锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

锂离子电池锡薄膜负极制备及电化学性能研究

应用真空蒸发法在泡沫铜基底上制备锡薄膜负极.XRD、SEM分析表征薄膜的物相结构及其微观形貌,并测试了材料的电化学性能.结果表明,泡沫铜基底的三维结构增强了活性物质与基底的结合力.在同一基底温度下,锡颗粒随蒸发时间延长逐渐增大,电池电化学性能降低;而在同一时间内,升高基底温度,颗粒无明显变化,电池循环寿命有了很大提高.样品A″电池(基底温度:200℃,蒸发时间:0.5 h)经100次充放电循环后比容量仍达407.3 mAh·g-1.     

熔盐法合成LiNi0.5Mn1.5O4及电化学性能

以一定比例的LiCl-LiNO_3为低熔点共混物,采用熔盐法合成了电化学性能良好的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,XRD表征结果显示产物为单一尖晶石相,SEM表征显示出材料良好的晶形,充放电测试结果显示出材料在4.7V平台附近有较大的可逆容量,在4.1V平台附近仅有较少的可逆容量。文章讨论了影响产物晶形和性能的各种因素,建议通过退火、改变合成气氛来消除4.1V平台的产生;研究结果还显示,容量的损失主要发生在第一次放电过程中在高电位区时的电解液的氧化分解.建议通过更换适合在高电位条件下工作的电解液来克服此问题;同时,通过调整低熔点共混物的配比、气氛、反应时间等条件可以实现对产物的结晶形态和大小进行适当的控制,显示了该方法在制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料中的应用前景.     

微生物燃料电池中生物膜成长对电池电化学性能的影响

以大肠杆菌为接种体,葡萄糖为基质,在1 000 Ω恒外阻下生成电活性生物膜,研究了生物膜的形成对电池电化学行为的影响。应用循环伏安、阻抗测试、极化分析、输出功率和阳极电势来考察其电化学表现。研究结果表明,随着生物膜完全成熟,阳极极化电阻减小66.5%,阳极电势逐渐降低,最大输出功率密度增加260%。     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯（TEOS）为SiO₂源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO₂,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO₂表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO₂并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g^-1电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g^-1,容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

碳膜夹层锂硫电池的电化学性能

选取Super-P（SP）、KB或MWCNTs导电碳膜夹层,并置于硫电极与隔膜间组装成扣式锂硫电池.相关评估结果表明,碳膜夹层可显著提高锂硫电池循环性能,硫电极（载硫量为80%,by mass,下同）循环40周后比容量均在800 mAh·g^-1以上. 上述三种碳膜的物理性质有较大差异,导致相应电池具有不同电性能. KB碳膜夹层电池呈现较强的电化学极化效应;SP碳膜夹层电池循环初期可释放出最高的比容量,而循环稳定性较差;MWCNTs碳膜可视为较适宜的导电碳夹层材料.     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯(TEOS)为SiO_2源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO_2,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO_2表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO_2并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g~(-1),容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

锂离子电池硅-锰复合材料的电化学性能

The Si-Mn composites were synthesized by ball-milling mixtures of four different atomic ratios of Si/Mn. The phases of composites were analyzed with X-ray diffraction. Their charge-discharge performance as negative electrodes in Li-ion batteries were tested and the formation of SEI film was studied by differential capacity plots. The results show that materials prepared by ball-milling technology are composites consisting of Si and Mn. The insertion of lithium ions leads to the formation of amorphous Li-Si alloy. The initial reversible capacity and efficiency of Si-Mn composites are increased and the cycle life is enhanced obviously，especially after their heat treatment. The composite of Si∶Mn=4∶6 exhibits a reversible capacity of 546.0 mAh·g^-1 and a charge-discharge efficiency of 70%. The reversible capacity maintains at 374.2 mAh·g^-1 after 40 cycles.     

锂离子电池负极材料Cu2O的制备及电化学性能

采用多元醇法,以丙三醇、氢氧化钠、硫酸铜为原料,在油浴中共热制备Cu2O．通过X射线衍射分析（XRD）和电化学测试对材料进行了表征．结果表明,丙三醇能够将Cu^2＋还原为Cu^＋．并且,采用该方法制备出的Cu2O材料作为锂电池负极材料,具备较好的循环性能．     

新型超铁(Ⅵ)电池正极材料的制备及性能研究

研究了高铁酸钾和高铁酸钡在7 mol·L-1KOH溶液中的溶解度和稳定性,发现随着温度升高,高铁酸盐溶解度逐渐增大,稳定性迅速下降;并用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了测试,发现所合成的高铁酸盐具有空间群为D2h(Pnma)的正交晶系结构,由粒径为50～165 nm的纳米-亚微米级粒子组成.用两种高铁酸盐材料制备Zn-超铁电池,放电试验结果表明Zn-BaFeO4电池比Zn-K2FeO4电池放电电位平台高170～220 mV,放电容量高一倍.     

1kW熔融碳酸盐燃料电池组研制

1kW熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)组由有效电极面积为 2 4 0mm× 140mm的 30个单电池组成 .系统采用内部分配方式供给气体 ,通过设在电池组底部和四个侧面的电炉丝进行加热 .在常压和 65 0℃条件下 ,分别以氢气和空气作燃料和氧化剂 ,放电电流密度为 15 0mA/cm2 时 ,平均每电池的输出电压达到 0 .7V .在运行的 30 0h内 ,电池组峰值输出功率达到 1.0 6kW .     

熔盐燃料电池材料与技术

综述了国外熔盐燃料电池材料与技术,探讨了熔盐燃料电池的发展前景．     

熔融碳酸盐燃料电池ZnO/NiO阴极稳定性及电化学性能研究

以ZnO作添加物,采用流延成型法制备了ZnO/Ni复合阴极,研究其微观形貌和相组成,并应用交流阻抗谱研究了ZnO/NiO复合阴极在(Li0.62K0.38)2CO3低共熔盐中的稳定性和电化学性能.结果表明,ZnO/Ni复合阴极和Ni阴极具有基本相近的表面形貌、空隙率和孔径尺寸.ZnO的添加能显著降低NiO在熔盐中的溶解度,其中,2mol%ZnO/NiO复合阴极的NiO溶解度比纯NiO阴极的约低1个数量级,并具有较低的电荷传递电阻(接近于纯NiO值),可望成为MCFC一种很有前景的阴极材料.     

拉伸外场作用下热定型工艺对湿法隔膜微观结构及性能影响关系研究

在湿法隔膜制备过程中,热定型工艺与常规热定型工艺有所不同,在高温处理同时还需要对隔膜进行拉伸回缩,即湿法隔膜在热定型过程中存在拉伸外场和温度场耦合作用.本文通过设计不同拉伸比与回缩比,研究了热定型工艺中拉伸外场(拉伸比、回缩比)对隔膜微观结构及宏观热收缩性能的影响关系.结果 发现,小的拉伸比(≤1.3)仅作用于聚乙烯的...     

用流铸法制备MCFC隔膜的性能研究

用流色铸法制备了电池隔膜，工艺简单易行，膜的质量有保证且易重复，其平均孔径地径为０．１８ｕｍ，孔隙率６４．４％左右，在２００ｍＡ／ｍ＾２放电时，用此膜组装的ＭＣＦＣ电池的电压高达０．８５４Ｖ，其他电化学性能也达到９０年代初世界水平。     

平衡健身盐的开发及其疗效

平衡健身盐是根据平衡保健理论研制成功的新型老人保健餐桌盐，平衡健身盐的成分含有钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、硒、钴、碘、铬等几十种适合人体需要的天然元素，这些成分能够调节人体元素的平衡，许多医院临床结果指出：平衡健身盐有治疗心血管病人和高血压患者的确实功效，如：降低高血压(治愈率92％)，升高低血压(治愈率78％)，长期食用有助于治愈瘫痪病人等，建议每位老人每天食用8g平衡健身盐。     

微粉型四钼酸铵热容的测定

Single phase of ammonium tetramolybdate in the micro power form was prepared from polyphase ammonium paramolybdate. Its heat capacity from 14.25℃ to 120.12 ℃ was measured by drop method and the result is
Cp=0.3936+7.4047×10-4T+6.3543×10-3T-2(J•K-1•g-1)     

Effect of Heat Treatment on Structure and Magnetic Performance of Ni-Fe-P Alloy Obtained by Electroless Plating

The electroless deposition of Ni68-Fe10.5-P21.5 alloy has been investigated. The crystallization behavior of the deposit was comparatively studied by using differential scanning calorimetry and X-ray diffractometry. The deposit transforms into a square Ni3P phase at 380. 0 ℃, then changes into a cubic FeNi3 phase at 490. 0 ℃. The microhardness, the size of the formed grains and the magnetic performance of the deposit increase with the increase of the heat treatment temperature below 500 ℃, then they decrease after this temperature. The effect of heat treatment time at 500 ℃ on the surface micromorphology, the structure and the magnetic performance of the deposit were also studied. The resuits show that with the increase of heat treatment time, the extent of crystallization of the deposit increases and the size of the formed grains becomes uniform. The results also show that the magnetic performance of the deposit under heat treatment for 40 min is maximal and then decreases with the increase of heat treatment time. The property change of the deposit is related to the crystal structure and the size of the formed grains of the deposit.     

New Li-ion Battery Evaluation Research Based on Thermal Property and Heat Generation Behavior of Battery

We do a new Li-ion battery evaluation research on the effects of cell resistance and polariza-tion on the energy loss in batteries based on thermal property and heat generation behavior of battery. Series of 18650 cells with different capacities and electrode materials are evalu-ated by measuring input and output energy which change with charge-discharge time and current. Based on the results of these tests, we build a model of energy loss in cells' charge-discharge process, which include Joule heat and polarization heat impact factors. It was reported that Joule heat was caused by cell resistance, which included DC-resistance and reaction resistance, and reaction resistance could not be easily obtained through routine test method. Using this new method, we can get the total resistance R and the polarization parameter η. The relationship between R, η, and temperature is also investigated in orderto build a general model for series of different Li-ion batteries, and the research can be used in the performance evaluation, state of charge prediction and the measuring of consistency of the batteries.     

热处理对化学沉积Ni-Fe-P合金性能的影响

采用DSC和XRD研究了化学镀Ni-Fe-P合金的晶化行为和结构.结果表明,镀态合金呈非晶结构, 367.6 ℃下热处理出现亚稳态Ni5P2(P3)和Fe-Ni(Im3m), 499.2 ℃下热处理进一步晶化为稳定的Ni3P(I-4)和FeNi3(Pm3m).采用磁性能实验和在w=3.5％氯化钠溶液浸泡实验以及阳极极化实验研究了热处理对镀层磁性能和耐腐蚀性的影响.结果表明,该镀层在镀态时几乎没有磁性,随着退火温度的升高,磁性能不断提高. 400 ℃以后,镀层的饱和磁化强度和矫顽力随着退火温度升高而急剧上升.浸泡实验和阳极极化实验结果均表明镀态镀层比经热处理后的镀层在w=3.5％氯化钠溶液中具有更好的耐腐蚀性,但是它们的阳极极化行为不同.