铅酸电池负极添加剂的研究进展

近年来,环境污染与化石能源日益匮乏,使得储能设备不断发展更新。电池作为新型储能设备在能源供给方面占有一定的优势。目前二次电池市场中使用最广泛的主要还是锂离子电池及铅酸电池。锂电池具有能量密度高、体积小等优点,有超越铅酸电池的趋势,但因低温容量衰减严重、高温易爆炸等缺点导致其使用受到一定的限制。而铅酸电池具有使用温度范围较宽、安全可靠以及售价低廉等优势,在工业使用方面更具有普遍性。铅酸电池在使用过程中也存在失效问题。目前铅酸电池失效模式主要起源于正负极早期容量损失、板栅腐蚀以及负极硫酸盐化等。作为混合动力汽车常用的动力来源,铅酸电池需在高倍率放电部分荷电状态(HRPSoC)下运行,此时,决定电池寿命的主要因素是负极是否失效。负极失效使得电池性能急剧下降、寿命缩短,而铅酸电池负极添加剂能够在不同程度上解决负极失效问题。本文对铅酸电池常用的负极添加剂的研究发展概况和存在的问题进行了阐述,并对其进行了展望。铅酸电池负极添加剂主要包括碳材料、导电聚合物、无机或金属氧化物等,可以提高电池负极活性物质(NAM)的利用率,改善大电流放电、低温充放电、快速充电等性能。同时碳、聚苯胺、无机或金属氧化物等材料的加入能够分担铅酸电池负极的部分充电电流,减缓大电流对负极的冲击、抑制负极铅硫酸盐化、提高电池高倍率放电部分荷电状态循环寿命、降低负极放电深度、升高电池析氢电位、降低电池失水。

锂离子电池富锂锰正极材料的最新进展

富锂锰正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)因高比容量(>250 mAh·g^(-1))、低成本等优势,被视为最具前景的下一代锂离子电池正极材料。然而,该正极材料在循环过程中存在不可逆的结构转变等问题,造成首次不可逆容量损失高、倍率性能差、能量衰减和电压衰减等问题。通过体掺杂、表面包覆和结构优化设计等策略可一定程度上改善LMCM存在的以上问题。本文重点介绍LMCM存在的问题及改性研究工作,分析LMCM存在的问题及起因,详细阐述目前主要改性方法的研究现状,并讨论各种改性方法的优缺点及今后的重点研究方向。此外,本文还分析目前LMCM材料产业化进展和面临的主要挑战。由于自身存在的问题和配套材料发展缓慢,目前仅在部分企业实现小批量生产。

锌铜钛合金的掺杂元素改性及热处理工艺的研究进展

为填补我国铜资源日益稀缺的现状,寻找了一种铜合金的替代材料Zn-Cu-Ti,它具有自清洁、质轻价廉、优良的、安全无毒、延展性、耐腐蚀性等优点。针对目前锌铜钛合金板材存在塑性差,变形困难,温升大,产品性能不易控制等问题,主要介绍了不同掺杂元素(包括Cu、Ti、Mg、稀土等金属元素)对锌铜钛合金的改性情况;同时进一步阐述了不同热处理工艺(包括铸态、均匀化、退火、形变及热挤压变形)对Zn-Cu-Ti合金的微观结构和物理性能的影响规律,并对其当前存在的问题及未来的重点研究方向进行了展望。