温度对空间用氢镍电池电化学性能的影响

以60 Ah氢镍电池为研究对象,研究了温度对电池电性能的影响. 结果表明,电池的放电容量、过充电率随着温度均呈先升后降趋势,最高放电容量可达63.68 Ah（-5 ^oC）,电池的适合涓流值及3天自放电率随着温度的升高呈增加趋势,电池的放电容量、过充电率、适合涓流值和自放电率与环境温度之间有近似的代数公式变化关系. -10 ^oC、80%放电深度（DOD）条件下循环3000次后,电池电性能无明显衰降;25 ^oC下循环550次,放电电压跌至0.8 V,电池失效. 结合相关参考文献结果及EIS试验分析可知,25 ^oC下电池循环性能迅速失效主要是由于高温下镍电极更易析氧和发生极板腐蚀,以及高温下镍极板更易粉化所致.     

功率型锂离子电池负极材料TiO2/石墨烯的制备及其电化学性能研究

采用无表面活性剂回流法制备了蜂窝状TiO2/石墨烯(GNs)复合材料.扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明,TiO2颗粒约5～10 nm,均匀地分散在石墨烯的表面.锂电池测试显示,1C充电容量稳定在240.1 mAh.g-1;30C充电容量为169.5 mAh.g-1;当电流调回1C时,其充电容量仍可完全恢复(241.7 mAh.g-1);10C 300周期循环电极容量保持率为89.8%.     

锂离子电池片状四氧化三钴负极的合成及改性

采用液相沉淀法结合低温固相热解法合成了锂离子电池片状Co3O4负极.通过X射线粉体衍射(XRD)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积分析、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电等表征手段,发现该Co3O4为立方相,结晶完整且无杂质,由直径为1.5-3.0μm、厚度约为100-300 nm的不规则片状颗粒组成,比表面积约为30.5 m2·g-1;其比容量高且容量保持率好,在0.1C倍率下,首次放电容量高达1444.5 mAh·g-1,50次循环后充电容量仍大于1100.0 mAh·g-1;但在高倍率(1C)下,50次循环后充电容量保持率仅为75.3%,倍率性能一般.故采用碳纳米管(CNTs)掺杂改性,结果表明:在1C倍率下,70次循环后复合材料充电容量保持率为96.3%;在2C倍率下,50次循环后充电容量保持率仍高达97.0%,倍率性能显著提升.     

碳包覆Li_3VO_4作为锂离子电池负极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成碳包覆Li3VO4复合材料(Li3VO4/C),通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)对其进行了表征,探究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,该材料具有良好的循环性能和优异的倍率性能。在1.25 C(1 C=400 m Ah/g)的电流密度下,其首次充电比容量为199.6 m Ah/g,循环150次后,其容量保持率为89.2%。此外,在充放电倍率分别为0.5、1、2、5、10 C时,其充电比容量分别为228.7、202、180.5、149.9、116.6 m Ah/g。     

Al掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的性能

尖晶石LiMn2O4作为锂离子电池正极可大电流放电,且成本低、环境友好.采用溶胶-凝胶法制备尖晶石LiMn2O4及Al掺杂材料.使用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察材料结构与形貌.结果表明,复合材料颗粒尺寸300-500 nm,呈类球形.电化学恒流充放电测试表明,Al掺杂尖晶石LiMn2O4电极的循环性明显提高,Al掺杂5%LiMn2O4(by mass,下同)正极在1C倍率充放电100周期循环后的容量保持率为98.2%,1C倍率充电、5C倍率放电下,100周期循环后其容量保持率为99.0%,表现出较优的电化学循环性能.     

Na3V2(PO4)2O2F钠离子电池正极材料的水热法制备及性能

采用水热法制备了Na_3V_2(PO_4)_2O_2F (NVPOF)钠离子电池正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示,纯相NVPOF形貌规则,呈长1～3μm、宽300 nm～1μm、长宽比为2～3的四棱柱形貌。NVPOF具有2对平稳的充放电平台,在0.2C和2C电流密度下,放电比容量达到124.2和70.5 m Ah·g~(-1),经100次循环后,放电比容量仍有105.8和59.6 m Ah·g~(-1),容量保持率达到85.2%和84.5%,库仑效率基本在97%以上,且低温(0℃)电化学性能也有不错的表现。经还原氧化石墨烯(r GO)包覆提高电子电导率,NVPOF@r GO在0.5C和2C的室温放电比容量高达124.4和88.4 m Ah·g~(-1),且2C倍率下循环200圈后的比容量仍有78.7 m Ah·g~(-1),容量保持率高达89%,库仑效率始终保持在99%左右,显示出优异的倍率和循环性能。     

铁对快凝稀土系贮氢合金AB5.6微观结构和电化学性能的影响

采用单辊快甩凝固技术制备了过化学计量比稀土系贮氢合金La(NiMn)5.6-xFex (x=0～0.5),研究了Fe及快淬速度对合金电极性能及微观结构的影响. 结果表明,过化学计量比快淬合金的相结构均为过饱和CaCu5单相,且随Fe的增多,合金晶胞体积基本呈线性增加,放电平台压力值递减,合金电极的放电容量增大且电极循环稳定性得到有效提高;当x≥0.4时,合金最大放电容量为341 mAh·g-1,经200次循环后电极容量保持率大于96.2%,1C和2C放电时的HRD分别为88%～89.8%和62%～70%. 不同淬速条件下合金凝固组织形貌和晶态存在明显差别,淬速对合金的电极性能有明显影响;当x=0.3,淬速为10 m·s-1时,合金电极有良好的综合电化学性能.     

氮掺杂碳磷锂离子电池复合负极材料的制备及电化学性能

以商业化的活性碳作为碳基体, 三聚氰胺作为氮源, 采用沉积法合成了N掺杂的碳磷复合材料. 材料的物性表征和电化学测试结果表明, 磷纳米球形颗粒均匀分散在氮掺杂的活性碳上, 有效增加了与电解液的接触面积, 同时P—C键的存在能稳定材料的结构, 当三聚氰胺的添加量为10%(质量分数)时, 氮掺杂的碳磷复合材料在室温及0.1C倍率首次充电比容量为2282.2 mA·h·g ^-1, 循环100次后充电比容量保持率为92.5%, 在5C倍率下首次充电比容量达到624.6 mA·h·g ^-1. 该复合材料在-10 ℃, 0.1C倍率下充电比容量为1128.2 mA·h·g ^-1, 在55 ℃, 0.1C倍率下首次充电比容量达到2060.5 mA·h·g ^-1, 表现出较好的电化学性能.     

MO@AB_5(M=Fe,Cu)复合材料的低温水热法制备及其电化学性能

采用低温水热法一步制备出氧化物MO(M=Cu,Fe)与储氢合金La Ni_(3.81)Mn_(0.30)Co_(0.79)Al_(0.10)(AB_5合金)的复合材料.低温水热处理对合金的晶体结构没有影响,SEM-EDS照片显示氧化物均匀附着在合金颗粒表面.合金电极的电化学测试表明,Fe_2O_3@AB_5电极的最大放电容量为332.70 m Ah/g,Cu O@AB_5电极为342.61 m Ah/g,均大于未经处理的AB_5合金电极的323.62 m Ah/g.在1 500 m A/g的放电电流下,Fe_2O_3@AB_5电极和Cu O@AB_5电极的高倍率放电(HRD)分别比未处理的合金电极高13.61%和6.63%.在充放电循环250周期后,电极的容量保持率分别为S_(250)(Fe_2O_3@AB5)=63.17%,S250(Cu O@AB_5)=47.81%,S_(250)(AB_5)=61.33%.复合材料电极电化学性能改善的原因可能是生长在储氢合金表面的过渡金属氧化物具有催化活性并参与了电极充放电反应时的氧化还原反应.     

电沉积法制备Sn-Co-C锂离子电池负极材料

本文分别采用柠檬酸和EDTA作为络合剂在CoCl2,SnCl4溶液中用电沉积方法制备Sn-Co合金电极,然后在相同条件下在镀液中加入硬碳制备Sn-Co-C复合电极.充放电测试结果显示EDTA作为络合剂时镀层循环性能明显好于柠檬酸,且比容量也较高.Sn-Co合金电极循环30次比容量保持率达91.6%,加入硬碳的Sn-Co-C复合电极比容量及循环性能较之Sn-Co合金电极都有了较大提高.电子探针结果表明EDTA作为络合剂的Sn-Co-C镀层中Sn、Co、C原子比例分别为61.8401%,22.3788%,12.5409%.SEM观察Sn-Co-C镀层表面为稳定的球状结构.     

40Ah H_2/Ni空间储能电源充放电特性研究

组装40Ah氢镍电池,研究该空间储能电源充放电性能.结果表明,在环境温度0～10℃之间电池放电容量最高(达50A·h),放电过程电池温度升高10℃,过放电后,电池电压降至-0.2V左右,电池温度逐升,过充电时,电池电压先升后降,温度激升;该电池以57%DOD(depth of discharge)充放电,经循环2350次,放电电压仍可稳定于1.2V,电池电性能无减.     

聚1-氨基蒽醌在二次锂电池正极材料中的应用

采用化学方法合成聚1-氨基蒽醌并用于二次锂电池正极材料,通过红外光谱、扫描电镜、粒度测试、循环伏安以及充放电测试等方法对材料的官能团结构、微观形貌、颗粒大小以及电化学性能等进行了研究与分析.实验表明,与金属锂组成二次锂电池后,聚1-氨基蒽醌达到了218.3 mAh•g－1的首次放电容量,经过25次循环后仍可保持较高的充放电效率.由于材料具有较高的能量密度且不含对环境有污染的元素S,因此是二次锂电池非常有希望的正极材料.     

Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM(1-x)PO4(1 ≥x≥0) Compounds

Olivine-type LiFePO4 appears to be the best candidate for large size Lithium ion batteries compared with conventional cathode materials such as LiCoO2, LiNiO2 and LiMnO4 based on cost,environmental benign and safety. In addition, LiFePO4 has a large theoretical capacity of 170 mAhg-1, good cycle stability, and a flat discharge potential of 3.4V versus Li/Li+. However, its low ionic/electronic conductivity limits the electrochemical prosperities of this material, especially its rate capability. Many efforts have been devoted to increase and optimize the conductivity of LiFePO4 besides minimizing the particle size and making an intimate carbon coating around the particles, though it is not the way to change intrinsically the electrical conductivity of LiFePO4.In this research, LiFePO4 was synthesized by solid-state reaction. A discharge capacity of around 110mAhg-1 was achieved under a low current density of 17mAg-1 at room temperature. In order to compounds were prepared, respectively. As an example, LiFe0.9Ti0.1PO4 had the same XRD pattern as LiFePO4 but more developed crystalline intensity. The charge-discharge capacities of LiFe0.9Ti 0.1PO4 at the first cycle were 134mAhg-1 and 129 mAhg-1, respectively. The efficiency of charge-discharge was larger than 96%. A reversible capacity of 110 mAhg-1 was obtained after 20cycles and the capacity retention was over 85%. Moreover, the discharge voltage flat was maintained at 3.4V verse Li/Li+ after the first cycle. At even higher rates, it also exhibited good electrochemical performances.     

Ordered porous carbon with tailored pore size for electrochemical hydrogen storage application

Ordered porous carbon with tailored pore size represents an innovative concept in electrochemical hydrogen storage. This work deals with physical characteristics and electrochemical hydrogen storage behavior of the ordered porous carbons with well-tailored pore size, synthesized by a replica technique using hexagonal mesoporous silica as templates. By using a mixture of two surfactants (HTAB and C16EO8) at different ratios, it is possible to control the wall thickness of silica and, consequently, the pore diameter of carbons within a narrow range of 2.1-2.8 nm. In addition, highly developed ultramicroporosity (pore size smaller than 0.7 nm), which plays a predominant role in hydrogen storage, can be produced in the ordered porous carbons. A discharge capacity of up to 527 mAh/g (corresponding to 1.95 wt % hydrogen storage) has been achieved in 6 M KOH for the ordered porous carbon. Furthermore, the ordered porous carbons also possess excellent capacity retainability after charge-discharge cycles and rate capability.     

Sn-Co-M-C(M = Zn,Fe)负极材料的制备及性能研究

以金属氧化物和蔗糖为原料,经混合球磨,高温碳热还原制备Sn-Co-M-C(M = Zn, Fe)复合负极材料. 采用XRD、SEM测试样品结构、观察样品形貌. 电化学性能测试表明,Sn-Co-Zn-C电极其首次嵌锂比容量571 mAh.g^-1,45次循环后其比容量369 mAh.g^-1,其比容量、循环寿命好.     

Mg、Ti离子复合掺杂改性磷酸铁锂正极材料及其电池性能

在氮气气氛下采用高温固相方法, 合成了Mg、Ti 离子复合掺杂改性的锂离子电池正极材料(Li_0.98Mg_0.01)(Fe_0.98Ti_0.01)PO₄/C, 并通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和充放电循环对材料进行性能表征. 测试结果表明, 复合离子掺杂可显著改善材料的电化学性能, 模拟电池在0.2C和1C倍率下的放电比容量分别为154.7 和146.9 mAh·g^-1. 以此复合掺杂样品为正极材料组装60 Ah动力电池, 其3C倍率放电容量仍保持为1C倍率放电容量的100%; 低温0 和-20 °C测试条件下, 动力电池放电容量分别保持为常温初始放电容量的89.7%和63.1%; 在常温1C/1C充放电条件下, 经过2000次循环后, 电池容量依然保持为初始放电容量的89%, 显示出优良的倍率放电性能和循环性能. 研究结果表明, Mg、Ti 离子复合掺杂改性的磷酸铁锂正极材料及其电池具有优良的放电性能和循环稳定性, 可广泛应用于电动(或混合动力)汽车和储能电池系统.     

壳聚糖单体溶胶凝胶煅烧合成LiFePO4/C正极

本文以壳聚糖单体为碳源兼凝胶剂,利用溶胶-凝胶煅烧合成了锂离子电池LiFePO₄/C正极材料,使用XRD和SEM对合成的材料进行表征. 用恒电流充放电测试了LiFePO₄/C电极的电化学性能,当壳聚糖单体与LiFePO4摩尔比为1:1.2时,600 ^oC煅烧的LiFePO4/C电极性能最佳,其粒径分布均匀（200 ～ 400 nm）,该电极0.2C倍率放电比容量为155 mAh.g^-1,30周期循环放电比容量仍保持152 mAh.g^-1,库仑效率为97.9 %.     

石墨烯/多孔纳米硅负极的电化学性能

采用酸浸蚀Al-Si合金的方法制备了多孔纳米Si,并用其制作以石墨烯为导电材料的石墨烯/多孔纳米Si负极. SEM和TEM的分析表明两者混合均匀. 作为锂离子电池的负极,该电极在1 mol•L^-1 LiPF₆/EC(碳酸乙烯酯):DMC(碳酸二甲酯) = 1:1(by volume) + 1.5%(by mass)VC(碳酸亚乙烯酯)溶液中、0.5 A•g^-1电流密度下,第120周循环的放电比容量为1842.6 mAh•g^-1,充放电效率为98.6%. 石墨烯的加入不仅提高了电极的导电性,而且减缓了充放电过程中电极多孔纳米结构的衰变.     

SnO_2/corncob-derived activated carbon nanohybrid as an anode material for lithium-ion batteries

A facile synthesis of Sn O2/corncob-derived activated carbon(CAC) composite was proposed,and the CAC used here has high specific surface area(over 3000 m2/g) and ample oxygen-containing functional groups.The microstructures and morphology as well as electrochemical performance of the Sn O2/CAC composites were investigated by X-ray diffraction,scanning electron microscopy,transmission electron microscopy and relevant electrochemical characterization. The results show that the mass ratios of Sn O2 to CAC have a significant effect on the structures and properties of the composites. The sample with 34% Sn O2 delivered a capacity of 879.8 m Ah/g in the first reversible cycle and maintained at 634.0 m Ah/g(72.1% retention of the initial reversible capacity) after 100 cycles at a current density of 200 m A/g. After 60 cycles at different specific currents from 200 to 2000 m A/g,the reversible specific capacity was still maintained at 632.8 m Ah/g at a current density of 200 m A/g. These results indicate that SnO 2/CAC can be a desirable alternative anode material for lithium ion batteries.