锂离子电池新型正极材料xLiF-(Ni_(1/6)Co_(1/6)Mn_(4/6))_3O_4的制备及电化学性能研究

采用高能球磨法通过不同球磨时间制备xLiF-(Ni_(1/6)Co_(1/6)Mn_(4/6))_3O_4新型正极材料,并对材料进行石墨烯复合改性,提高其性能。结合X-射线衍射、扫描电镜、电化学性能测试和X-射线电子能谱对所制备的正极材料性能进行表征。结果表明,球磨24h的产物的放电比容量最高,为157. 3mAh·g~(-1)。此外,正极材料添加石墨烯能改善其电化学性能,当石墨烯复合量为20%,在室温、0. 05C(1C=250mAh·g~(-1))、1. 5～4. 8V下,材料首圈的放电比容量为235mAh·g~(-1),相较于无石墨烯的材料,在1C和5C倍率下,放电比容量分别提高到151和114 m Ah·g~(-1)。文中还分析了正极材料放电容量随截止电压的变化,确定了复合正极材料在高电压下有获得更高放电容量的潜力。     

类凝胶法制备锂离子二次电池正极材料镍钴酸锂

以LiOH.H2O,Ni(NO3)2,6H2O,Co(NO3)2.6H2O,NH3.H2O为原料,在不同条件下以类凝胶法制备层状化合物LiNixCo1-xO2,并以此作正极材料进行电化学测试,结果表明,首次充电比容量达192mAh/g,首次放电比容量达140mAh/g,循环22次后其放电比容量保持在119mAh/g。     

外掺Y2O3对镍氢电池正极高温性能的影响

研究了外掺Y2O3对镍氢电池镍正极高温性能的影响. 通常镍正极在高温下放电比容量会骤然降低, 为了提高其高温性能, 进行了球型Ni(OH)2外掺不同比例Y2O3的实验, 对压制的镍电极在不同温度下的充放电情况进行了细致的研究. 研究发现外掺Y2O3的球型Ni(OH)2电极比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量在高温下要高出很多, 在0.2 C充放电情况下外掺1%是最佳比例, 它比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量要高出35%以上, 在1 C充放电情况下外掺0.2%是最佳比例, 它比普通球型Ni(OH)2电极的放电比容量要高出15%以上. 同时对外掺Y2O3提高镍正极放电比容量的原因也进行了初步探讨.     

锂离子电池新型正极材料xLiF-(Ni1/6Co1/6Mn4/6)3O4的制备及电化学性能研究

采用高能球磨法通过不同球磨时间合成 xLiF-(Ni1/6Co1/6Mn4/6)3O4新型正极材料,并对材料进行石墨烯复合改性,提高其性能。结合X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学性能测试和X-射线电子能谱（XPS）对xLiF-(Ni1/6Co1/6Mn4/6)3O4正极材料性能进行表征。研究表明,球磨24小时产物的放电容量最高,为157.3 mAh g-1。并且LiF与(Ni1/6Co1/6Mn4/6)3O4比例为1.5:1(x=1.5)时放电容量最高。此外正极材料添加石墨烯能改善材料的电化学性能,石墨烯复合量为20%,在室温、0.05 C(1C=250 mAh g-1)、1.5 -4.8 V下,材料首圈的放电比容量为235 mA hg -1,相较于无石墨烯的材料,在1 C和5 C倍率下,放电比容量分别为151和114 mAh g-1。同时分析了正极材料放电容量随截止电压的变化,确定了复合正极材料在高电压下有获得更高放电容量的潜力。     

新型Ni(OH)2.05电极材料的电化学性能研究

采用化学氧化法制备了碱性二次电池用正极材料Ni(OH)2.05, 考察了其作为镍氢电池正极活性材料的电化学性能. 结果表明: 以氧化处理过的样品为正极材料组装成镍氢模拟电池在0.2 C倍率下放电容量为281 mAh•g－1; 1 C充放电条件下, 270次循环后容量保持98% 以上. 交流阻抗分析和循环伏安测试表明, 经过氧化修饰的镍电极具有更小的电荷传递电阻、更快的质子扩散速度; ΔEa,c小于未处理样品70 mV, 电化学可逆性优于未处理样品; 对不同放电截止电压下的充放电测试发现: 放电截止电压进一步降低后, 相对于未处理过的样品, 氧化处理后样品无明显的二次放电平台, 第一放电平台末的容量与未处理样品二次放电平台末容量相当, 从而有效地抑制了二次放电平台现象.     

数学模拟方法研究导电剂形貌对锂离子电池高倍率放电性能的影响

制备了正极中只含有一种导电剂(KS-6或Super-P)的锂离子电池,比较了它们的倍率放电性能并对放电过程进行了模拟。以Super-P为正极导电剂的电池15C放电容量为1C容量的84.3%,以KS-6为正极导电剂的电池15C放电容量为1C容量的21.8%,前者的倍率放电性能明显优于后者。数学模拟结果显示,以KS-6为导电剂的正极的Bruggeman系数为3.1,以Super-P为导电剂的正极的Bruggeman系数为2.76,前者明显大于后者,认为这是由于KS-6的片状形貌使其容易相互平行排列造成的。大电流放电时,以KS-6为导电剂的正极中出现了电解质耗竭而导致该区域内电化学反应停止的现象,从而导致电池放电容量急剧降低。     

C-LiFePO_4/聚三苯胺复合锂离子电池正极材料的制备与性能(英文)

通过低温溶剂热法和高温热处理技术合成了橄榄石结构的LiFePO4/carbon(C-LiFePO4)纳米材料.在此基础上,通过溶液共混法制备了一种新型的聚三苯胺(PTPAn)修饰包覆的C-LiFePO4复合锂离子电池正极材料(C-LiFePO4/PTPAn).利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)以及恒电流充放电等测试方法,考察PTPAn包覆量对C-LiFePO4/PTPAn复合正极材料性能的影响.结果表明:通过溶液共混法PTPAn能够致密地包覆在C-LiFePO4表面,形成一个有效的电子/离子传输通道从而有效提高CLiFePO4基复合材料的电化学活性.所有样品中C-LiFePO4/10%(w)PTPAn作为正极材料呈现出最佳的电化学性能,在0.1C倍率恒流充放电下材料首次放电比容量为154.5 mAh g-1,在10C高倍率恒流充放电下材料的放电比容量达到114.2 mAh g-1.当C-LiFePO4/PTPAn复合材料表面包覆的PTPAn含量进一步增加,复合材料的电化学性能出现下降的趋势.电化学阻抗测试表明PTPAn包覆层明显减小了C-LiFePO4电极的电荷转移电阻.     

Li-Ga液态金属电池界面反应过程的原位检测

采用A型扫描超声脉冲反射技术, 对40 ℃ Li-Ga液态金属电池放电过程进行实时原位检测. 通过辨识正极界面超声信号指纹区, 发现正极界面的回波声压随液态金属电池放电容量的增加而增大, 表明放电产物Li₂Ga₇的声阻抗大于液态金属Ga; 当放电产物Li₂Ga₇完全覆盖正极表面时, 正极界面的回波声压较初始状态增大约45%； 归纳了不同放电阶段超声回波声压随放电容量的变化规律, 提供了判断电池状态的依据. 采用全聚焦相控阵超声三维成像技术, 对放电产物Li₂Ga₇在正极界面的形成过程进行可视化分析, 发现放电产物优先在正极界面中心区形成并聚集, 与放电1.4 mA·h的光学成像结果吻合, 揭示了Li-Ga液态金属电池放电过程中正极界面的传质特性. 总结归纳了超声回波信号与电池放电容量间的耦合关系, 建立了定量分析的工作曲线, 发展了一种液态金属电池正极界面过程原位无损检测的新方法.     

Li3V2(PO4)3/C和Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C的结构和电化学性能的比较研究

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂化合物Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C在0.5 C充电1 C放电时,首次放电容量为118 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为92.4%,并发现与单斜LVP存在多个放电平台不同,Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C仅在3.7 V处有一个放电平台。     

5V锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的低温燃烧法合成及性能研究

以IANO_3、Ni(NO_3)_2·6H_2O、Mn(NO_3)_2和CO(NH_2)_2为原料,采用低温燃烧法成功合成了5V锂离子电池正极材料LINi_(0.5)Mn_(15)O_4.通过XRD、SEM、循环伏安和恒电流充放电实验对合成样品进行了表征.结果表明,在850℃合成的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有立方尖晶石结构,规则的八面体晶形,粒度适中,比较均匀.合成产物具有良好的电化学性能,其充放电电压平稳,放电平台高达4.7V,4V放电平台几乎消失;放电容量达到124.92mAh/g,50次循环后放电容量仍可达到120.84mAh/g.     

K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池电化学性能研究

应用溶液铸膜法制备出了交联聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)-KOH-H2O复合碱性固态电解质膜, 其厚度为150 µm左右, SEM测试结果表明其表面呈均相的非晶态结构, 交流阻抗(EIS)测试表明室温离子电导率可达3.5×10－2 S• cm－1, 循环伏安(CV)测试表明其电化学稳定窗口为3.5 V左右, 将其应用于一次碱性K2FeO4-Zn电池, 通过研究固态电解质膜在不同浓度KOH碱液中预处理和其在不同放电倍率下的放电性能, 结果表明, 9 mol•L－1为最佳固态电解质膜预处理碱液浓度, 0.4 C为最佳放电倍率, 1.0 V以上容量最高可达222.6 mAh•g－1, 并表现出良好的放电平台特性.     

Studies on the Electrochemical Characteristics of K2FeO4 Electrode

Discharge performance of K2FeO4 electrode under different conditions was studied by the constant electric current discharge method. The electrochemical characteristics of K2FeO4 electrode were investigated for the first time by means of cyclic voltammetry. The results show that the K2FeO4 electrode made at moderate pressure (20MPa) and discharged at lower current has better discharge performance. It is also found that K2FeO4 electrode is significantly rechargeable.     

高铁酸钾的合成及其性能

高铁酸钾最初是作为选择性氧化剂或非氯型高效水处理剂使用。1999年lieht提出高铁酸钾作为电池的正极活性物质,对于高铁酸盐的认识达到一个新的高度。     

Superoxide Stabilization and a Universal KO2 Growth Mechanism in Potassium–Oxygen Batteries

Rechargeable potassium–oxygen (K‐O₂) batteries promise to provide higher round‐trip efficiency and cycle life than other alkali–oxygen batteries with satisfactory gravimetric energy density (935 Wh kg^?1). Exploiting a strong electron‐donating solvent, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO) strongly stabilizes the discharge product (KO₂), resulting in significant improvement in electrode kinetics and chemical/electrochemical reversibility. The first DMSO‐based K‐O₂ battery demonstrates a much higher energy efficiency and stability than the glyme‐based electrolyte. A universal KO₂ growth model is developed and it is demonstrated that the ideal solvent for K‐O₂ batteries should strongly stabilize superoxide (strong donor ability) to obtain high electrode kinetics and reversibility while providing fast oxygen diffusion to achieve high discharge capacity. This work elucidates key electrolyte properties that control the efficiency and reversibility of K‐O₂ batteries.     

Li_3PO_4包覆LiMn_2O_4正极材料的结构表征和电化学性能

采用共沉淀法在尖晶石LiMn2O4颗粒表面包覆Li3PO4.XRD、SEM研究结果表明,包覆后的材料仍为尖晶石结构,粒径均匀.电化学性能测试表明,Li3PO4包覆层的存在,减少了正极材料与电解液的直接接触,抑制了高温下电解液对LiMn2O4材料的侵蚀,从而有效改善了高温下材料的循环性能.在40℃时,包覆样品的比容量衰减率都低于未包覆样品,其中包覆1%Li3PO4的样品的初始比容量为110.4mAh/g,50次循环后比容量为84.1mAh/g.     

高铁酸钾的合成与电化学性能研究

本文主要研究了锂离子电池正极材料高铁酸钾的合成,表征和电化学性质.用次氯酸钾与硝酸铁于碱性介质中反应得到高铁酸钾粗品,重结晶后成纯度大于97%的产品,用XRD和FTIR等方法对高铁酸钾进行表征和分析.初步研究了K2FeO4/Li电池的充放电性能.     

以LiCoO2为阴极的全固态薄膜锂电池的研究

Amorphous and oriented polycrystalline LiCoO2 thin films, used as cathode material for an all-solid-state thin film battery, were fabricated by using RF magnetron sputtering and annealed at different temperatures. The morphology and structure of LiCoO2 thin films were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. All-solid-state thin film batteries, comprised of LiCoO2 cathode films with different structures, lithium phosphorous oxynitride electrolyte film and metallic lithium anode film, was successfully prepared and their properties were examined by chronopotentiometry. Results showed that the structure and crystallinity of the LiCoO2 films strongly influenced the electrochemical performance of all-solid-state thin film lithium batteries. Worth nothing was the battery with an oriented polycrystalline LiCoO2 film it exhibited the best electrochemical performance, and delivered a discharge capacity of ～55.4 μAh/cm2μm. Furthermore, when subjected to over 450 charge/discharge cycles, that battery suffered no obvious fode in capacity.     

电解法制备K_2FeO_4过程添加剂的筛选

应用电解法,并于阳极电解液中分别加入KIO4等不同种类添加剂制备K2FeO4,考察添加剂对电流效率以及FeO42-稳定性的影响规律,产品K2FeO4的结构形貌由XRD、SEM表征.结果表明,KIO4是比较理想的添加剂,在阳极液中添加质量比为0.02%的KIO4,电解1h后,电流效率可提高31.6%,K2FeO4产品的纯度相应提高了3.85%.     

Temperature characteristics of nonaqueous Li–O2 batteries

Discharge/charge characteristics of Li–O₂ batteries at a test temperature of 343 K, using Super P carbon electrodes, have been explored in this paper based on ether-based electrolytes. Compared with ambient temperature, high temperature significantly influences the discharge/charge process of Li–O₂ batteries since discharging capacity increases at about 80 % and charging voltage plateau decreases from 4.2 to 3.5 V. The stability of stainless steel mesh with electrolyte at 343 K has been researched using cyclic voltammetry. This paper lays the bases for further research on Li–O₂ batteries in high-temperature areas.     

锂嵌入型化合物-氢气电池

可充电氢气电池作为一种新兴的电池体系在大规模能源储存领域显示出富有前景的电化学性能. 锂嵌入型化合物作为一大类的锂离子电池正极材料能够很好地用作可充电氢气电池的正极. 本文开发了 2种新型锂嵌入型化合物-氢气电池. 通过使用钴酸锂与磷酸铁锂2种正极材料分别与氢气负极在硫酸锂 水系电解液中进行匹配, 得到了钴酸锂-氢气电池与磷酸铁锂-氢气电池. 钴酸锂-氢气电池展现出约1.27 V 的放电电位, 约97 mA·h·g^-1的比容量及10C的高倍率; 磷酸铁锂-氢气电池展现出约0.66 V的放电电位, 约125 mA·h·g^-1的比容量以及10C的高倍率. 虽然, 钴酸锂-氢气电池和磷酸铁锂-氢气电池因为使用了未经优化的、 不稳定的锂嵌入型化合物正极材料而导致全电池容量衰减, 但这2种电池经过氢气负极的再循环利用均表现出优异的恢复能力. 本文结果证明了氢气电池的化学稳定性及其在未来长寿命电池中具有的大规模能源储存潜力.