水洗和回烧工艺对高镍三元材料LiNi0.88Co0.07Al0.05O2微观结构及电化学性能的影响

以镍钴氢氧化物、异丙醇铝为原料,采用水解法合成三元前驱体Ni_(0.88)Co_(0.07)Al_(0.05)O_2,再与锂盐混合烧结得到正极材料(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、能量色散X射线谱(EDS)和恒电流充放电测试等对样品的晶体结构、微观形貌、元素价态以及电化学性能进行表征。研究表明,料液比1∶25、水洗3次、600℃回烧2 h合成的LiNi_(0.88)Co_(0.07)Al_(0.05)O_2具有较优的综合电化学性能,其在0.2C的放电比容量达207.6 mAh·g~(-1),首次充放电效率为84.8%,1C放电比容量为192.0 mAh·g~(-1),循环100周后,材料的放电比容量仍有148.0 mAh·g~(-1),容量保持率达到77.1%。     

表面活性剂对LiNi0.80Co0.15Al0.05O2的结构和性能影响

在共沉淀过程中添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分别合成类球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,再与氢氧化锂(LiOH·H_2O)氧化煅烧得到LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和充放电循环测试等对材料的结构、形貌、电化学性能等进行表征。结果表明:PEG和PVP的添加不影响材料中Ni、Co和Al元素的比例,能够促进一次晶粒长大和提高振实密度,能够促进正极材料层状结构发育进而提高正极材料的电化学性能。添加PEG、添加PVP和未添加表面活性剂合成正极材料的振实密度分别为2.07、1.86和1.40 g·cm~(-3),在0.2C充放电过程中首次放电比容量分别为210.8、188.9和173.0 mAh·g~(-1),以0.2C充电1C放电循环100次后电池容量保持率分别为78.8%、93.2%和82.7%,添加PEG和PVP的NCA材料表现出良好的电化学性能。     

测试技术在稀土贮氢合金研究中的应用

本文较为详细地介绍了研究稀土贮氢合金性能过程中几种常用的测试技术.在贮氢合金组织结构方面,应用XRD、SEM和金相测试技术,研究贮氢合金的相结构,通过有关公式计算合金晶粒尺寸,以及反映热处理工艺前后相结构、晶粒形貌、晶界的变化情况.在贮氢合金吸放氢机理方面,通过将贮氢合金粉制作成微电极,采用恒电位阶跃、交流阻抗、循环伏安电化学测试技术,研究稀土贮氢合金电极反应的动力学性能,计算合金电极的交换电流密度、氢扩散系数及固/液界面电荷传递电阻等参数;采用PCT测试仪,研究贮氢合金的储氢量、平衡氢压等性能.在贮氢合金电化学性能方面,通过采用模拟电池测试技术,研究贮氢合金的活化、放电容量、放电平台、循环等性能.     

镍氢动力电池用AB5型贮氢合金热处理工艺的研究

本文对镍氢动力电池用AB5型纳米晶贮氢合金热处理工艺进行了研究.分别采用X射线衍射、金相、PCI测试手段分析热处理后贮氢合金的微观结构与吸放氢动力学性能.贮氢合金的电性能测试结果表明,经过950℃×6 h热处理的贮氢合金,10C放电比容量可以达到241mAh/g,循环寿命大于500次,分别以7C,10C放电,高倍率放电率(HRD)为92.5%,85.2%.将贮氢合金粉组装成电池进行测试,2min后,放电平台电压为1.143V,以10C放电,300次循环后,电池容量衰减率较小.     

易活化TiFe系储氢合金的研究

采用真空电弧熔炼法制备了不同成分的Ti-Fe-Mn三元合金,并将其与La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5合金按不同摩尔比1∶y(y=0.005, 0.01, 0.015, 0.02)构成复相结构合金,并研究了Mn及La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5合金对复相合金相组成、活化性能及储氢性能的影响。实验证明Ti-Fe合金主相的晶胞常数随着Mn的增加而逐渐变大,将其与La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5进行复合熔炼所制成的复相结构合金主相仍为TiFe相,但合金中出现了疑为La-Ti中间相的第二相,该相随La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5添加量的增加而增多。压力-容量-温度(PCT)测试结果表明:在303 K温度下, TiFe_(0.8)Mn_(0.2)合金的储氢量最高,为1.71%(质量分数)。复相结构合金中y0.1的合金在303 K下均能充分活化,而且La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5添加量越多,合金的活化越容易。不过La_(0.85)Ce_(0.15)Ni_5合金的添加会降低Ti-Fe-Mn合金的储氢容量,因此如何控制合适的合金添加量并保持良好的活化和吸放氢性能,仍需要进行深入的研究。     

容量稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究

采用快淬法制备稀土镁基贮氢合金.研究了覆盖剂,以及镁含量、热处理工艺对合金电性能的影响.当镁含量为1.09wt%时,0.2C放电容量＞380mAh/g,以2C充放,循环寿命＞500次.经XRD分析,贮氢合金具有纳米晶结构,平均晶粒尺寸＜50nm.PCT测试结果表明,随着温度升高,合金的平台压力增加,平台区域变宽,且平坦.     

Si-Fe复合SiOx/石墨基负极材料的电化学性能

针对硅氧基负极材料的主要缺陷,在SiO_x/石墨基负极材料中巧妙地引入了Si-Fe、SnO₂合金化合物,以改善其电化学性能,并通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解策略制备了一系列硅氧基复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、微观形貌及电化学性能进行了表征。电化学测试结果表明,复合质量分数5% Si-Fe的目标材料充电容量高达443.4 mAh·g^-1,首次库仑效率达75.2%,循环310圈之后容量仍有369.1 mAh·g^-1,容量保持率为81.0%(相对第11圈);同时,经Si-Fe复合之后,锂离子扩散速率得到了明显改善。     

无镨钕AB5型Mm（Ni,Co,Mn,Al）5合金储氢及电化学性能研究

镍氢电池是目前国内外混合动力汽车的首选电池,但随着稀土价格的不断上涨,稀土元素占其成本的比例约由14%逐步提升到55%,开发无镨、钕的高丰度镧铈稀土元素AB5型储氢材料,有助降低混合动力车用镍氢电池负极材料的成本。采用中频感应熔炼配合快淬甩带工艺制备了LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8,0.6,0.4)合金,并研究了合金A,B侧各元素的比例以及制备工艺对合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明,随着x的降低,合金的储氢量和放电容量逐渐降低。当x=0.6时,合金电极具有较好的综合电化学性能,最大放电容量达到332.81 mAh.g-1,充放电循环寿命达(715 mA.g-1,80%容量保持率,下同)215次。对该合金B侧Mn,Al含量进行优化后,原材料中的Co含量减少,合金的最高电化学容量可达319.01 mAh.g-1。合金在氩气氛保护下进行退火处理后,结晶度和均匀性上升,电化学容量有所降低,但循环稳定性得到明显改善。其中,经950℃/2 h退火处理的LaxCe1-x(NiCoMnAl)5(x=0.8)合金的最大放电容量达328.07 mAh.g-1,充放电循环寿命达364次。     

容量稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究

采用快淬法制备稀土镁基贮氢合金。研究了覆盖剂，以及镁含量、热处理工艺对合金电性能的影响。当镁含量为1．09wt％时，0．2C放电容量〉380mAh／g，以2C充放，循环寿命〉500次。经XRD分析，贮氢合金具有纳米晶结构，平均晶粒尺寸〈50nm。PCTN试结果表明，随着温度升高，合金的平台压力增加，平台区域变宽，且平坦。