,再采用高温固相反应法在空气中烧结制备了锂离子电池LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料.采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒流充放电测试(ECT),循环伏安(CV)与比表面积(BET)测试等方法对目标样品进行了表征,详细考察了烧结条件对材料结构,微观形貌及电化学性能的影响.结果表明,锂/(钴+镍)摩尔比为1.13∶1时,在管式炉中和空气气氛下于第一段烧结温度700 ℃保温9 h,于第二段烧结温度750 ℃保温12 h,合成的材料比表面积适中(0.78 m²/g),具有规则的六边形α-NaFeO₂层状结构,晶粒分布均匀,电化学性能最优.在0.5 C充放电倍率下和2.7~4.3 V电压范围内,其首次放电比容量达到153.0 mA·h/g,循环20次后放电比容量仍为150.7 mA·h/g,容量保持率达到98.5%,显示了优异的循环稳定性能,可用做高能量密度动力电池正极材料.     

铅碳电池充放电性能研究及失效分析

对铅碳电池和普通电池进行大电流放电性能测试、充电接受能力测试、高倍率部分荷电态(HRPSo C)循环测试和常规循环测试,分析铅碳电池和普通电池在不同工作模式下的失效模式,研究在不同工作模式下造成电池失效的主要原因。结果表明:铅碳电池具有良好的大电流充放电能力和突出的循环寿命优势;正极板失效,包括正极板栅腐蚀和正极铅膏泥化,是铅碳电池在循环测试中寿命终止的主要原因。