LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/石墨烯)热电池电性能研究

通过水热法合成制备了MnO_2/G复合材料,采用粉末压制工艺成功制备了LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/G)单体电池,利用XRD、DTA分析了MnO_2/G复合材料的结构及其与硝酸盐电解质的兼容性,采用恒流和脉冲两种放电模式研究了单体电池的电性能,并分析了放电温度和电流密度对电性能的影响。测试结果表明:温度和电流密度对电性能影响很大,在350℃测试温度下,放电平台比较平稳,有最高的放电容量;在30 mA/cm~2电流密度下,放电过程中有高且平稳的放电平台,平台电压截止2.0 V时,比容量达到639.5 mAh/g;该电池有较好的抗脉冲性能。     

过氧化银电极制备和电性能研究

采用涂布法制备厚度0.2 mm的薄型过氧化银(AgO)电极,采用化学滴定和扫描电镜(SEM)对电极材料的组成和形貌进行表征,并探索了最佳的浆料配比和电极制备工艺。采用该电极组装锌银电池单体进行电性能测试,结果表明单体放电性能能够满足一般锌银电池的放电要求,在2 A放电电流(5 mA/cm~2)下,平均电压在1.5 V以上。在100 A脉冲放电电流(264 mA/cm~2)下,电压不小于1.172 V,显示出良好的倍率放电性能。     

MnO_2/石墨烯水热合成及其在热电池中的应用

采用水热法合成了MnO_2/石墨烯复合材料,利用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)研究了反应物浓度对MnO_2/石墨烯产物形貌、结构、组成的影响;同时将MnO_2/石墨烯作为正极材料制备成单体热电池,进行脉冲放电曲线的测试。测试结果表明:随着反应体系中锰源浓度的降低,产物晶相结构发生了较大变化,由δ-MnO_2变成了α-MnO_2,产物形貌由花球式结构变成了纳米棒式结构。单体电池以10 m A/cm2,其间加以200 m A/cm2电流脉冲放电时,初始放电电压为3.192 V,放电过程中有高且平稳的放电平台;初始放电时电池内阻为3.63Ω,随着放电深度的增加,电池内阻呈现先减小后增加的变化趋势。     

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。     

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。     

AA型Li/FeS_2电池的制备及安全性能

制备了AA型Li/FeS2电池.在没有正温度系数(PTC)热敏电阻保护的情况下以1 000 mA电流对电池进行充电,电池的电压达到16.3 v,温度约为152℃.以45 mA电流对电池进行过放电,电压降至-5.5 V后趋于平稳,温度达到约85℃.Li/FeS2电池在充电或过放电的情况下具有较好的安全性能.     

热电池用正极-电解质一体化复合薄膜的制备及性能研究

面向新一代小型化轻量化武器装备对热电池电源的实际需求,通过流延涂布工艺制备了正极-电解质一体化复合薄膜极片.所制备的一体化薄膜具有良好的机械强度,极片厚度仅为180 mm,远小于传统粉末压片工艺制得极片的厚度.将一体化薄膜极片与锂硼负极组装成单体电池进行放电,放电结果表明,在100 mA/cm2的电流密度下,450℃时...     

百瓦级一体式再生燃料电池堆研究

对百瓦级一体式再生燃料电池堆(URFC)的电性能和燃料电池(FC)/水电解(W E)双模式循环稳定性进行测试研究。所研制的百瓦级URFC电池堆双模式工作电性能优良,循环性能稳定。燃料电池模式工作条件下:电流密度为500 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.789 V,输出功率236 W;电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.681 V,输出功率409 W。水电解模式工作条件下:电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压1.628V,产生标准状态下氢气的耗能量为4.26 kW h/m 3。电流密度为500 mA/cm 2时,URFC电池堆充放电循环电压效率为51.5%。单体电池电压方差和计算结果表明,在工作电流密度0～400 mA/cm 2的窗口区间内,单体电池电压具有相对最好的均匀一致性。在100 h/20次的FC/WE双模式循环试验中,URFC电池堆性能衰减平均为1.70%。     

新型Li-FeS2电池的研制

采用化学方法制备了Li-FeS2电池的正极材料FeS2,在一定的加热制度下对其进行了热处理。分析热处理前后FeS2的XRD图谱,给出了晶胞参数,发现(111)(220)(200)面的半高宽(FWHM)变大。成功地制作了R 123 A型Li-FeS2电池。考察了用热处理前后FeS2制作的Li-FeS2电池在不同放电制度下的放电性能:在恒流放电和恒阻放电时,无论大电流(1 000 mA)放电、小电流(45 mA)放电时还是恒阻43 Ω放电、恒阻3.9 Ω放电时,热处理后的电池的放电容量比热处理前的放电容量要大许多。而且热处理后的电池其放电曲线要平滑许多。     

黄铁矿薄膜电极在热电池中的应用

在不锈钢片上电镀一层铁膜,再把镀铁薄膜与S密封于石英玻璃管中并在400℃温度下进行热处理使Fe薄膜转化为硫化铁薄膜,应用X射线衍射(XRD)仪分析证明转化膜为黄铁矿结构,能谱仪测试得到样品S/Fe的比率为2.0。并把样品组成单体热电池,此热电池可以在500～750mA/cm2电流密度范围内进行单体电池放电,放电容量达147.0mAh/(cm2·mm)以上。     

Al_2O_3包覆正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用高温固相法制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用三氧化二铝(Al_2O_3)进行表面包覆改性。通过XRD、SEM对材料晶体结构、形貌进行分析,用恒流充放电和循环伏安等对材料进行测试。Al_2O_3包覆的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料具有典型的空间群,为R-3m的六方层状α-Na Fe O2结构。以0.2 C在2.5~4.3 V循环,Al_2O_3包覆量为1%的材料电化学性能最好,首次放电比容量可达145.7 m Ah/g,第30次循环的容量保持率为94.0%,比未包覆Al_2O_3材料在相同条件下的放电比容量提高了6.3%。     

合成温度对LiNi1/3Co1/3Mn1/33O2结构和电化学性能的影响

采用高温固相法合成了层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子正极材料,研究了合成温度及合成时间对材料结构(包括Li-Ni阳离子混排)以及电化学性能的影响。实验结果表明975℃7 h合成的样品具有最好的电化学性能,在0.1 C时2.5～4.3 V间,其首次充放电比容量分别为173.7、149 mAh/g,前10周容量保持95%。精修结果表明所得材料存在Li-Ni阳离子混排,Li层中有5%的位置被Ni所占据。     

LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2表面混合修饰的改性研究

用Li2MnO3和还原氧化石墨烯(rGO)对Li Mn1/3Ni1/3Co1/3O2进行表面修饰。Li2MnO3和rGO修饰可改善样品的电化学性能,其中3%Li2MnO3+3%rGO混合修饰样品以1.0 C在2.5~4.4 V充放电,首次放电比容量为159.2 m Ah/g,循环40次的容量保持率为95.0%。     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

Random-Site Cation Ordering and Dielectric Properties of PbMg1/3Nb2/3O3-PbSc1/2Nb1/2O3

(1 ? x)PbMg_1/3Nb_2/3O₃-(x)PbSc_1/2Nb_1/2O₃ (PMN-PSN) solid solution crystals have been grown by the flux method in the whole concentration range. X-ray supercell reflections due to B-cation ordering were observed for as-grown crystals from the 0.1 ≤ x ≤ 0.65 compositional range. Though the ordered domains are rather large (～50 nm) the relaxor-like dielectric behavior is observed for compositions with x < 0.6. The diffusion of the dielectric permittivity maximum in as-grown crystals is the lowest at x = 0.6 and increases towards the end members of solid solution. Such behavior is explained within a Bragg-Williams approach by employing the random layer model. At x ～ 0.6 the excitation energy determined from the Vogel-Fulcher relation exhibits a jump which we regard to changing the kind of the polar regions from PbMg_1/3Nb_2/3O₃ to PbSc_1/2Nb_1/2O₃ related type.     

喷雾干燥法合成(LiFe_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)PO_4/C及其电化学性能

以柠檬酸铁、乙酸锰、乙酸钴和磷酸二氢锂为原料,采用喷雾干燥法制备LiFe_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)PO_4/C正极材料。采用X射线衍射(XRD),扫面电镜(SEM)以及电化学测试对合成材料进行表征。结果表明,在700℃下焙烧16h合成的LiFe_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)PO_4/C为结晶良好的橄榄石型结构,颗粒呈球形,球径在0.5-5μm之间。该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量为128.3mAh/g,同时具有良好的倍率性能。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研究进展

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料能够充分发挥Ni、Co、Mn三者之间的协同作用,具有比容量高、循环性能好和热稳定性可靠的优点,是最有可能取代LiCoO2的正极材料之一.综述了有关LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2制备和改性方法的最新情况.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的蔗糖改性研究

首次采用一种固相自引发基团置换反应法制备了蔗糖改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)技术对产物的结构和形貌进行了表征,同时对其电化学性能进行了检测.结果表明,在前驱体中加入少量的蔗糖可以有效改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的微观结构和电化学性能.在3～4.3 V的充放电电压区间内.添加质量分数3%蔗糖所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料显示出最高的初始放电比容量0.1 C达到183 mAh/g.     

层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-xClx的合成及性能

以溶胶-凝胶法制备氯阴离子掺杂型正极材料LiNi1/3 Co1/3Mn1/3 O2-xClx(x=0、0.05、0.10和0.15).用TG/DTG测试分析了材料的相形成过程.XRD分析结果表明:在空气气氛中以850℃煅烧20 h制备的材料,具有良好的六方单相层状结构.电化学性能测试结果表明:掺杂抑制了高电压区域的相变过程,提高了材料的可逆性;x=0.10的样品具有良好的循环性能和倍率性能,在2.0～4.6V循环,0.15 C、1.00 C首次放电比容量分别为198.7 mAh/g、166.4 mAh/g,第25次0.15 C循环的放电比容量为197.9 mAh/g.