高体积比容量二氧化锰半固态液流电池的研究

二氧化锰(MnO_(2))具有储量丰富、成本低廉等优点,被广泛应用于水系锌锰电池中。液流电池可以实现能量组件与功率组件的解耦,在长时规模储能领域受到研究者们的广泛关注。研究以MnO_(2)为活性物质设计了半固态电极,实现了高体积比容量的液流电池。首先以黄原胶为悬浮介质、科琴黑为导电剂制备了半固态电极,并通过表征电极的电化学性能与流变性能来确定MnO_(2)半固态电极的最佳配比。科琴黑导电渗透的临界浓度为9 g/L,以此浓度制备的半固态电极具有良好的倍率性能和循环稳定性,MnO_(2)添加浓度为300 g/L时,半固态电极体积比容量达到32.5 Ah/L。半固态电极表现出非牛顿流变性,屈服应力约为2 Pa,保证悬浮液具有机械稳定性的同时降低了泵送的机械能损失。应用了半固态电极的锌锰液流电池体积比容量可达22.3 Ah/L,具有良好的发展前景。

高比容量氧化镍电极的研制

通过对导电剂，添加剂，粘结剂的种类和用量以及浆料涂敷，干燥，成型等工艺参数的最佳确定，研制了体积比容量大于６３０ｍＡｈ／ｃｍ＾３以上的泡沫镍正极，并用其与自制负极组装成ＡＡ型ＭＨ／Ｎｉ电池，电池０．２Ｃ容量达１４５０￣１５２５ｍＡｂ，１Ｃ容量大于１３００ｍＡｈ且电池放电电压平台较高，０．２Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总时８５％左右。

高可逆比容量锡负极循环性能的改善

为了改善锂离子蓄电池中高比容量锡负极的循环性能 ,采用多孔结构、高比表面积的多孔碳材料为载体制备得到Sn/PC复合材料。电化学测试表明 :用该类复合材料制备的电极表现出良好的锂嵌脱能力 ,循环性能比锡类电极有显著提高 ,其循环性能和可逆比容量与复合电极中锡的含量密切相关。第二次循环后复合电极充放电效率接近 10 0 % ,具备较好的充放电倍率特性和较低的嵌、脱锂电位。制备出的复合材料能防止锡嵌、脱锂过程产生的严重体积效应 ,从而提高电极循环性能 。

（NH_4）_2S_2O_8体系聚苯胺的合成及其比容量的研究

本文采用工业品原材料直接合成了导电聚苯胺，探讨了过硫酸铵体系中苯胺的聚合条件及掺杂反应时间等因素对聚苯胺比容量的影响，得出制备具有高比容量导电聚苯胺的最适宜条件为：过硫酸铵与苯胺的摩尔比为１．０，反应体系盐酸浓度为２．５ｍｏｌ／Ｌ，氧化剂滴加时间为３０ｍｉｎ，掺杂反应时间为３．５～１７．５ｈ。在此条件下可制得比容量高达１４３ｍＡｈ／ｇ的导电聚苯胺。在实验室小试基础上，我们还进行了聚苯胺的逐级放大研究，在苯胺投料量放大到７．５ｋｇ时，所得产物的比容量仍可达１２０ｍＡｈ／ｇ。

LiMn_2O_4的高温比容量衰减研究

采用高温固相法合成了LiMn2 O4电极材料 ,运用电化学和阴极膜X射线衍射等方法研究了LiMn2 O4在高温 (≥ 50℃ )下 ,循环时比容量衰减的现象及其衰减机理。结果表明 ,温度越高 ,LiMn2 O4的自放电越严重 ;贮存时间越长 ,LiMn2 O4的可逆容量损失越大 ,平均放电电压越低 ;高温下LiMn2 O4中Mn的溶解是造成比容量衰减的重要原因。通过掺杂微量元素的方法能有效地改善尖晶石LiMn2

基于钴酸锂载体构筑高体积比容量硫基复合材料

锂-硫电池具有高的理论质量/体积能量密度,因而成为最具发展潜力的高比能二次电池体系.然而,由于硫载体通常采用轻质的碳纳米材料,导致硫基复合材料的振实密度和体积比容量均偏低,制约了电池体积能量密度的提升.本文尝试采用具有高密度特征的钴酸锂(LiCoO2)作为硫的载体材料,以构筑高振实密度的硫基复合材料,进而提高硫正极的体积比容量.研究显示,LiCoO2对可溶性多硫化物具有较强的吸附作用,能够促进硫的电化学转化,因而提高了硫的活性物质利用率和循环稳定性.同时,由于具有高的振实密度(1.90 g·cm-3),S/LiCoO2复合材料的首周体积比容量高达1750.5 mAh·cm-3,是常规硫/碳复合材料的2.2倍.因此,本文利用具有高密度特征的LiCoO2作为硫载体来提升硫复合材料的体积比容量,有助于实现锂-硫电池的高体积能量密度.

具有微/纳多孔结构的海胆状NiO的制备及其比容量研究

以六水合氯化镍和尿素为原料,利用水热合成法制备了具有微/纳多孔结构的海胆状NiO的前驱物,经热处理后得到了具有微/纳多孔结构的海胆状NiO微球。通过XRD、SEM、HRTEM和N2-吸附-脱附对制得的NiO微球进行了表征,结果显示表面具有5～20nm微孔的海胆状NiO微球由许多直径30～40nm的纳米线组装而成,其比表面积高达325.238m2/g,孔体积0.338cm3/g。充放电测试结果表明,在0.5～3V电压范围、0.1C倍率下,具有微/纳多孔结构海胆状NiO材料的首次放电比容量高达1636.2mAh/g,对比实验显示,其放电比容量远远高于合成的NiO纳米颗粒的首次放电比容量(792.8mAh/g),且高于已有文献报道的其它形貌NiO材料的放电比容量。

有机聚硫化物正极活性材料的高放电比容量现象

以聚六硫蒽为正极活性材料制作正极，锂片为负极，双三氟甲基磺酰亚胺锂为电解质，有机醚为溶剂，组装锂电池。活性材料的放电比容量最高达1236mAhg^-1；放电电压3．5—2．5V，放电比容量在前20周下降较快，至第20周时为600mAh／g。以后下降速度减慢，到50周时仍有比容量411mAh／g，库仑效率大于90％。这种实际放电容量远高于理论放电容量的现象还未见过文献报道。

聚丙烯腈分子量对锂硫电池比容量和循环稳定性的影响

采用自由基聚合法,以丙烯腈(AN)为原料,以不同质量比的水(H_(2)O)与二甲基亚砜(DMSO)的混合试剂为介质,制备不同分子量的聚丙烯腈(VMPAN)。随后采用升华硫(S)作为硫源,制备硫化聚丙烯腈(SPAN),探究了不同H_(2)O与DMSO配比对PAN的理化性能以及PAN作为锂-硫电池正极时的电化学性能的影响。研究结果表明,混合试剂配比为50∶50的VMPAN具有适中的分子量,用其制备出的SPAN复合材料展现出最佳性能,载硫量近52%(质量分数),锂离子扩散系数可达1.06×10^(-12)cm^(2)·s^(-1),在0.2C和1.0C下初始放电比容量分别达到1805.48 mAh·g^(-1)与1704.22 mAh·g^(-1)。在0.2C下循环100次后正极材料可逆比容量为1225 mAh·g^(-1),容量保持率高达85%,具有优异的循环性能与倍率性能。

一种活性炭比容量的测试

本文采用三电极有机锂盐体系对一种性炭(AC)的比容量进行测试、分析,发现在活性炭对称电容器中,正极活性炭的双电层容量为79.24F/g,活性炭做负极时,在不同的电位下表现出不同的容量性质,在较低电位下活性炭比容量为61.85F/g,而较高的电位比容量为96.54F/g。在对比活性炭对称电容器体系和AC/Li_4Ti_5O_(12)、LiMn_2O_4/AC两种不对称电容器体系,发现AC/Li_4Ti_5O_(12)、LiMn_2O_4/AC不对称电容器测试出来的活性炭比容量比活性炭对称电容器的测试出来比容量提高约9.6%～17.8%不等。

高比容量锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)的制备及性能

以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)为研究对象,通过共沉淀法制备了不同F物质的量分数(0%、1%、3%、5%)的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元正极材料(NCM),通过对NCM材料的晶格结构、微观形貌、电化学性能进行分析,结果表明:F掺杂后提高了NCM材料的结晶度,降低了阳离子混乱程度,适量的F掺杂有助于减小NCM三元正极材料的尺寸和提高均匀性,F的掺杂还能够降低NCM三元正极材料的极化现象,初始放电比容量随着F的掺杂含量升高呈现出先升高后降低的趋势,循环性能随着F的掺杂得到了提高,F掺杂物质的量分数为3%的NCM三元正极材料初始放电比容量167.2 mA·h/g,容量保持率达到98.5%,阻抗较小,电化学性能最优。

水性钛酸锂锂离子电池比容量和倍率的影响因素研究

水性制浆具有对环境友好、对人体无害且生产成本低等优势。利用水性制浆工艺研究了钛酸锂结构、水性黏结剂、导电剂、面密度对钛酸锂电池比容量和倍率的影响。结果表明,钛酸锂活性材料的球形二次造粒结构有利于提高其放电倍率性能;电导率大的黏结剂可提高钛酸锂的比容量与大倍率充放电性能,且黏结剂添加量为3%时的钛酸锂性能可达到较优状态;支链状结构的导电剂能提高钛酸锂的比容量与放电倍率性能,且增加导电剂添加量可进一步提高电池放电倍率性能;面密度越小,钛酸锂电池倍率性能越好。

MH-Ni电池比容量与自放电和循环寿命的关系

金属氢化物镍碱性蓄电池(MH-Ni电池)的比容量与自放电和循环寿命具有相当密切的关系。对MH-Ni电池的工作特点和失效原理进行了分析;测试了试验电池的性能;阐述了主要影响因素与电池性能之间的关系;提出了AA型高比容量MH-Ni电池的技术措施,这些对Ni系列电池技术的发展具有较好的借鉴。

水热条件对铜镍微米复合材料超级电容比容量的影响

本文以氯化铜和氯化镍为原料,通过与氢氧化钠化学反应制备出氢氧化铜和氢氧化镍的混合沉淀,然后转入高压反应釜,最后再高温煅烧制备出氧化镍/氧化铜复合材料,通过XRD、SEM对复合材料的物相进行分析,并用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电对制备的复合材料进行电化学性能分析。结果表明:150℃30 h的水热条件下,氧化镍/氧化铜复合材料的电化学性能最佳,1 F?g?1电流密度下的比容量达到200 F?g?1。

德国研发出硫纳米森林电极创电池质量比容量纪录

6月12日，在德累斯顿举办的第九届国际纳米技术研讨会上，德国弗劳恩霍夫材料与射线技术研究所（IWS）展示了他们研发的基于碳纳米管的含硫电极材料。该材料被应用在锂硫电池中，可以获得高达900毫安时／克的质量比容量。

低成本高比容量磷酸铁锂和富锂锰基正极材料产业化关键技术

锂离子电池作为二次能源，具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势，是20世纪90年代开发成功的新型绿色二次电池。近年来，随着新能源战略下电动汽车的普及、铅蓄电池环保问题、石油价格飞涨等诸多因素影响，

硫纳米森林做电极创电池质量比容量纪录

近日，在德累斯顿举办的第九届国际纳米技术研讨会上，德国弗劳恩霍夫材料与射线技术研究所（IWS）展示了他们研发的基于碳纳米管的含硫电极材料。该材料被应用在锂硫电池中，可以获得高达900毫安时／克的质量比容量。

硅藻土衍生硅碳负极材料的制备及其储锂性能研究

本文以管状和盘状两种天然硅藻土作为初始原料,制备了一系列硅藻土衍生硅碳负极材料,并采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等测试手段系统表征了所制备样品的晶体结构、微观形貌及化学组成.将制备的硅藻土衍生硅碳负极材料作为活性物质组装为锂离子电池,对比了管状和盘状两种形貌对其储锂性能的影响,并详细考察了沥青衍生碳包覆层的加入量对硅碳负极材料比容量及循环稳定性的影响.测试结果表明,样品管DE-1∶3和管DE-1∶6在0.2 A g^(-1)较低电流密度下均具有较好的容量保持率,循环500次之后比容量分别可保持443 mAh g^(-1)和414 mAh g^(-1),而样品管DE-1∶6则在0.5 A g^(-1)较大电流密度下具有更好的结构稳定性.

锰基钠离子电池正极材料设计及电化学性能研究

钠离子电池因环境友好、储量丰富等优势,成为锂离子电池的后继者,在储能材料方面有很大的应用潜力。针对钠离子电池锰基正极材料存在结构不稳定、循环稳定性差等问题,采用溶胶-凝胶法制备Na_(0.7)Fe_(x)Mn(1-x)O_(2)(0<x<1)锰基正极材料,考察铁锰物质的量比对Na_(0.7)Fe_(x)Mn(1-x)O_(2)材料微观结构、电化学性能的影响。结果表明:铁的掺杂稳定了材料P2相晶型且增加了钠层间距;合成的两种材料Na_(0.7)Fe_(0.2)Mn_(0.8)O_(2)和Na_(0.7)Fe0.35Mn0.65O_(2)在电压范围为2~4 V、放电倍率为0.5C的条件下,首次充/放电比容量分别为88.54、63.73 mA·h/g和74.02、49.01 mA·h/g,循环100次后充/放电比容量分别为51.94、51.36 mA·h/g和52.15、51.59 mA·h/g,循环效率分别为58.01%和69.7%,表现出良好的容量保持和循环性能;在倍率方面,两种材料经过2C大电流充电后,重新循环到0.5C倍率时两种材料的充/放电比容量仍可达113.82、110.25 mA·h/g和51.75、51.11 mA·h/g,两种材料都表现了较好的循环倍率性能,其中Na_(0.7)Fe_(0.2)Mn_(0.8)O_(2)材料的性能表现得更加优异。

共价有机骨架在高性能锂离子电池负极材料中的应用

通过缩合聚合反应制备了两种热稳定性高、结晶性好和比表面积大的共价有机骨架(COF-1,COF-2)材料.将它们作为锂离子电池(LIBs)负极材料时,均表现出较高的可逆容量(经过150次循环后,COF-1和COF-2的充电比容量分别为484和327 mA·h/g)、出色的倍率性能(2和10 A/g电流密度下,COF-1和COF-2的可逆容量分别为296,180 mA·h/g和265,166 mA·h/g)、超大电流密度下的工作能力(5 A/g电流密度下循环2000次,COF-1和COF-2的充电比容量分别为572和332 mA·h/g)以及极端温度下的运行性能(50和‒15℃环境中循环40次后,COF-1和COF-2的充电比容量分别为2101,218 mA·h/g和1760,172 mA·h/g).两种COF均具有随着充放电的持续进行,电化学活性基团被激活的能力,COF-1和COF-2在不添加导电剂的情况下循环400次,充电比容量分别从23和16mA·h/g增长到45和31mA·h/g;通过对实验数据的分析,证明了在大电流密度以及高温环境等能使离子扩散速率加快的条件下,更有利于这种激活效应的发生.通过对比两种COF材料,发现含有三嗪环结构的COF-1的储锂性能及电化学反应动力学性质优于全部为苯环结构的COF-2,表明芳香环中的C=N可能是一种具有较高电化学活性的基团.