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。     

复合酸掺杂聚苯胺正极材料的制备及性能

以苯胺为单体,硫酸和磺基水杨酸进行复合掺杂,电化学聚合导电聚苯胺,采用正交设计优化聚苯胺正极材料的制备工艺。采用X射线衍射、傅里叶红外光谱对导电聚苯胺电极进行了研究与表征,结果表明大分子基团的加入进一步增大了聚苯胺分子链的离域程度,提高了导电性;采用扫描电镜,电化学测试以及组成电池放电对电极表征,结果表明聚苯胺正极的最佳制备工艺条件为添加12%(质量分数)的二氧化锰,导电剂使用碳纳米管,电极制作方式采用包网模式,压制电极的压力为12 MPa,与镁合金组成海水电池,以25 mA/cm2恒电流放电,比能量为108 mWh/g。聚苯胺与二氧化锰复合使得电极的放电性能得到显著提高,电极放电比能量与氯化银电极持平。     

锂硫电池硫-导电炭黑复合正极材料的研究

采用富含微孔的导电炭黑BP2000和无孔导电炭黑VXC72作为导电载体材料,分别与单质硫进行复合制备硫-导电炭黑复合材料,研究微孔孔隙对硫-导电炭黑复合材料电化学性能的影响。通过扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射光谱法(XRD)、低温氮气吸附法对该材料进行了结构表征,利用循环伏安扫描和恒电流充放电技术对复合材料的电化学性能进行了测试。结果表明:硫与导电炭黑复合后,能较好地改善单质硫的导电性和电化学性能,具有高比表面积微孔结构的炭黑BP2000因其高吸附性可限制聚硫离子的溶解和扩散,表现出较高的比容量和较好的大电流充放电能力。样品S/BP2000在100 mA/g充放电时,首周放电比容量达1 274.4 mAh/g,硫的利用率达到了76.1%;在1 600mA/g的大电流密度充放电时,其放电容量明显高于S/VXC72与单质硫电极,并表现出较好的倍率性能;经过120次循环后充放电效率保持在99.1%,较之普通硫电极其电化学性能得到显著改善。     

改性活性炭/AB_5合金复合材料的电化学储氢性能

分别采用球磨法、液相还原法和水热法在活性炭(AC)中引入金属镍,将改性后的活性炭与AB5型储氢合金组成复合材料。恒电流充放电测试表明,水热法改性活性炭/AB5合金(质量分数90%)制成的复合材料表现出最佳的电化学储氢性能,当改性活性炭含20%金属镍时,复合电极的0.2 C比容量达到316 m Ah/g,且大电流放电性能明显优于AB5合金电极。     

烧结工艺对Li_4Ti_5O_(12)改性材料电性能及综合性能影响

采用Mg~(2+)离子掺杂和碳包覆对Li_4Ti_5O_(12)(LTO)锂离子电池负极材料进行改性,研究了不同烧结温度对LTO导电性及综合性能的影响。采用XRD、SEM和循环伏安等测试手段,表征了不同掺杂和不同烧结温度对LTO结构和电化学性能的影响。结果表明:掺杂3%的Mg~(2+)同时加入质量分数为0.5%的无机碳源和10%的有机碳源时,材料在800℃下烧结12 h性能最佳;改性后明显降低了LTO的电荷转移阻抗,与纯相的LTO相比,改性后的材料倍率性能及其他综合性能都有很大的提高。0.2 C倍率条件下首次放电比容量为173 mAh/g,10 C倍率条件下放电比容量为104 mAh/g。     

CoO作为电极材料的可能性

以烧结Ni(OH)2为对电极,以Inco Ni粉为导电剂,对CoO作为电极材料使用时的电化学性能进行了测试和分析。结果表明:CoO在室温时的放电容量远高于镉-镍电池中的CdO和氢-镍电池中的商业化AB5贮氢合金,且受温度影响不大,充放电循环稳定性较好。不足之处是其放电电压平台较低,在充放电循环时,放电容量有波动。     

表层涂炭AB_5电极的电化学性能

以泡沫镍为集流体,AB5合金和活性炭分别配制浆料,分层涂浆制备表层涂炭的AB5电极。用恒流充放电、电化学阻抗、线性极化和循环伏安等测试对电极进行分析。表层涂炭可改善AB5电极的电化学性能,以0.2 C在1.0~1.5 V充放电,放电比容量为292.6 mAh/g,循环100次的容量保持率为95.90%,以1 500 mAh/g的电流放电时,高倍率放电性能为82.5%,相比于未表层涂炭的AB5电极,分别提高了1.6 mAh/g、5.52%和20.92%。     

钴及其化合物对镍电极放电容量和循环寿命的影响

研究了钴及几种钴化合物对泡沫式镍电极电化学性能的影响。实验表明 ,钴及钴化合物添加剂能明显提高镍电极的放电比容量和 1C循环寿命 ,其中添加金属钴粉能使镍电极在大电流充放电循环中保持较好的容量稳定性。添加乙酸钴镍电极 1C循环容量最高并具有好的循环稳定性。钴添加剂的作用主要是因为镍电极在充电活化时不可逆地形成导电性能良好的CoOOH ,增加了镍电极的导电性     

降低MH-Ni电池中储氢合金使用量的新方法

提出了一种降低金属氢化物-镍(MH-Ni)电池中AB5合金使用量的新方法,即采用CoOOH包覆的氢氧化镍,从而完全消除金属氢化物(MH)电极中的放电储备容量.充放电测试结果表明,消除放电储备容量有利于电池的0.2 C充电、大电流放电和循环性能,尤其是在MH电极的剩余容量明显降低后.因此,在保持电池性能的同时AB5合金的...     

添加Co3O4的AB5型贮氢合金的电化学性能

用恒流充放电、循环伏安、线性极化及交流阻抗等方法,研究了Co3O4对AB5型贮氢合金电极电化学性能的影响。掺杂电极更容易活化,在电压1.15 V处出现二次放电平台,与空白电极相比,添加5%与10%Co3O4电极的0.2C最大放电比容量分别提高21.2 mAh/g和36.0 mAh/g;掺杂电极的循环稳定性较好,添加5%与10%Co3O4电极第100次循环的容量保持率分别为95.73%和97.37%。电化学性能提高是因为部分Co3O4在碱性电解液中发生Co-Co(OH)2可逆氧化还原。Co3O4提高了电极表面的催化活性,降低了电荷转移电阻;适量添加Co3O4,有利于提高合金电极的大电流放电能力。     

锂离子电池/电化学电容器用AC承载Li_4Ti_5P_(12)材料

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结合成了一种混合储能材料Li_4Ti_5P_(12)/AC.通过溶胶-凝胶的实验条件优化,并在惰性气氛保护下800℃、16 h烧结得到产物,经扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)分析得知,产物为纯相尖晶石结构,Li_4Ti_5P_(12)晶体为纳米级微晶.随着Li_4Ti_5P_(12)含量的降低,复合材料的大倍率充放电性能有明显提高,3C充放电时,放电比容量可达到160 mAh/g,其充放电机制包含两个过程,其一为活性炭的双电层充放电过程,另一个为LTO的锂离子嵌入/放出过程.     

锂源过量对固相合成Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响

以Li_2CO_3和TiO_2为原料,固相法合成了不同Li_2CO_3过量的Li_4Ti_5O_(12)(简称LTO),通过X射线衍射法(XRD)对LTO相和残余TiO_2相的定量分析计算了合成纯的LTO所需Li_2CO_3原料过量程度.Li_2CO_3过量起到两方面的作用:(1)补充高温合成LTO过程中所挥发的锂,从而减少TiO_2含量;(2)造成一些Li+进入LTO晶格取代部分Ti~(4+),使得LTO的电导率增加,过多的取代量会降低LTO的比容量.这两种作用决定了Li_2CO_3过量对LTO的充放电性能具有显著影响,综合结果表明,Li_2CO_3过量5%所制备LITO具有最佳电化学储锂性能.     

CNTs含量对AB5型贮氢合金性能的影响

采用机械球磨法制备出不同碳纳米管(CNTs)含量的AB5型贮氢合金.研究了CNTs含量对贮氢合金的微观结构及电化学性能的影响.结果发现:CNTs的加入改善了贮氢合金的性能.含15%CNTs的贮氢合金的首次放电比容量达到了311 mAh/g,比AB5合金提高了21%;200次循环后,放电比容量仍有280 mAh/g.     

纳米碳纤维在化学电源中的应用

作为一种新型碳基纳米材料,纳米碳纤维由于具有优异物理化学性能和可控微结构受到越来越多研究者的重视.对纳米碳纤维发现、纳米碳纤维制备和结构性能进行了论述,重点对纳米碳纤维在化学电源领域,包括在锂离子电池、燃料电池和超级电容器上的应用进行了分析和综述.     

正极材料高温热处理后锂硫电池电气性能变化

采用多壁碳纳米管(MWCNT)、气相生长碳纤维(VGCF)、活性炭(AC)为单质硫的载体,通过高温热处理的方法制备锂硫电池用S/C正极材料。通过对所得材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、热重分析、恒流充放电及循环伏安测试等对材料的结构及电气性能进行分析。研究发现,锂硫电池的放电比容量及循环性能受碳材料的影响较大,其中S/VGCF复合材料的电化学性能较好,当以0.1 C的电流在1.5~3.0 V进行充放电时,其首次和第100次循环的放电比容量分别为1 205.62、613.18 m Ah/g。     

Growth mode of CNFs on substrates by using the sputtering method

Carbon nanoflakes (CNFs) were grown on Si substrates at different substrate temperatures by radio frequency magnetron sputtering. The changes in the shape of CNFs caused by the substrate temperature and the places of CNF growth in the substrate were investigated. The adhesion of carbon materials to the substrate and the growth of crystallized flake‐like structures were found to be dependent on the substrate temperature. At a substrate temperature lower than 550 °C, no material was deposited on the substrate. At a substrate temperature higher than 600 °C, flake‐like carbon microstructures were grown. Therefore, only when the substrate temperature is higher than the crystallization temperature, the adhesion of carbon materials takes place and the CNF grows two dimensionally. In addition, it is suspected that CNF grows selectively in the direction of the greatest supply of sputtered particles. This selective growth is an intrinsic growth mode in the bipolar sputtering method. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Multi-dimensional carbon nanofibers for supercapacitor electrodes

Four different types of porous carbon nanofibers (CNFs), plain, hollow, multi-channel (MC), and hollowed MC, were fabricated using coaxial electrospinning and thermal treatment for supercapacitor electrodes. The influence of the porosity on the specific surface area (SSA), pore volumes, and electrochemical propoerties of porous CNFs were investigated. The comparisons of their properties are a valuable work with same methods, becuase electrochemical performances are depending on the measurement conditions. Among them, the hollowed MC CNF structure was indicated the highest SSA and pore volumes. In addition, their hybrid structures with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were analyzed in therms of their porosity, SSA, and electrochemical properties for supercapacitors (specific capacitance and long-term cycling). These hybrid structures can improve overall porosity and electrochemical propoerties due to the extra mesoporous structures formed by entangling MWCNTs. In conclusion, these porous CNFs have a promising potential for various fields which need high porosity and SSA, and can be used as the platforms for catalysts, sensors, or energy devices.     

三种LTO磁头性能分析与比较

由惠普、IBM和希捷公司共同开发的线性磁带开放技术(LTO),自问市10周年以来,其驱动器发货量现已超过330万件,是现在服务器储存市场的主流产品。LTO制式产品的前三代产品均采用各向异性磁电阻磁头,本文详细地研究了三代LTO磁头的设计和关键功能参数,结果表明,写线圈的多种设计均能满足产品要求,磁电阻材料NiFe和偏转磁场材料CoZrMo的厚度是影响磁头性能的主要因素,磁头的性能随磁电阻材料NiFe的厚度的减小会有所下降。