锰-锌电池的工作原理

电化学电源中最广泛应用的一种类型就是锰-锌干电池和电池组,它们的工作基础就是电化学体系MnO_2|盐类电解质|zn。锰-锌电池和电池组是比较便宜的,并具有许多在实际中很重要的性质,其中包括:单位能量、保藏性和对于温度的稳定性的指标都很高。与此同时,上述的电源也有一些缺点,其中首先应该包括如下的这一些:单位功率小,电容量随着放电电流强度的变化很大,放电时电压不恆定。     

镉-氧化汞电池低温放电电压滞后现象的研究

镉-氧化汞扣式碱性电池在低温(如-40℃)放电时有较严重的电压滞后现象.此种滞后现象是由氧化汞电极所产生的.本工作应用恒电流和动态恒电位等极化方法研究氧化汞电极的电极反应.氧化汞电极的滞后电压随温度升高而减小,随放电率的增高而增大,且能达最大值.此最大滞后电压几与温度无关,但与电极中所含导电材料的性质有关.例如,使用银粉作为导电材料时所测得的最大滞后电压约为40毫伏,而镍粉则约为140毫伏.电池中的电毛细活性杂质会加重电压滞后现象.例如,若在电池中使用化学稳定性较差的隔膜,则其电压滞后现象会因电池搁置时间的增长而更为严重.上述电压滞后现象是由于氧化汞电极在阴极还原时的新相形成超电努所造成的,最大滞后电压即相当于形成最小生长核心时的新相形成超电势.     

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.     

电压敏感性聚三苯胺修饰隔膜用于锂硫电池过充保护

本文以三苯胺为原料,通过化学氧化法制备了具有电压敏感性的聚三苯胺(PTPAn)并将其成功应用到锂硫电池隔膜上。电导率测试结果表明,PTPAn/聚丙烯(PP)隔膜的离子电导率达1.56 mS·cm^-1;循环伏安(CV)测试结果表明,PTPAn/PP隔膜在3.5–4.2 V内具有氧化还原峰。在0.1C倍率下,采用PTPAn/PP隔膜和空白PP隔膜的锂硫电池在经200周循环后,放电比容量分别为424.8和407.2 mAh·g^-1,库伦效率分别为99.38%和98.59%,倍率测试表明(0.1C、0.2C、0.5C、1C),采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池在不同倍率下放电比容量均高于采用空白PP隔膜的锂硫电池。与此同时,对采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池进行过充实验,在第4周过充时,充电比容量为843.1 mAh·g^-1,放电比容量为839.8 mAh·g^-1;第10周过充时,充电比容量为690.2 mAh·g^-1,放电比容量为669.2 mAh·g^-1。第16周过充时,电池的充电比容量为538.7 mAh·g^-1,放电比容量为512.9 mAh·g^-1。倍率过充测试表明,经过不同倍率过充实验后,采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池仍能正常工作,在1C倍率下过充,电池电压稳定保持在3.9 V,充电比容量为349.8 mAh·g^-1,放电比容量为328.7 mAh·g^-1。     

锂空气电池非水基电解液的优化与研究进展

锂空气电池是介于燃料电池和锂电池之间的一种新一代高性能绿色二次电池, 其理论比能量高达11140 Wh/kg (Li), 是锂离子电池的6～9倍, 同时具有输出电压稳定、环境友好等优点, 应用前景广阔. 电解液是电池中重要的组成部分, 在决定电池的电化学性能方面起着至关重要的作用. 综述了锂空气电池中有机电解液、离子液体和固态电解质等三种非水基电解质的研究进展, 系统阐述了各电解液不同化学性质(电化学稳定性、离子导电率、极性)、物理性质(如介电常数、黏度、氧气溶解度、吸湿性)和物理化学性质(对阴极材料的浸润能力等)对锂空气电池放电比容量、大电流放电能力和循环性能的影响, 并对其未来的发展方向进行了展望.     

以新亚甲基蓝为电子媒介体的大肠杆菌微生物燃料电池的研究

以新亚甲基蓝(NMB) 为电子媒介体, 大肠杆菌为微生物催化剂, 设计了微生物燃料电池(MFC). 该MFC的开路电压为0.760 V, 短路电流为1.108 mA, 最大输出功率为116 mW/m2, 此时所对应的电流密度为390 mA/m2. 比较了中性红(NR)和NMB作为电子媒介体对MFC性能的影响. 实验结果表明, 以NMB为电子媒介体的MFC的开路电压比以NR为电子媒介体的MFC的开路电压低, 但其开路电压达到稳定所需要的时间更短, 而且其短路电流比后者高. 当放电电流大于114 mA/m2时, 前者比后者的输出功率高, 在负载1000 Ω放电时, 前者比后者有更好的稳定性.     

介绍一种新的化学电源 镁电池

一种新的化学电源——镁电池随着生产实践的发展,科学研究和国防上的要求,须要能量大,重量小,电压稳定,便于保存和使用的化学电源,以供给近代通讯工具、探测仪器和信号设备上的电源。镁电池就是合乎这些要求的一种新的化学电源。这种电池能在干燥的状态下储存很长的时间,对其容量不会有严重的损失,因而有人把它叫做“保存电池”。当须要使用时,只要把电池防潮包装拆掉,将其浸置在普通水或盐水中,待它潮湿后从水中取出或继     

空气阴极生物燃料电池电化学性能

为提高生物燃料电池(MFC)的输出功率, 降低内阻和有机物处理成本, 实验以空气电极为阴极, 泡沫镍(铁)为阳极,葡萄糖模拟废水为基质构建了直接空气阴极单室生物燃料电池, 考察了电池的电化学性能. 结果表明, MFC的开路电压为0.62 V, 内阻为33.8 Ω, 最大输出功率为700 mW·m-2 (4146 mW·m-3污水), 电子回收率20%. 放电曲线、循环伏安测试表明, MFC首次放电比容量和比能量分别为263 mAh·g-1 COD(化学需氧量)和77.3 mWh·g-1 COD, MFC充放电性能及稳定性均较好. 电化学交流阻抗谱(EIS)分析表明, 随放电时间的延长, 电池阻抗增大, 这是导致电池输出电压逐渐降低的原因之一. MFC运行8 h, COD的去除率为56.5%, 且COD的降解符合表观一级反应动力学.     

聚苯胺修饰Pt/C催化剂对质子交换膜燃料电池动态响应的促进作用

将超级电容器材料聚苯胺引入电极催化剂中以缓冲燃料电池负载的变化.以硫酸为掺杂剂,将化学法合成的聚苯胺(PANI)与Pt/C超声分散混合,制成PANI-Pt/C催化剂.PANI-Pt/C的循环伏安测试和作为质子交换膜燃料电池阴极电催化剂的电池性能测试表明,PANI含量为10%时能够提高Pt/C催化剂对氧的还原动力学速度和燃料电池放电性能.电池在不同电流负载下的电压动态响应和对电池脉冲电流的动态响应以及PANI-Pt/C催化剂多电位电势阶跃计时电流测试显示,聚苯胺在催化剂中具有在瞬间电流负载时缓冲电池电压和电池大电流放电时平稳电压的作用.     

含水的凝胶电解质电化学特性及其在锂水电池中的初试

应用交流阻抗谱研究以聚甲基丙烯酸＿聚甲基丙烯酸锂＿甘油(GPE)作为锂水电池正极的体系,根据等效电路计算,发现升高温度和增加水含量均可提高体系的电导率.该体系导电过程类似于聚合物浓溶液,水分能降低聚合物的玻璃化温度,电解过程相当于电解水,分解电压1.50V.使用GPE组装室温全固态锂水电池,测定了该电池在恒负载(5.2kΩ)下放电曲线,发现当以石墨正极作集电极时,该电池能持续放电2h.使放电电压和放电电流下降的因素是:锂与GPE内水分反应生成的膜逐渐增厚,正极反应生成氢气,GPE内水份的扩散速率.     

Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率。实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680mA.cm^-^2。正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生。在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性。随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势。     

Ba0.95Ce0.9Y03-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率.实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680 mA@cm-2.正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生.在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性.随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势.     

超级电容电池

本文比较了超级电容器、锂离子电池和超级电容电池的结构、原理、研究现状和发展前景。超级电容电池的正极具有超级电容器电极的结构和双电层储能机制,负极具有类似锂离子电池负极的结构和快速电化学储能机制。超级电容器和锂离子电池的发展空间都很有限,而作为两者结合的产物的超级电容电池可兼具高比功率、高比能量、高放电电压和长循环寿命的优点,是未来储能电池的发展方向之一,但还面临缺乏具有高分解电压的电解液和高充电电压下电解液中离子枯竭的问题。     

超级电容电池

本文比较了超级电容器、锂离子电池和超级电容电池的结构、原理、研究现状和发展前景。超级电容电池的正极具有超级电容器电极的结构和双电层储能机制,负极具有类似锂离子电池负极的结构和快速电化学储能机制。超级电容器和锂离子电池的发展空间都很有限,而作为两者结合的产物的超级电容电池可兼具高比功率、高比能量、高放电电压和长循环寿命的优点,是未来储能电池的发展方向之一,但还面临缺乏具有高分解电压的电解液和高充电电压下电解液中离子枯竭的问题。     

α-氧化铁介孔纳米材料的制备及其在锂/钠离子电池中的电化学性能

采用硬模板法合成了具有六方排列的平行圆柱形有序孔道介孔α-氧化铁(α-Fe_2O_3),并将其用作锂离子、钠离子电池的负极材料。所制备的介孔α-Fe_2O_3凭借其独特的有序介孔结构,有效缓解电极在充放电过程中的体积效应,提高了电解液浸润性,促进锂/钠离子的转移和传输,从而在锂离子及钠离子电池中均表现出优异的电化学性能。作为锂离子电池负极时,其首圈放电比容量为983.9 mAh·g~(-1)。经过100次循环后,其放电比容量为1 188.0 mAh·g~(-1)。在钠离子电池中,其首圈放电比容量为687.7mAh·g~(-1)。经过50次循环后,仍有316.9 mAh·g~(-1)的放电比容量。     

高能量密度锂离子电池用富锂正极材料

随着移动通讯设备和电动汽车的发展,对高比能量密度锂离子电池的需求越来越大。目前商业化动力电池主要采用的磷酸铁锂和三元正极材料放电比容量均低于180 mAh/g,难以满足一次充电行驶500公里以上的要求,因此,正极材料的比容量已成为限制锂离子电池能量密度提高的瓶颈。富锂材料具有大的比容量(≥250 mAh/g)和高的放电电压(3.8 V),理论能量密度高达900 Wh/kg,是未来动力电池的理想正极材料,因而研究高比容量富锂正极材料具有非常重要的现实意义。本文回顾了锂离子电池正极材料的发展和目前商业化正极材料比容量低的现状,综述了新一代大比容量富锂正极材料的结构特征和电化学性质,以及放电机制和改性研究的最新进展,并指出现阶段高能量密度锂离子电池用富锂材料遇到的问题,且有针对性地提出了解决思路和方法。     

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.     

脉冲激光沉积具有锂离子储存能力的CeO2薄膜

锂电池具有比能量高,循环性能好的优点,已成为二次电池研究的热点．锂离子电极材料的电致变色性能也引起了人们的广泛兴趣．最近一项日本专利报导了水热法合成的氧化铈粉末,属单斜晶系,作为锂离子电池阳极时,其体积比容量达５３０ｍＡｈ·ｃｍ－３,高于通常用的石墨阳极．该专利还指出,以ＣｅＯ２为阳极,ＬｉＣｏＯ２为阴极,与非水电解质组成的锂电池平均放电电压为３．５Ｖ左右［１］．近年来,全固态薄膜锂离子微电池为适应电子器件的微型化而受到重视,它可以采用不同的二维形状直接构织到集成电路上．例如,可作为动态随机存储…     

熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜的制备和性能

用水溶性粘结剂聚乙烯醇(PVA)和α-LiAlO2粉料等制备熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜(PVA隔膜).粉料的水合作用导致PVA隔膜的孔隙率和热失重均比PVB(聚乙烯醇缩丁醛)隔膜的大,但前者的最大孔径却比后者的小.当反应气压为0.9MPa,反应气体利用率为20%,分别于300和428.57mA·cm-2下放电时,PVA隔膜电池输出电压分别为0.849和0.739V;输出功率密度分别为254.7和316.7mW·cm-2,高于PVB隔膜电池的.经10次热循环启动,电池性能出现下降—回升—稳定的变化.这可能是PVA隔膜高温失水引起隔膜电导变化所致.     

高氯酸电池

高氯酸电池和镁电池均为目前常用的低温电池。高氯酸电池除了在低温环境中不会冻结仍能正常放电进行工作(一般可用在—40℃低温,甚至环境温度低到—40℃以下时它还能满意的工作)外,它还具有:制造容易(不须要特殊的仪器设备和技术)。便于保存(在未活化以前干燥状态下,可以保存很久有较长的搁置寿命,并不须特别小心预防其被损坏)。使用方便