电池热安全性表征模型及其相关技术

本文通过对Ni—MH电池充放电微量热及原位电化学等参量监测实验结果进行分析研究，建立包括可逆和不可逆过程的电池充放电电压和热耗散的模型。根据以热力学对电池体系在充放电过程的分析和目前国内不少学者从电池电极过程，充放电进程中电压和热耗散所受影响大小及其与时间的关系，获得了相关数理模型方程：     

可逆电池电动势計算方法的商榷

計算可逆电池的电动势常有三种方法,卽E==E_左—Z_右,E=_右—E_左和E=E_1十E_2。上述三式都用Ef表示电极电位,并假定液体接界电位和金属接触电位巳被消除忽略不計,电池电动势就等于两极电位差或代数和。根据这三种方法算出同一可逆电池齣电动势数值都是相等的,但同一个电极电位常有正負号相反絕对值相同。所以产生三种算法,只由于人     

全钒液流单电池充放电行为及特性研究

建立具有外置双饱和甘汞参比电极及双液流电池的实验装置系统.使用该装置可在同一时刻同时测定小型液流单电池充放电时的电池电压、电池正负极电位及正负极开路电位,进而计算充放电过程电池的欧姆内阻降(iR)及其正负极过电位.以石墨毡为电极、Nafion 117作隔膜的全钒液流单电池,在60 mA.cm-2电流密度下,每一充放电循环的平均iR降约占总电压损耗的74%,表明该电池的电压效率受制于电池的欧姆内阻.充放电曲线显示,电池放电终点之所以出现主要是由于电池负极电位在放电末期的快速上升而引起的.本文设计的全钒单电池于60 mA.cm-2下工作时,其电压及能量效率分别达89%和85%,表明该电池结构合理,且石墨毡是钒电池合适的电极材料.     

电解液对全铅单液流电池电极性能的影响

研究Pb(II)和H+离子浓度对全铅单液流电池正、负电极在复合石墨基体上电化学行为的影响.结果表明,PbO2正极和Pb负极的电极过程受电化学和扩散混合控制.Pb(II)氧化沉积成PbO2时出现成核环,铅负极成核过电位小,充放电电压差远小于PbO2正极,电池极化主要来自PbO2正极.增加H+浓度有利于降低PbO2正极和Pb负极的极化,但析氧、析氢副反应和腐蚀加重.增大Pb(II)浓度有利于抑制析氧,但PbO2正极充电电压升高,充放电电压差增大.Pb(II)浓度较低时,充放电过程中PbO2沉积层少许脱落,充电电压进一步降低且更趋平稳.为此,电解液中HBF4浓度以2 mol L-1为宜,Pb(II)浓度应在0.9 mol L-1以上.     

在线测量电池充放电过程热功率的量热计

由于锂离子电池安全问题的严重性，它的热性质一直受到很大重视。对电池的热性质表征，传统方法主要包括单组分的热重（TG）、示差扫描（DSC）、加速量热法（ARC）等测量。由于体积较大，对于整池的热物性研究主要依赖于加速量热仪或充电／放电过程的温度检测。整池充放电过程的热耗散／吸收过程只能利用热导式量热计进行，如我们曾利用Calvet量热计对AA型Ni-MH电池在充放电过程中的热耗散进行过研究。     

锂离子电池薄膜锡负极材料的制备及容量衰减机理研究

以电镀的方法在铜基底上沉积薄膜锡作为锂离子电池负极材料. 运用X射线衍射、扫描电镜、电化学循环伏安、电化学充放电和交流阻抗等多种方法对其结构和性能进行表征和研究. 结果表明所制备的薄膜锡电极主要为四方晶系结构, 其初始放电(嵌锂)容量为709 mAh•g^－1, 充电(脱锂)容量为561 mAh•g^－1. 电化学循环伏安研究发现在嵌/脱锂过程中薄膜锡经历了多种相变过程. 电化学阻抗谱结果说明, 首次嵌锂过程中当电极电位达到1.2 V在电极表面形成SEI膜, 而当电极电位低于0.4 V表面SEI膜出现破裂, 归因于体积膨胀所致. SEM研究表明30次充放电循环后薄膜锡负极出现龟裂现象.     

Zn│纳米TiO2-聚苯胺二次电池的充放电性能

以1.0 mol/L硫酸为介质,于0.8 V恒电位下,在纳米TiO2(Nano-TiO2)膜电极上实现了苯胺(Aniline)的电化学聚合,借助透射电镜、 X射线衍射、红外光谱等对制得的Nano-TiO2/聚苯胺(Nano-TiO2/PANI)复合膜进行了表征. 用Nano-TiO2│PANI作为二次电池的正极,Zn为负极,在不同的电流密度下对Zn│Nano-TiO2-PANI二次电池的充放电性能进行了研究. 结果表明,二次电池首次充电容量可达98.04 mA·h/g,充放电效率为91.67%,充放电曲线平稳.     

Zn│纳米TiO2-聚苯胺二次电池的充放电性能

以 1 0mol/L硫酸为介质 ,于 0 8V恒电位下 ,在纳米TiO2 (Nano TiO2 )膜电极上实现了苯胺 (Aniline)的电化学聚合 ,借助透射电镜、X射线衍射、红外光谱等对制得的Nano TiO2 /聚苯胺 (Nano TiO2 /PANI)复合膜进行了表征。用Nano TiO2 │PANI作为二次电池的正极 ,Zn为负极 ,在不同的电流密度下对Zn│Nano TiO2 PANI二次电池的充放电性能进行了研究。结果表明 ,二次电池首次充电容量可达 98 0 4mA·h/g ,充放电效率为 91 6 7% ,充放电曲线平稳     

Li_y(PC)_yTiS_2夹层化合物的形成及其对Li/TiS_2蓄电池利用率的影响

本文应用X射线衍射仪,高分辨电镜,热分析和质谱仪等方法研究了以LiClo_4+碳酸丙烯酯(PC)为电解质的Li/TiS_2电池在充放电过程中TiS_2的结构变化。发现了两个嵌入过程:一个是Li~+离子嵌入和脱层的可逆通程;一个是Li~+离子和PC分子共嵌入的电化学不可逆过程,生成了Li_y(PC)_y TiS_2夹层化合物。这类夹层化合物是电池循环使用时利用率下降的主要原因。     

一种双锂盐梳状聚合物电解质的制备及电化学性能

将聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝在聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(PIAMA)上合成梳状锂单离子导体PIAMA-g-MPEG, 并与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)复合制成双锂盐梳状聚合物电解质薄膜. 用核磁共振波谱 (¹H NMR)、 热重分析(TG)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电化学阻抗(EIS)和电池充放电测试等方法对聚合物基体和电解质的物化性质和电化学性能进行了研究.结果表明, 设计的双锂盐梳状聚合物电解质能够有效解离并传输锂离子, 70 ℃下离子迁移数(t_Li⁺)为0.32, 离子电导率(σ)为1.5×10^-4 S/cm, 电化学稳定窗口为0~4.9 V (vs. Li/Li⁺). 组装Li|PIAMA-g-MPEG|Li电池并进行70 ℃恒电流充放电电压极化测试, 结果表明, 电解质与金属锂负极兼容性较好, 能够有效抑制锂枝晶的生长.组装LiFePO₄|PIAMA-g-MPEG|Li电池进行70 ℃长循环及倍率性能测试, 电解质表现出了优异的高温性能.