锌离子电池锰基正极材料研究进展

可充电水系锌离子电池是一种环保且电化学性能优异的二次电池,但锰基正极材料在充放电过程中结构易坍塌、导电率低、稳定性差等缺点严重制约了水系锌离子电池的发展。笔者首先阐述了锰基正极材料中锌离子的储存机理,主要有Zn^(2+)嵌入/脱出机理、H+/Zn^(2+)共嵌入/脱出机理和化学转化反应机理。Zn^(2+)嵌入/脱出机理包括无相变反应和新相生成反应。而新相生成反应又分为可逆相变和不可逆相变。然后,基于锰基正极材料面临的问题,讨论了改善其储锌性能的主要方法。目前可采用的方法包括缺陷工程、与导电材料复合、离子掺杂、表面修饰技术等。用以上方法改进后的锰基正极材料表现出了更加优异的性能。

正极和膏工艺对铅酸电池性能的影响

选取4种密度的硫酸溶液进行和膏并涂板,通过电化学工作站、电镜扫描等分析方法对极板进行物化性能的表征。组装2 V单体电池,验证和膏酸密度对电池的20小时率容量、低温起动、动态充电接受、循环寿命等性能的影响。实验结果表明:和膏过程中使用的硫酸溶液密度不同,会影响铅膏活性物质的形成及其电化学反应的进行。综合考虑,和膏用硫酸溶液的密度为1.300 g/cm^(3)时电池的性能较好。

动力铅酸电池循环过程性能研究

采用X衍射分析、扫描电镜分析、热分析和含酸量测试等方法,研究了动力用铅酸蓄电池循环期间正极活性物质性能的变化、电解液分层情况和板栅参数变化。随着循环的进行,凝胶区物质[PbO(OH)_(2)]逐渐减少,极板上、下部位的活性物质含量不同,其中上部β-PbO_(2)偏多,下部PbSO_(4)偏多,而且活性物质孔率逐渐增大。最后发现,电池失重、板栅腐蚀和板栅边框厚度损失在100次循环后加速。

VRLA电池正极失效机理研究

通过对循环失效电池的解剖研究,发现造成电池失效的主要原因是正极活性物质软化与脱落。通过对失效电池正极板的X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析,表明:①随着循环的进行,β PbO2的颗粒尺寸逐渐变大,隔板失去弹性,正极板厚度逐渐增加,活性物质颗粒间的接触效果变差,电阻增加,最终导致电池容量的衰减和寿命终结;②大电流充电有利于形成更紧凑的正极活性物质骨架,对正极活性物质表面的结构有影响,有利于延长电池的循环寿命。

铋和锡作为铅蓄电池正极添加剂的研究

研究了Ｂｉ２Ｏ３和ＳｎＯ对铅蓄电池正极活性物质的影响，结果发现Ｂｉ２Ｏ３和ＳｎＯ的复合物比分别加入它们更能提高电池正极活性物质的利用率，利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射研究认为，Ｂｉ２Ｏ３和ＳｎＯ的复合物能大大提高活性物质的导电能力，并改善活性物质的孔隙分布，从而导致活性物质利用率提高１０％。

正位置反馈的多模态振动主动控制实验

采用压电元件作为传感器和驱动器,基于正位置反馈技术对一个钢制挂架结构进行主动振动控制。介绍了正位置反馈控制的基本原理,阐述了其优化算法,并介绍了控制系统构成,最后对钢制挂架在扫频和窄带随机信号激励下的振动进行了主动控制实验,实验结果验证了本文所述方法可以有效地抑制挂架的多模态振动。

坡位对马尾松林下土壤理化性质、酶活性及微生物特性影响

以我国南方花岗岩区退化马尾松林地土壤为研究对象,通过典型样地调查方法研究不同坡位(坡上、坡中,坡底)马尾松对土壤理化性质、酶活性和微生物学性质的影响。结果表明,0～20和20～40 cm土层土壤w(有机质)、w(全氮)、w(碱解氮)和w(速效钾)坡位间差异均显著(p<0.05),其中w(有机质)和w(全氮)均表现为坡底>坡中>坡上;而w(全磷)和w(全钾)位间差异不显著;3坡位中坡底土壤w(粘粒)较高容重较小。土壤酶活性坡位间差异不显著,可能受林分密度影响较大。两土层微生物生物量碳氮与土壤呼吸强度均为坡底最大,且与有机质和全氮相关性分别达显著(p<0.05)和极显著(p<0.01)正相关,但在微生物对碳利用效率、有机碳氮累积程度等方面坡位间差异不显著。所以,对养分瘠薄且易受侵蚀的花岗岩红壤区域,马尾松作为恢复植被须谨慎选择。

提高阀控铅酸蓄电池正极板界面的性能

阀控密封铅酸蓄电池 (简称VRLA电池 )作为电动车用动力电池存在着大电流放电性能差、循环寿命短的缺点 ,而板栅与活性物质界面的电化学性能是影响大电流放电性能和循环寿命的一个重要因素。介绍了极板设计的两个重要参数α和MS,α为板栅质量与活性物质质量之比 (α =mgrid/mPAM) ,MS 表示单位板栅面积上承载活性物质的量 (MS=mPAM/Sgrid)。影响正极板界面的主要因素有极板设计过程中的α和MS 值、活性物质结构、板栅合金添加剂、循环充电方式等 ,因此我们可以通过改变上述影响因素 ,来提高界面的导电性和稳定性 。

阀控铅酸蓄电池生极板的高温固化

综述了铅酸蓄电池生产中生极板高温固化的机理和作用,以及固化温度对极板固化质量和电池性能的影响,得出采用高温固化的关键是3PbO·PbSO4(3BS)向4PbO·PbSO4(4BS)转化,4BS铅膏的生成和腐蚀层改善了板栅/正极活性物质(PAM)界面的连接性能的结论。提出了采用高温固化工艺后,其它相应工艺(包括正极铅膏中加入添加剂、化成方式等)应该进行调整以及高温固化所应该注意的问题和解决方法。采用高温固化工艺,提高极板固化的温度和湿度,将有效地提高阀控铅酸蓄电池的循环寿命。

VRLA电池的早期容量损失述评

归纳了VRLA电池早期容量损失(PCL)现象的失效模式,对VRLA电池的PCL研究进展进行了分析,介绍了凝胶 晶体结构、球聚集模型、阻挡能层模型3种理论。提出了预防和恢复PCL,提高电池深循环寿命的方法。

Ni/MH电池自放电研究

本文提出一种简便的用于研究Ni/MH电池自放电机理的方法,得出电池内部H_2与充电态正极活性物质的化学反应为Ni/MH电池自放电高的主要原因。并对抑制自放电的措施作了相应的研究。

PbCO_3作为铅酸电池正极铅膏材料

首先对碳酸铅作为铅酸电池正极铅膏材料的可行性在文献的基础上进行了循环伏安曲线的验证,并对碳酸铅作为铅酸电池正极铅膏材料的工业化进行了研究。结果表明:①直接以购买的碳酸铅和膏涂成正极板经一定的固化、化成后作为铅酸电池正极铅膏材料并应用于工业化是可行的,经化成后得到PbO2含量达到94％;②化成后的铅膏经XRD衍射分析,得到的正极活性物质全为β-PbO2;③与传统的铅膏相比,活性物质利用率提高42.56％,孔率提高42.32％。

循环用阀控电池失效模式的研究

采用孔率测试、X射线衍射、电镜扫描等手段,对循环失效后的活性物质(AM)的成分与结构进行了较深入的研究,分析认为循环使用条件下,电池的失效主要是由正极活性物质(PAM)的软化、脱落所致。

锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

综述了新型锂离子电池正极活性材料LiFePO4的研究概况,系统地阐述了LiFePO4的结构特征及性能;从添加导电剂或导电剂前驱体、掺杂改性以及合成纳米颗粒等方面论述了改善LiFePO4电化学性能的基本途径。

电动自行车用阀控式铅酸蓄电池(1)——电池的放电性能

研究了供电动自行车使用的 12V -6Ah、12V -12Ah、12V -17Ah和 12V -38Ah等多种规格的阀控式铅酸蓄电池的放电性能。采用 6V -6Ah电池测定了含不同添加剂的正极活性物质利用率及电池的容量保持能力。实验结果表明 ,某些碳素材料和硫酸钠等添加剂可以提高电极的活性物质利用率。其中容量为 12Ah以上的电池以 5h率电流放电时 ,其初始质量比能量达到 36 6～ 38 0Wh/kg。

锂离子电池正极活性物质研究

详细分析了3种可作为锂离子电池正极活性物质锂钴氧化物、锂镍氧化物及锂锰氧化物的优势与不足 ,特别分析了充放电过程中可能引起的正极活性物质结构变化 ,讨论了提高锂锰氧化物结构稳定性的方法 ,测试了一种商品化锂锰氧化物的物化特性 ,合成了钴掺杂锂锰氧化物并研究其性能 ,提出了一种结构稳定的锂锰氧化物合成新方法。

VRLA电池循环失效的主要因素

对不同批次2 V2、00 Ah(C10=200 Ah)的VRLA电池单只和3只串联分别进行100%DOD循环实验。导致整组串联电池循环寿命提前结束的原因,主要是电池容量的均一性问题,落后的电池影响了循环寿命。对循环失效的电池进行解剖研究,发现造成电池失效的主要原因是正极活性物质的软化和脱落。

正极铅膏加入亚氧化钛后的性能变化

通过向铅蓄电池的正极铅膏中加入不同质量分数的亚氧化钛,试图通过这一方法改善铅蓄电池的低温性能,提高其高倍率的放电容量及正极活性物质的利用率。通过对其进行电化学测试可发现,当向铅蓄电池的正极铅膏中加入亚氧化钛后,可提高电池的充放电性能,降低其极板的内阻,同时会增加电池的析氧量。测试结果表明,当向铅蓄电池的正极铅膏中加入质量分数为10%的亚氧化钛时,可提高电池高倍率的放电容量及正极活性物质的利用率。

Ni-MH电池电极活性物质利用率的研究

讨论了添加剂Ｃｏ粉和ＣｏＯ粉的含量、粒度与正极活性物质利用率的关系，研究了不同含量的Ｎｉ粉及ＭＨ合金粉本身的粒度大小对负极活性物质利用率的影响。

VRLA电池正极活性物质软化脱落的改善

对正极活性物质软化、脱落的机理作了简单的介绍。对改善ＶＲＬＡ电池正极活性物质软化、脱落的几种添加剂作用也作了简单的介绍。文献报道：（１）在Ｐｂ－Ｃａ合金中加入１％～１．５％的锡能够使板栅恢复抗蠕变性能而防止了板栅的增长，延长了电池使用寿命；（２）含添加剂Ｋ２ＳＯ４的电解液提高活性物质网络结构之间的导电性，消除蓄电池容量早期下降；（３）纤维类添加剂可以提高正极活性物质（ＰＡＭ）的强度，防止其裂纹、起泡和脱落，从而延长电极使用寿命，并提高大电流放电能力和电池容量；（４）有机添加剂的加入可以增强ＰｂＯ２的形成，或形成保护胶体或使胶体凝聚等。然而，正极活性物质的软化、脱落是不可避免的，人们只能寻求一些有效添加剂减缓正极活性物质的软化、脱落。