Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)锂离子全电池的电化学性质

研究了Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)全电池在不同电压区间的电化学性能.电流密度为17 mA/g,Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)在1.5~2.9 V下的首次放电比容量为125.1 mA h/g,30次循环后放电比容量为102.9 mAh/g,容量衰减22.2 mAh/g,容量保持率82.2%.相同电流密度下,Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)在1.5~3.3 V电压内的首次放电比容量为145.6 mAh/g,30次循环后放电比容量为110.8 mAh/g,容量衰减34.8 mAh/g,容量保持率76.1%.说明全电池在1.5~2.9 V电压区间内的电化学性能比在1.5~3.3V电压区间内好.研究对今后Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)与其他负极材料的研究都具有一定的指导作用.

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)全电池的制备及电化学性能测试

为了提高LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)全电池的电化学性能,本文通过对比实验,研究了在不同的N/P比以及充放电电压区间下的全电池性能表现。经对比数据发现,当正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NCM111)和负极材料Li_(4)Ti_(5)O_(12)(LTO)的N/P比为1.0:1.0,充放电电压区间为0.5~3.2V时,电池具备较好的比容量、库伦效率和循环稳定性。本文为后续LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)/Li_(4)Ti_(5)O_(12)全电池的工业化制造提供了帮助。

FePO_4包覆的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4/Li_(3.9)Na_(0.1)Ti_5O_(12)全电池性能

分别采用溶胶凝胶法和高温固相法合成了Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料和Li3.9Na0.1Ti5O12负极材料,并组装了Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(LMNO/LNTO)全电池,采用充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了Fe PO4包覆对Li Mn1.5Ni0.5O4/Li4Ti5O12全电池电化学性能的影响。结果表明,Fe PO4的包覆抑制了Li Mn1.5Ni0.5O4高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌。Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(FP-LMNO/LNTO)比LMNO/LTO全电池具有更高的放电容量、循环性能、库仑效率和能量密度。FP-LMNO/LNTO全电池更适合作为动力锂离子电池。

高电压尖晶石镍锰酸锂材料全电池研究进展

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有高达4.7 V(vs.Li/Li+)的放电平台,是高能量密度正极材料的首选。总结了高电压尖晶石镍锰酸锂材料分别与碳负极、合金负极、过渡金属氧化物以及钛酸锂等材料组成全电池的研究进展,为高电压材料全电池的开发提供了参考。

基于锂离子全电池的玉米秸秆碳-ZnO复合材料的储锂性能研究

以玉米秸秆为原料,采用高温固相法和水热法成功制备了玉米秸秆碳-ZnO复合材料。分析表明,直径为100 nm左右的氧化锌纳米棒均匀担载在玉米秸秆碳材料的孔道中。以制备的玉米秸秆碳-ZnO复合材料为负极,商业钴酸锂为正极构建锂离子全电池,测试结果表明,玉米秸秆碳-ZnO复合材料作为锂离子电池负极材料时展现出了优异的储锂性能,0.1 C充放电循环100周后,复合材料的可逆放电容量可保持在525 m Ah/g。

水系混合离子全电池LiMn2O4//NaTi2(PO4)3

分别以LiMn_2O_4,NaTi_2(PO_4)_3为正负极,1 mol·L^(-1) Li_2SO_4和0.5 mol·L^(-1) Na_2SO_4的混合水溶液为电解液组装成一种水系混合离子全电池。分别将正负极材料在3种不同水相电解液(1 mol·L^(-1) Li_2SO_4、0.5 mol·L^(-1)Na_2SO_4以及1 mol·L^(-1) Li_2SO_4+0.5 mol·L^(-1)Na_2SO_4混合电解液)中进行循环伏安和恒流充放电测试,结果发现,LiMn_2O_4在上述电解液中仅有Li^+的脱出/嵌入而Na^+由于半径较大而不参与该过程,NaTi_2(PO_4)_3在3种电解液中Li+、Na+均参与嵌入/脱嵌过程,且Li^+和Na^+的嵌入/脱出峰电位相差不大,分别为-0.82和-0.64 V,-0.95和-0.75 V;全电池在265 mA·g^(-1)电流密度下平均放电电压为1.55 V,充放电比容量分别为100.1和74.9 m Ah·g^(-1)。

电压区间对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/MCMB全电池性能的影响

以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)为正极、中间相碳微球(MCMB)为负极构建锂离子全电池,研究了充放电电压区间对NCM811/MCMB全电池电化学性能的影响。研究结果表明:以4.3 V为充电截止电压,降低放电截止电压可提高全电池的容量,但高放电截止电压下全电池的循环性能更加稳定;在2.8~4.3 V电压区间下,NCM811/MCMB全电池不但具有高的比容量,同时还具有良好的循环性能和充放电可逆性。

基于锂离子半电池和全电池的碳包覆氧化铁复合材料的电化学性能研究

采用水热法制备了碳包覆氧化铁(Fe2O3@C)复合材料.直径为30~50nm的Fe2O3类球形颗粒表面有8nm左右的碳包覆层.Fe2O3@C复合材料在锂离子电池中展现出了良好的电化学性能.在Fe2O3@C∥Li半电池中,Fe2O3@C在100mA·g^-1下循环300周后可逆放电比容量为730mAh·g^-1.在LiCoO2∥Fe2O3@C全电池中,Fe2O3@C在电流为50,100,200,400和600mA·g^-1时的放电比容量分别为1140,777,669,557和451mAh·g^-1.

电解液添加剂FSOB对LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)/石墨全电池性能的影响

以氟磺酰基氧基苯(FSOB)作为电解液添加剂,用于LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_(2)(NCM811)/石墨软包电池中。充放电测试和电化学测量的结果表明,FSOB的添加提高了该锂离子电池的常温、高温和低温长循环性能,令其可工作于−20~60 ℃的温度范围内。

水系钠离子全电池的制备及性能研究

水系钠离子电池具有安全、环境友好及成本低的优点,是下一代储能装置的发展方向之一。通过制备和表征碳纳米管复合的Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)和NaTi_(2)(PO_(4))_(3)两种材料,并作为正极和负极组装了水系钠离子全电池。对全电池进行充放电及循环性能测试,重点分析了循环衰减变化规律。循环寿命分析结果表明,电池衰减在两个不同循环区间内分别符合线性衰减规律,为水系电池寿命预测提供了理论基础。

预锂化硅-硫全电池的构建及电化学性能

以模板法合成介孔碳并作为载硫基底制备硫/介孔碳复合材料。采用电化学方法对硅碳负极预锂化,并与硫/介孔碳正极匹配构建高性能预锂化硅-硫全电池。结果表明:当全电池的负极锂容量过量正极约20%时,预锂化硅-硫全电池初始容量为1069 mA·h/g,能量密度为590 Wh/kg。循环100圈后,电池容量为603 mA·h/g,对应容量保持率为56.4%。同时,硅碳极片的引入对电池阻抗影响较小,正负极极片结构在循环后依然保持稳定。通过改变硅碳负极锂容量研究其对全电池性能的影响,全电池循环性能在负极容量过量系数约为50%时最佳,循环100圈后放电比容量达到650 mA·h/g。

正硅酸乙酯对高电压镍锰酸锂基全电池电化学性能的影响

为了提高镍锰酸锂全电池的电化学性能,本文采用物理混合的方法在负极浆料中加入正硅酸乙酯(TEOS),并按m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100、5∶100、10∶100、16∶100、20∶100的比例进行搅拌混合。以镍锰酸锂为正极,石墨为负极,组装成502030型软包装锂离子电池,并对该电池进行恒流充放电和内阻等测试。测试结果显示,0TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=0∶100)样品的电池内阻为159 mΩ,循环200圈后,容量保持率为52.6%,放电比容量为46 mA·h/g;16TEOS(m(TEOS)∶m(石墨)=16∶100)样品的电池为105 mΩ,65.7%和62.9 mA·h/g。实验结果表明:通过物理混合的方法在负极浆料中加入TEOS,有利于在负极表面形成结构稳定的人工固体电解质膜(SEI膜),提高镍锰酸锂材料的循环和倍率性能。

硅氧碳负极全电池容量发挥影响因素研究

SiOx材料因其高克容量发挥和较低的体积膨胀成为当前热门的锂离子电池负极材料,但其首次效率较低,在电池首次充电时会消耗更多的活性锂。文章通过用不同比例的SiOx与人造石墨混合制备SiOx-C复合负极材料,并制备半电池和全电池,分析了影响SiOx-C全电池容量发挥的因素,结果显示SiOx-C复合材料中,虽然SiOx含量的提高可以提高材料的克容量,但是材料首次效率不断降低,降低了全电池容量的发挥,且全电池需要放电至更低的电压,才能完全发挥容量。

硫化物固态电解质薄膜的室温干法制备和全固态电池性能

硫化物固态电解质具有高室温离子电导率,但机械强度差难以形成实用电解质层。因此,提出聚合物粘接剂预纤维化的策略,实现了硫化物电解质复合膜的室温干法制备提升了全固态电池的性能。通过PTFE乳液破乳干燥制备了预纤维化的PTFE干粉,采用Li6PS5Cl电解质和纤维化PTFE在室温辊压下成功制备了超薄(~35μm)和高离子电导率(3.17 mS/cm)的硫化物固态电解质复合膜。采用铌酸锂包覆的钴酸锂(LCO@LNO)为正极材料,通过室温干法工艺,制备了正极材料、硫化物电解质、导电剂的复合正极薄膜。通过超薄锂铟合金、电解质复合膜、正极复合膜的简单堆叠,制备了全固态薄膜电池,实现了正极材料134.1 mAh/g的可逆比容量,全电池188Wh/kg的比能量和100次的稳定循环。

全对称电池电极材料研究进展

日益严重的环境问题和能源挑战引起了人们对开发绿色高效储能系统的迫切需求。在各种储能技术中,钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs),特别是已经商业化的锂离子电池(LIBs)在便携式电子设备或下一代电动汽车中发挥着非常重要的作用。因此,在这些储能系统中寻找成本更低、安全性更高、密度更高的新型电极材料已成为满足日益增长的需求的重要途径。对称电极由于在同一储能系统中使用相同的活性材料作为正极和负极,从而降低了制造成本,简化了制造工艺,成为近年来研究的热点。最重要的是,这一特性也使对称储能系统具有更高的安全性、更长的使用寿命和双向充电能力。本文对有机和无机对称电极进行了全面的总结和评论,并重点研究了对称电极在不同储能系统中的应用,如上述SIBs、PIBs和LIBs,还对大规模生产的可能性提出了进一步的考虑。

新能源汽车全铝电池箱结构优化研究

随着汽车产业的快速发展,具备节能、环保等多种优势的新能源汽车成为汽车行业的重要发展方向。动力总成是新能源汽车的“心脏”,对整车的持续稳定运行起至关重要的作用,而电池箱既是动力总成的主要构件,也是实现整车安全行驶的核心。该文采用CAE方法建立有限元模型,对新能源汽车全铝电池箱承载性能与抗挤压能力进行研究,得出其受力与变形规律,并进行电池箱结构优化,从而为全铝电池箱的设计提供有力支持,提升新能源汽车的性能和安全性,推动汽车行业朝绿色、可持续方向发展。

I_(2)界面修饰对全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池性能的影响

通过在CsPbBr_(3)薄膜上旋涂一次I_(2)的异丙醇溶液以修饰CsPbBr_(3)吸光层,钝化CsPbBr_(3)层表面缺陷,改善CsPbBr_(3)薄膜形貌。同时通过利用环境友好的绿色溶剂水溶解CsBr,显著提高了其溶解度,减少了旋涂次数,简化了电池制备流程。实验结果表明,在CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)中,使用5 mg·mL^(-1)I_(2)的异丙醇溶液界面修饰的器件具有最佳光伏性能,其最高开路电压(open-circuit voltage,V_(OC))为1.55 V,短路电流密度(short circuit current density,J_(SC))为7.45 mA·cm^(-2),填充因子(fill factor,FF)为85.54%,光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)达到了9.88%。

全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池中载流子传输材料的研究进展

在全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池中,电子和空穴传输材料的引入能有效提高器件光电转化效率,同时电子和空穴传输层的化学性质及其界面也会对电池稳定性产生较大影响.本文总结了电子和空穴传输材料在该类电池中的研究现状和热点,并详细地介绍了电子和空穴传输材料在全无机CsPbBr 3钙钛矿太阳能电池中的作用和近来的最新进展.

混合体系:一种改善水系钾离子全电池能量密度和稳定性的有效方式

水系钾基电池(APBs)因具有高安全性和环境友好的性质而被广泛研究.然而,由于电极材料和工作机制的限制,APBs在倍率性能和能量密度方面需要进一步提高,以满足发展需求.针对上述问题,我们首次成功设计并组装了以Z n金属作为阳极,K1.9 2C u0.6 2M n0.3 8-[Fe(CN)6]0.968·□0.0 3 2·H_(2)O0.35作为阴极,2 mol L-1Zn(SO_(3)CF3)2+12 mol L-1KSO_(3)CF3作为电解液的水系钾基电池.这种混合离子体系的设计优点是:(i)选择金属锌作为阳极,提高了APBs的工作电位;(ii)双阳离子储存机制缩短了离子传输路径;(ⅲ)来自双阳离子电解质的K+通过静电屏蔽作用抑制了锌枝晶的生长.因此,组装后的全电池具有1.75 V的高工作电位,并具有优异的倍率性能(在10,000 mA g-1的电流密度下,保持原有容量的83.3%).此外,通过理论相场模拟和综合表征充分揭示了原位静电屏蔽效应,显著抑制了锌阳极的枝晶生长,提高了全电池稳定性.混合离子电池的结构设计为高性能APBs的发展提供了思路.

退火温度对碳基全无机钙钛矿太阳能电池性能的影响

碳基全无机钙钛矿太阳能电池(carbon-basedall-inorganicperovskitesolar cells,C-PSCs)由于成本低、热稳定性好等优点逐渐引起人们的广泛关注,然而其效率要远低于传统的钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)。通过调控CsPbI_(2)Br薄膜的退火温度,改善薄膜质量。利用SEM、XRD表征分析了钙钛矿薄膜微观形貌以及物相结构,发现升高退火温度可有效提高CsPbI_(2)Br薄膜的结晶性从而减少其表面的孔洞。升高钙钛矿薄膜的退火温度,器件的光伏性能有显著提高,短路电流密度(J_(sc))从8.84 mA·cm^(-2)提高至12.14 mA·cm^(-2),开路电压(V_(oc))从0.93 V提高至1.06 V,最终能量转换效率(PCE)从2.75%提高至7.63%。研究结果表明,优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺可以有效提高其光伏性能。