长寿命、高安全性的Li4Ti5O12/LiMn2O4锂离子电池

自Sony公司推出锂离子二次电池以来,以C/LiCoO_2体系为主的商品锂离子电池由于具有高容量、高电压、环境友好等优势,已在便携式电子设备领域得到了广泛应用。但由于C/LiCoO_2体系的锂离子电池存在成本、安全和寿命等方面的问题,限制了其在动力和储能领域的应用。选择合适的锂离子电池材料,开发新的电池体系是解决问题的关键。     

不同形貌结构Li4Ti5O12负极材料的最新进展

由于电子和信息行业的需要, 过去十年锂离子电池得以快速发展. 目前, 锂离子电池仍呈现需求量增长的趋势, 对锂离子电池的安全性要求也越来越高. 因此促使寻找一种比碳/石墨材料更安全, 循环性能更理想的锂离子电池负极材料以满足电动汽车等新兴行业的需求. 尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作为“零应变材料”具有优异的循环稳定性、价格便宜、容易制备、较高的平台电压和良好的安全性, 已成为锂离子动力电池负极材料的研究热点, 被认为是目前最具应用前景的锂离子电池负极材料. 由于形貌选择对于Li₄Ti₅O₁₂材料的电化学性能有着至关重要的影响, 本文综述了球形、多孔(中空)结构、纳微结构、核壳结构等不同形貌Li₄Ti₅O₁₂的合成及其性能研究的最新进展; 总结了各种形貌的优点, 已解决和待解决的问题, 常用合成方法以及各自的适应领域; 并对Li₄Ti₅O₁₂材料的发展趋势进行了展望.     

稀土聚乙炔电池及其电化学

聚乙炔作为合成的有机金属具有极大的应用潜力。MacDiarmid等发现可用电化学方法对聚乙炔进行可逆掺杂,使其电导率达到金属的水平,而且聚乙炔本身具有一个由微纤维组成的网状结构,有很大的表面积(～60m~2/g),因此适合于作二次电池的电极。人们已在实验室制备了各种类型的聚乙炔电池,它们具有重量轻、能量密度高、功率密度大、可充电等特点,因而具有研究价值。沈之荃等曾应用稀土配合催化剂合成了高含量顺式的、热稳定性较高的和抗氧化稳定性的聚乙炔。本文报道稀土聚乙炔电池及其电化学的研究工作。结果表明:稀土聚乙炔电池的开路电压可达3.5V,短路电流达10mA,平均功率密度达160W/kg,具有进一步开发研究的前景。     

Li/SOCl_2电池研究及应用进展

对Li/SOCl2电池的研究进展,包括Li/SOCl2电池的锂阳极、碳阴极、电解液体系及电池性能改善等方面的研究现状及发展趋势进行了较为详细的介绍,同时介绍了该电池的应用进展.并对其发展方向进行了展望.     

金属-二氧化碳电池的发展:机理及关键材料

金属-二氧化碳(Me-CO₂)电池结合了先进储能和有效固定CO₂的双重特性,被视为下一代能源转换和储存以及CO₂捕获和利用器件的潜在候选者。然而,目前Me-CO₂电池面临如倍率性能差、高极化率、CO₂转换效率低、循环寿命短等一系列的挑战。为了便于了解Me-CO₂电池的最新研究并促进其发展,本文系统地总结、比较和讨论了基于金属(锂、钠、铝、锌、钾)阳极的Me-CO₂电池的发展,包括电池放电/充电机制、阴极材料/电催化剂、电解质、金属电极等,着重阐明了电极和电解质等功能材料对电极反应稳定性和速率的影响,展望了合理构建电池材料的前景和方向,为Me-CO₂电池的发展提供指导。     

锂离子电池正极材料层状Li-Ni-Co-Mn-O的研究*

综述了近年来锂离子电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料的研究进展,重点介绍了其合成方法、电化学性能以及掺杂、包覆改性等方面的研究结果。其中,LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料已成功实现商业化,凭借优异的性价比,该材料将取代LiCoO₂。     

新一代动力锂离子电池磷酸锰锂正极材料的研究现状与展望

磷酸锰锂（LiMnPO₄）正极材料具有能量密度高、成本低、安全性高和热稳定性好等优点,目前已成为锂电产业界研究的热点,有望成为继磷酸铁锂（LiFePO₄）之后的新一代正极材料. 然而,磷酸锰锂的电子电导率和锂离子扩散率均很低,其电化学性能提高较为困难,至今尚无法制备出满足实际应用的高性能LiMnPO₄正极材料,严重制约了LiMnPO₄材料及其电池的发展. 本文从LiMnPO₄的结构特性出发,对近年来国内外在碳包覆、离子掺杂、纳米化和控制晶体形貌等改性研究、全电池研究、专利情况以及商业化尝试等多方面进行了综述,并对LiMnPO₄的发展进行了展望.     

锂硒电池的研究现状与展望

锂硒电池是一种非常有潜力的下一代高能量密度电池,具有理论体积能量密度大(3253 mAh·cm^-3)、电导率高(1×10^-3 S·m^-1)、环境友好等优良特性,已经逐渐成为电化学领域的一个研究热点。然而,目前锂硒电池仍面临活性材料利用率低、库仑效率低、容量衰减快以及多硒化物中间体穿梭等诸多问题。针对这些问题,国内外研究人员进行了大量的探索,例如,在正极处采用多种碳材料、金属化合物、硒合金等进行封装改性;在负极处采用固体电解质界面方法进行保护。本文全面综述了锂硒电池在正极、负极、电解质、隔膜、黏结剂、集流体等方面取得的最新研究进展,特别是在纳米硒的封装、固体电解质保护层的制备、新型多功能隔膜的研究、多种黏结剂和集流体的应用等方面进行了重点总结。最后,对锂硒电池的未来发展前景和商业化应用进行了展望。     

第一性原理计算应用于锂硫电池研究的评述

锂硫电池凭借超高理论容量和能量密度以及硫储量丰富和环境友好等优势被认为是极具发展前景的新一代高能电池体系。然而，活性硫及放电终产物导电性差、多硫化物穿梭效应、硫反应动力学缓慢等关键问题严重制约了其实际应用。研究人员采用硫正极设计、功能隔膜/中间层、电解质改性或固体电解质等策略，在解决以上问题方面取得重要进展。然而，针对锂硫电池内部实时动态反应过程、规律和机制以及电极/电解质界面设计调控策略仍缺乏深入认识。第一性原理计算逐渐发展为化学、材料、能源等诸多学科领域的重要研究工具，有助于从原子/分子水平理解反应中间产物性质、分子/电子间相互作用、电化学反应过程和规律、电极/电解质动态演化过程等，相较于“实验试错法”,其在研究锂硫电池内部多电子和多离子氧化还原反应方面具有显著优势。本文全面综述了运用第一性原理计算研究锂硫电池电极与多硫化物相互作用、充放电反应机制以及电解质三个方面的重要进展，展望了第一性原理计算应用于锂硫电池研究的当前挑战和未来发展方向。     

锂离子电池用聚合物/无机复合固态电解质研究进展

全固态锂离子电池由于具有安全性高、能量密度高等优势,已成为未来锂离子电池发展的必经之路.作为全固态锂离子电池的核心部件,聚合物/无机复合固态电解质同时拥有无机固态电解质和固态聚合物电解质的许多优异性能,但其也面临着诸多挑战,包括室温离子电导率低于10-3S/cm和界面阻抗大等.本文综述了聚合物/无机复合固态电解质的聚合...     

MlNi4Al和MlNi4Mn贮氢电极性能的研究

ＭｌＮｉ４Ａｌ和ＭｌＮｉ４Ｍｎ贮氢电极性能的研究＊赵东江马松艳（绥化师专化学系绥化１５２０６１）关键词贮氢电极循环寿命自放电中图分类号Ｏ６４６．５４镍／氢化物（Ｎｉ／ＭＨ）二次电池以其洁净、安全、高容量、大功率及长寿命等特点受到极大关注。贮氢电极材料...     

Self-discharge behavior of LaNi5-based hydrogen storage electrodes in different electrolytes

Nickel–metal hydride (Ni–MH) batteries using hydrogen storage alloys as negative electrode materials have been developed and commercialized because of their high energy density, high rate capability and long cycle life, without causing environmental pollution (Song et al. J Alloys Comp 298:254, 2000; Jang et al. J Alloys Comp 268:290, 1998). However, the self-discharge rate is relatively higher than that of the Ni–Cd batteries, which would certainly be disadvantageous in practical applications. The capacity loss of a battery during storage is often related to self-discharge in the cells. Self-discharge takes place from a highly charged state of a cell to a lower state of charge (SOC) and is typically caused by the highly oxidizing or reducing characteristic of one or both of the electrodes in the cell. This self-discharge behavior may be affected by various factors such as gases, impurities, temperature, type of alloy electrode, electrolytes, or charge/discharge methods. The loss of capacity can be permanent or recoverable, depending on the nature of the mechanism (chemical or electrochemical) and aging condition. In this paper, the effects of electrolyte composition and temperature on self-discharge behavior of LaNi₅-based hydrogen storage alloy electrodes for Ni–MH batteries have been investigated. It was found that both reversible and irreversible capacity loss of MH electrode tested at 333 K were higher than that at 298 K. When tested at 298 K and 333 K, reversible capacity loss was mainly affected by the electrolyte, while the irreversible capacity loss was not affected. The dissolution of Al from the electrode can be reduced more effectively in an electrolyte with Al addition, compared with that in normal electrolyte. This resulted in a lower reversible capacity loss for the electrode exposed in the Al³⁺-rich electrolyte. SEM analysis has shown that some needle shape and hexagonal corrosion products were formed on the surface of the alloy electrodes, especially after storage at high temperature.     

贮氢合金表面处理改善Ni/MH电池1C充放电性能

研究了贮氨合金两种表面化学处理方法对MH电极活化性能及Ni／MH电池IC充放电性能的影响：第一种处理方法是贮氢合金在6th。l·L－’KOH溶液中80T处理sh，第二种处理方法是在含有0．04mol·L－‘KBH4的6mol·L’‘KOH溶液中80t处理sh．通过MH电极的放电容量、充放电过程中电极极化和电化学阻抗谱测试评价了上述化学处理对电极活化性能的影响．电子探针表面分析表明化学处理后贮氢合金表面由于铝元素的优先溶解形成一层具有较高电催化活性的富镍表面层，它是改善电极活化性能的主要原因·以处理的贮氨合金为负极材料的Ni／MH电池具有较高IC充放电循环寿命和1．ZV以上放电容量．     

不同碱溶液表面处理对稀土镁镍基储氢合金的影响

采用相同浓度即6 mol·L^-1 LiOH、NaOH和KOH对稀土镁镍基储氢合金进行表面处理,研究了不同碱溶液和不同处理时间对合金表面形貌、组成和电极电化学性能的影响。研究表明,合金经6 mol·L^-1 NaOH溶液处理10 min后具有最好的综合电化学性能。但随着处理时间的延长,采用6 mol·L^-1 NaOH溶液处理的合金放电容量衰减明显,实验证明这是由合金表面稀土元素和Al元素的大量溶解进入碱溶液造成的。3种碱溶液比较,LiOH溶液能有效去除合金表面镁元素减少合金在碱溶液处理过程中的氧化,虽然形成的表面不利于H在合金表面的吸脱附,却能有效提高合金在碱溶液中的抗腐蚀能力,提高合金的循环稳定性。     

薄壁铸造和退火工艺对LPCNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同铸锭厚度(1～10mm)对薄壁铸造的铸态和退火态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3贮氢合金电化学性能的影响。结果发现：铸态LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的0．2C放电容量随着合金锭厚度的增加有增大的趋势。10mm厚铸态合金的活化性能优于其它厚度的合金，且在1C的放电容量和循环稳定性比在其它厚度的高。主要原因应归结为该厚度合金具有更大的晶胞体积和更小的晶格应力。退火态3mm LPCNi3．55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的综合电化学性能比铸态更优异，6mm合金的循环稳定性和3～6mm合金的活化性能得到改善。主要原因应归结为晶格应力的极大释放以及Mn等元素偏析的改善。     

Platinum alloying effects on the behavior of a metal hydride electrode

This is a study of the alloy structure, cycling life, and reaction kinetics of LaNi_4.7–x Sn_0.3Pt _x (x=0 and 0.1) metal hydride electrodes, using X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy, electrochemical charge/discharge cycling, and electrochemical impedance spectroscopy. It is seen that the presence of platinum in the alloy causes an increase of the cycle life and a decrease in the hydrogen equilibrium pressure, activation time, charge storage capacity, and the rate of capacity decay during multicycling. XANES results are consistent with a decrease in the Ni oxidation in the Pt-containing alloy after the electrode cycling, indicating a protection introduced by Pt against Ni oxidation. It was also found that the catalytic activity of charge/discharge is improved with Pt alloying, a factor exclusively related to an increase of the active area due to higher alloy pulverization.     

Effects of alloying elements and binder on the electrochemical behavior of metal hydride electrodes in potassium hydroxide electrolyte

This investigation examines the effect of alloying elements on the charge–discharge performance of LaNi_3.6(Co+Mn+Al)_1.4 electrodes in 7 M KOH electrolyte. The activation behavior and the effect of binder content were also examined. Both half-cell and full-cell systems were employed to evaluate the electrochemical performance. Experimental results indicated that a few cycles of charge–discharge at a rate of 150 mA/g in 7 M KOH electrolyte were sufficient to activate the freshly prepared LaNi_3.6(Co+Mn+Al)_1.4 electrodes. The amount of binder affected the activation behavior, the overvoltage for hydrogen ions reduction and the discharge capacity of the MmNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3 electrode. In the alloy of the LaNi_3.6(Co+Mn+Al)_1.4 electrodes, a high Co content helped to promote both the capacity at a relatively low discharging rate and the cyclic life. An increase of the Al content raised the discharge voltage and improved the high rate discharge capacity, but reduced the cyclic stability. The alloy with a high Mn content required the least cathodic polarization during charging but had the lowest discharge capacity at a rather high discharging rate.     

含锡AB_5型非化学计量贮氢合金Ⅱ.电化学性能

研究了几种AB5非化学计量贮氢合金的电化学性能 ,及在低电流密度与高电流密度放电下取代元素对放电比容量、活化性能及循环寿命的影响。Sn ,Co,Mn的加入有利于提高合金的电化学贮氢容量 ,La(NiSn) 5.14 ,La(NiSnCo) 5.12 和La(NiSnMn) 5.12 具有相同的电化学贮氢容量与活化特性。尽管La(NiSn) 5.14 大电流放电性能优于La(NiSnCo) 5.12 和La(NiSnMn) 5.12 ,但其寿命短。Mn ,Co和Al可大大提高合金的使用寿命。La(NiSnCo) 5.12 被认为是一种理想的贮氢合金。     

恒电位阶跃法研究贮氢合金MlNi_(3.75)Co_(0.65)Mn_(0.4)Al_(0.2)中氢的扩散行为

本文用恒电位阶跃法研究了不同放电深度 (DOD)和不同温度下贮氢合金MlNi3.75Co0 .6 5Mn0 .4 Al0 .2 中氢的扩散行为 .结果表明 :室温下该合金中氢的扩散系数随DOD的增大而增大 ,在5 0 %DOD的该合金中 ,氢的扩散系数随温度的升高而增大 ,扩散活化能为 19.87kJ/mol     

Al含量对MLNi4—xMnAlx贮氢电极性能的影响

在稀土镍合金贮氢电极(MH)的研究中,曾报道电解液浓度对MLNia_(3.5)MnCo_(0.4)Al_(0.1)(ML代表富镧混合稀土)电极放电性能的影响。本文报道Al含量对MLNi_(4-x)MnAl_x电极性能的影响,并用循环伏安法对电极反应机理进行了探讨。实验方法同前报。 结果与讨论 MLNi_(4-x)MnAl_x电极性能测试 用100mA/S恒电流将MLNi_(4-x)MnAl_x电极充电至300mAh/g,停充10分钟,再用100mA/g恒电流放电至—0.60V(vs Hg/HgO),得如图1的放电曲线。可见随