铜-铈氧化还原液流电池性能

设计了一种新型Ce-Cu氧化-还原液流电池,研究了Ce³⁺/Ce⁴⁺和Cu⁰/Cu²⁺氧化还原电对的循环伏安特性,优化了电解液及电极材料,进而组装出液流电池,测试了电池的充放电性能。 结果表明,在45 mA恒电流充/放电条件下,电池放电平台电压约为1.0 V,库伦效率约100%,能量效率为75%以上,电池可稳定循环100次。     

单液流锌镍电池锌负极性能及电池性能初步研究

对单液流锌镍电池锌电极在电解液流动状态下,电沉积锌形貌随电流密度的变化进行表征,结果表明,随充电电流密度的增大电沉积锌层逐渐致密化,没有枝晶生成.组装了容量为2Ah的电池,并进行长时间充放电性能研究.测试结果该电池的平均充电电压为1.84 V,平均放电电压1.65 V,平均库仑效率达到96%,能量效率达到了86%.     

全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的分步氧化活化

石墨毡电极是组成钒电池的关键材料,其较低的电化学活性是造成钒电池功率密度较低的关键因素之一. 本论文采用一种简便的石墨毡电极分步氧化活化法,先将石墨毡在高锰酸钾溶液中进行氧化,后置于活化溶液中激发其反应活性. 通过对处理后的石墨毡进行循环伏安、交流阻抗测试、XPS以及SEM表征,发现氧化时间和活化溶液组成是影响电极性能的因素,在本文中,先经过3天氧化时间,后在配比为3:1的活化溶液中处理的电极,较其他方法处理的电极,电荷传递电阻明显降低,其与溶液之间的接触电阻最低,为7.33 Ω·cm ²,氧化还原峰值比更接近于1,有效提高了反应的活性与可逆性,经X射线光电子能谱分析发现性能提高的原因与表面含氧官能团数目增加有关. 单电池性能测试结果进一步证实,利用该方法处理的石墨毡为电极的单电池,较未经处理的电池相比性能更优,有更高的放电容量和能量效率,在100 mA·cm ^-2电流密度下,能量效率较未处理电极高出7.47%. 与热处理法、酸处理法及电化学氧化法相比较,该方法不需要辅助设备,不消耗能源.     

氧化镉改性石墨毡作为高性能的钒电池负极

为了提高原始石墨毡(GF)对V3+/V2+氧化还原反应的电催化活性和降低析氢反应对电池性能的影响,本文采用水热法将氧化镉(CdO)纳米颗粒负载于石墨毡表面,制备出改性石墨毡(CdO/GF)作为高性能的钒电池负极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)进行表面形貌和物相分析得出:CdO纳米颗粒均匀负载于石墨毡纤维表面;线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安测试(CV)、交流阻抗谱测试(EIS)表明:相对于GF,CdO/GF有效抑制了析氢反应的活性,CdO/GF对于V3+/V2+氧化还原反应的电化学活性和可逆性有显著的提高,电荷转移阻抗也有明显的减小;单电池测试中,对比GF,CdO/GF的放电容量衰减速率有显著的下降,在90 mA·cm-2的电流密度下的电压效率和能量效率提高了约5%。在多次充放电循环过程中,CdO/GF的催化性能显示出良好的稳定性。     

全钒液流电池铂氢微型参比电极体系的构筑与性能

铂丝电极表面上电沉积一层金属钯,用阴离子交换隔膜材料封装,制得铂氢微型参比电极,工艺简单、稳定性高. 将该微型参比电极应用于全钒储能电池性能研究,可内置于电池多孔电极内部,监测电池正负极充放电性能. 结果显示,电池容量衰减主要归因于电解液中的活性物质V(IV)的逐渐减少及V(V)的积累导致正负极活性物质不平衡.     

碳酸铅制备铅酸蓄电池电极的研究Ⅱ.涂膏式电极的制备

由PbCO3 、添加剂和硫酸溶液分别混合成正、负极膏 ,制成涂膏式铅酸蓄电池电极 .研究了不同化成方法和充放电条件对电极放电容量和活性物质利用率的影响 .结果表明 ,正极以 2 .0mA/cm2 化成后 ,在同一电流密度下充放电时 ,其性能优于较高电流密度化成的电极 ,活性物质利用率达 74.4% ;以不对称方波电流化成的负极 ,其活性明显高于恒电流化成负极的活性 .这种电极在 2 .0mA/cm2 放电条件下 ,活性物质利用率达 90 %以上 .文中还讨论了由上述正负极组成的简单模拟电池的放电行为 .     

全钒液流电池碳电极材料的研究进展

近年来,全钒液流电池作为一种大规模储能装置,其电极材料得到了广泛的研究,并且获得了一定的进展.本文简述了全钒液流电池对电极材料的要求,综述了其电极材料的研究进展,重点介绍了碳电极及其改性方面的工作,并对其电极材料的发展趋势进行了展望.     

可规模储能的沉积型单液流电池研究进展

与全钒等双液流电池相比,沉积型单液流电池不使用离子交换膜等昂贵材料,结构简化,比能量提高,适合于不同规模的储能场合,研究渐多.本文介绍了沉积型单液流电池的原理与特点及其结构组成,以笔者实验室工作为主,综述了各沉积型单液流电池新体系的研究进展及存在的问题,并指出目前单液流电池待解决的问题是高比容量、高稳定性电极材料和电堆...     

腈基功能化有机硅基电解液在4.4V钴酸锂/石墨锂离子电池中的性能研究

研究了3-丙基腈-甲氧基乙氧基-二甲基硅烷(SN1)作为电解液共溶剂对高电压钴酸锂/石墨全电池电化学性能的影响.在商业烷基碳酸酯电解液里掺入30%SN1(体积分数),钴酸锂/石墨全电池在4.4 V截止电压下仍表现出良好的循环稳定性和倍率性能:以0.5 C充放电,首次放电比容量为154 mA h/g,循环150周后,容量保持率为92.9%;当放电倍率增加到1和1.5 C时,放电容量分别为143和133 mA h/g.电化学阻抗谱、扫描电镜和傅里叶红外光谱的结果表明,耐高电压腈基功能化有机硅化合物的引入有效抑制了共溶剂电解液在正极材料表面的分解,压制了循环过程中电极极化的增长,为电极/电解液界面的Li+扩散和电荷转移提供了有利的动力学条件.     

多硫化钠/溴液流储能电池负极材料的研究

在常规玻璃三电极池中用稳态极化法研究了铁、钴、镍、铅及石墨在 1. 3mol·L-1Na2S4水溶液中的极化行为, 测定了不同材料的交换电流密度.以泡沫镍、镀镍或镀钴碳毡为负极,聚丙腈碳毡为正极组成电池测试了常温下电池的能量效率及循环性能.结果表明:泡沫镍及镀镍或钴的碳毡可做电池负极材料;充放电电流密度为30mA/cm2时,电池的能量效率约 80 %;电池循环性能较好.     

HBF4溶液中全铅液流电池

报道了一种HBF₄水溶液中的全铅液流电池,正、负电极电解液均采用Pb（BF₄）₂的HBF₄水溶液.在酸性的四氟硼酸铅电解液中考察了石墨电极和玻碳电极作为工作电极的循环伏安性能,石墨电极较适于用作全铅液流电池的正、负电极.采用石墨电极作为电池的正、负电极并在四氟硼酸铅酸性电解液中进行充放电实验,其中Pb（BF₄）₂浓度分别为0.5、1.0和1.5 mol·L^-1,且保持游离的HBF₄浓度为1.0 mol·L^-1.该电池为单液流电池,不需要隔膜分隔正、负极的电解液,电流密度为10、20和40 mA.cm^-2,当限定充电容量为7.0 mAh.cm^-2,放电电压截止到1.0 V时,平均库仑效率大于87%,平均能量效率大于68%;当电解液采用1.0或1.5 mol·L^-1 Pb（BF₄）₂+1.0 mol·L^-1HBF₄水溶液时,在10及20 mA.cm^-2电流下的能量效率最高可超过74%.     

Hydrothermal ammoniated treatment of PAN-graphite felt for vanadium redox flow battery

A novel method of hydrothermal ammoniated treatment on the polyacrylonitrile (PAN)-based graphite felt for vanadium redox flow battery was developed. The graphite felt was treated in a Teflon-lined stainless steel autoclave for different time at 180 °C. The content of nitrogen in the PAN graphite felt changed from 3.803% to 5.367% by adjusting treatment time to 15 h in ammonia solution, while FT-IR results indicated that nitrogenous groups were introduced. The electrochemical properties of these graphite felts were characterized by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, as well as cell charge and discharge tests. The energy efficiency of the treated graphite felt reached 85% at a current density of 20 mA/cm². The corresponding coulombic efficiency and voltage efficiency were 95.3% and 75.1%, respectively. The improvement of the electrochemical properties for the treated graphite felt might be attributed to the increase of polar nitrogenous groups of carbon fiber surface, which facilitated charge transfer between electrode and vanadium ions.     

Electrochemical performance of 5 kW all-vanadium redox flow battery stack with a flow frame of multi-distribution channels

In this paper, a flow frame with multi-distribution channels is designed. The electrolyte flow distribution in the graphite felt electrode is simulated to be uniform at some degree with the tool of a commercial computational fluid dynamics (CFD) package of Star-CCM+. A 5 kW-class vanadium redox flow battery (VRB) stack composed of 40 single cells is assembled. The electrochemical performance of the VRB stack is investigated. Under the applied current density of 60 mA cm^?2 during the charge and discharge processes, the current and energy efficiencies are delivered to be 93.9 and 80.8 %, respectively. A higher average output power of 7.2 kW can be achieved at the current density of 80 mA cm^?2 with a lower energy efficiency of 78.4 %. The studies of kW-class VRB stack can be beneficial to the development of large-scale energy storage.     

锂钠合金的原位电化学制备及“锂+钠”共储特性

锂钠合金相较于单一锂或者单一钠具有更优异的性能,以钠金属为正极、锂金属为负极,以LiPF₆、NaClO₄以及锂钠混合离子电解液作为电解液,组装成纽扣电池,在梯度电流密度下进行充放电,成功实现了锂钠合金的原位电化学制备。得益于锂、钠双电化学活性离子的协同效应,不同钠含量的锂钠合金为负极的锂钠混合离子电容器均呈现良好的电化学性能。尤其是低钠量的锂钠合金负极,添加NaClO₄电解液时,活化的柠檬酸钾衍生碳(SCDC-活化)正极在1 A/g电流密度下循环300圈时仍能保持238 mA·h/g的比容量和99%的容量保持率。高钠量的锂钠合金负极,添加锂钠混合离子电解液时,SCDC-活化呈现了319 mA·h/g的比容量,并在循环1040圈时仍能保持93 mA·h/g的高比容量和98%的容量保持率。     

Study on a new single flow acid Cu–PbO2 battery

The present paper reports a new single flow acid battery, Cu–H₂SO₄–PbO₂ battery, in which smooth graphite is employed as negative electrode, lead dioxide as positive electrode and the intermixture of H₂SO₄–CuSO₄ as electrolyte. The reaction CuCu²⁺ takes place on the negative electrode. The working process of the battery is only the circulation of H₂SO₄–CuSO₄ intermixture by means of a single pump. No cationic membrane is needed. A miniature acidic copper single flow battery with a rated capacity of 2000 mAh can offer a discharge voltage of 1.29 V, an average coulombic efficiency of 97% and an energy efficiency of 83% during 450 cycles at a charge/discharge current of 1000 mA.     

以预锂化中间相碳微球为负极的锂离子电容器的电化学性能

以商品活性炭(AC)为正极, 预锂化中间相碳微球(LMCMBs)为负极, 组装成锂离子电容器(LICs). 用X射线衍射(XRD)对LMCMB 电极材料的晶体结构进行了表征和分析, 预锂化量(PIC)小于200 mAh·g^-1 时,LMCMB电极材料基本保持了原始的石墨晶体结构. 利用三电极装置, 测试了充放电过程中LICs 的正、负极及整电容器的电压变化曲线. 以LMCMB为电极, 锂离子电容器负极的工作电压变低, 并且电压曲线更加平坦, 同时正极也可以利用到更低的电压区间. 对比锂离子电容器MCMB/AC, LMCMB/AC在比能量密度、循环性能和库仑效率电化学性能方面都得到了改善. 在电压区间2.0-3.8 V 下, 100 次循环后, 放电比容量的保持率从74.8%增加到100%, 库仑效率从95%增加到100%. LMCMB/AC电容器容量不衰退的直接原因是由于AC正极极化变小. 在2.0-3.8 V和1.5-3.8 V电压区间内, LMCMB/AC锂离子电容器的比能量密度分别可达85.6和97.9 Wh·kg^-1.     

正硅酸乙酯对高电压镍锰酸锂基全电池电化学性能的影响

为了提高镍锰酸锂全电池的电化学性能,本文采用物理混合的方法在负极浆料中加入正硅酸乙酯(TEOS),并按m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100、5∶100、10∶100、16∶100、20∶100的比例进行搅拌混合。 以镍锰酸锂为正极,石墨为负极,组装成502030型软包装锂离子电池,并对该电池进行恒流充放电和内阻等测试。 测试结果显示,0TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100)样品的电池内阻为159 mΩ,循环200圈后,容量保持率为52.6%,放电比容量为46 mA·h/g;16TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=16∶100)样品的电池为105 mΩ,65.7%和62.9 mA·h/g。 实验结果表明:通过物理混合的方法在负极浆料中加入TEOS,有利于在负极表面形成结构稳定的人工固体电解质膜(SEI膜),提高镍锰酸锂材料的循环和倍率性能。