反应速率对锂硫电池放电性能影响的模型分析

锂硫电池是下一代高能量密度二次电池的重要候选者,其性能改善需深入理解电池中锂、硫间复杂宏观电化学反应过程。基于Newman多孔电极模型思路,结合多孔硫正极特点,合理简化,建立了描述锂硫电池放电过程模型。模型计算与文献实验结果对比表明,模型能较好模拟放电过程趋势、关键特征,验证了模型有效性;不同电化学动力学参数变化下放电结果模拟表明:增大锂离子交换电流密度有利于提高性能;对于正极硫多步电化学反应过程,S_(8(l))还原反应速率需保持在较高水平上,S_(8)^(2-)、S_(6)^(2-)还原反应速率不是多步电化学反应的控制步,提高S_(4)^(2-)、S_(2)^(2-)还原反应速率可以改善电池比容量、功率性能。

镁空气电池阳极用Mg-Sr合金的放电性能研究

采用电化学技术和镁空气电池放电测试系统地研究了Mg-x Sr(x=0.2%,0.5%,1%,2%和4%)(质量分数)5种合金作为镁空气电池阳极材料的耐蚀性及放电性能。结果表明,在镁合金中添加适量的Sr元素时,可以有效的增强合金的耐蚀性和电化学活性。在所研究的阳极里,Mg-2Sr阳极在所有电流密度下都具有最高且相对稳定的放电电压且表现出最好的放电性能,在40 mA/cm 2下具有最高的阳极效率,为68%。随着Sr含量的进一步增加,过量的第二相加速了自腐蚀,合金的耐蚀性和放电性能下降。

微量In对Mg-4Sn合金微观组织、电化学行为和放电性能的影响

向铸态Mg-4Sn合金中添加1.0wt%In,研究了微量In对合金微观组织、电化学行为和放电性能的影响。结果表明,添加In元素前后,合金的微观组织均由树枝晶形态的α-Mg基体以及在枝晶间弥散分布的Mg_(2)Sn相组成。添加In元素后,In固溶于基体中,且合金的树枝晶尺寸变小,Mg_(2)Sn相的均匀性提高;合金的开路电位更负,自腐蚀电流密度更低;在电池性能的测试中,合金表现出更平稳的放电过程、更负的放电电位和更高的阳极效率。这主要归因于加入In后合金更高的放电活性和更疏松的放电产物。

锂离子动力电池不同调荷方式下放电性能的研究

结合实际项目经验,针对锂离子电池在开发过程中采用Pack环模进行低温放电功率标定后对整车冬季低温放电性能进行验证时两者存在差异的现象,通过采用二阶Thevenin等效电路模型来研究分析电池的充放电机理,并根据电芯的脉冲充放电的实测结果对电池的极化现象进行研究与分析,识别出了不同调荷方式下对放电性能带来的差异。采用控制变量法重新采用不同的调荷方式对Pack环模低温功率标定方法进行调整及验证后,最终Pack环模得到的放电性能结果和整车进行低温放电性能的验证结果一致,从而可为后续Pack环模进行低温放电功率标定试验来模拟整车冬季低温放电性能验证的方法设计及改善整车低温的动力性提供指导,并能一定程度上提前识别整车开发问题及风险,对于缩短电动汽车整车的开发周期具有重要意义。

Mg-1Ge-1In镁空气电池阳极的放电性能研究

提出了一种利用锗和铟在镁中的固溶度差异调控Mg-1Ge-1In合金显微组织的策略。经过均匀化退火处理,合金中的Mg_(2)Ge相呈现出连续的网络状结构。Mg-1Ge-1In合金展现出优异的阳极放电性能,包括低至2.48 mm/y的腐蚀速率、在1 mA/cm^(2)放电电流下达-1.70 V的放电电压,以及在10 mA/cm^(2)放电1 h后高达59.49%的阳极利用率。此外,在5 mA/cm^(2)的放电条件下,Mg-1Ge-1In合金能维持稳定电压,表面呈现层状剥落现象;但当放电电流增至10 mA/cm^(2)时,其放电电压减小且放电稳定性降低。Mg-1Ge-1In合金的放电活化机理基于Mg_(2)Ge相的电偶效应与In原子的氧化-还原循环,放电活性位点正是源于Mg_(2)Ge相与镁基体间的连续网状界面,而In元素的加入则进一步增强了镁基体表面的活化,两者协同作用,确保了放电反应的稳定持续进行。

水溶性石墨烯对双电解液镁空气电池放电性能的影响

为了提高双电解液体系镁空气电池的放电性能,选择在0.6mol/L NaCl电解液中加入水溶性石墨烯。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),在GO的基础上制备出还原氧化石墨烯(RGO)和水溶性石墨烯(PG)。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜对所制石墨烯进行了结构以及形貌的表征。研究了镁阳极在加入不同浓度PG的NaCl溶液中的电化学性能和组装成电池之后的放电性能。结果表明:在0.6mol/L NaCl电液液中加入PG后的镁空气电池放电性能得到很好的提升,其中Mg(ClO_(4))_(2)-AN/NaCl+0.5g/L PG双电解液体系镁空气电池1mA/cm~2放电时放电性能最好,阳极利用率为89%,能量密度为2840Wh/kg,且放电电压可达到1.42V。电化学测试表明镁阳极在加入PG的NaCl电解液中有着较高的电化学活性。

干燥工艺和导电剂对镁空气电池放电性能影响

为研究正极干燥工艺和不同导电剂对正极电化学性能以及镁空气电池放电性能的影响。通过扫描电镜表征了正极材料的微观结构,采用电化学方法测试了极化曲线、电化学阻抗谱和空气电池放电性能。结果表明:以20 mA/cm^(2)电流密度放电时,使用真空冻干法制备的正极PTFE呈网状均匀分布,电压平台最高为1.1 V且保持稳定;以碳纳米管作为导电剂时,正极呈“珍珠串”结构,增加了反应活性位点,电池放电性能最好。

AZ系合金做空气电池负极的放电性能测试分析

在3.5wt%NaCl溶液中,采用极化曲线研究了AZ31、AZ61和AZ91电化学腐蚀性能。结果表明,随Al含量的增加,腐蚀电位先正移后负移,腐蚀电流密度先减小后增大。利用组装空气电池方法测试三者在电流密度为10 m A·cm^(-2)时的放电性能。AZ61具有最稳定的放电曲线,最小的电压滞后问题,阳极效率高达50.26%。AZ61中含有不连续短粗条状和大颗粒状的β相,放电物质脱落较少。AZ61被认为是AZ系合金中最适合用作空气电池负极的材料。

环境温度对锂离子电池放电性能的影响

动力型锂离子电池的特性与环境温度紧密相关。开展不同环境温度下电池的放电性能试验,研究不同环境温度对电池的容量和能量、放电平台以及对应续驶里程的影响规律。结果表明,动力型锂离子电池的放电容量和能量以及放电平台在低温环境下迅速降低;室温下放电容量和能量与工况速率(放电倍率)的大小成反比,而低温下二者成正比;对比不同工况温升曲线发现,较低温度环境下大电流促使温升速率加快,对低温放电容量产生了积极效应。

LIV_3O_8的溶胶-凝胶法合成及500℃阴极放电性能

用柠檬酸溶胶－凝胶工艺制备出了ＬｉＶ３Ｏ８化合物，并检测了其作为热电池阴极材料时的放电性能。干凝胶２１０℃熔烧所得的粉末颗粒疏松多孔，３００℃时可变成结晶岩状，低温焙烧时出现了Ｌｉ0．3Ｖ2Ｏ５和ＬｉＶ２Ｏ５相经６５０℃长时间保温后可转交为 ＬｉＶ３Ｏ８。模拟 Ｌｉ－Ｂ／ＬｉＣｌ－ＫＣｌ／ＬｉＶ３Ｏ８（或 Ｖ２Ｏ５）热电池５００℃放电试验表明，ＬｉＶ３Ｏ８因具有良好的电子导电体和较低的Ｌｉ＋扩散极化，其放电较 Ｖ２Ｏ５平稳，虽峰值电压略有降低，但可利用的比容量（电压降至峰值电压的７５％或２．０Ｖ）均不低于Ｖ２Ｏ５；ＬｉＶ３Ｏ８中掺入８％的Ｐ２Ｏ５时可提高小电流放电时的电压。

C/LiCoO_2系锂离子电池低温充放电性能

研究了低温(-20℃)对锂离子电池充放电性能的影响,并与其常温(25℃)性能作了比较。结果表明:在低温条件下电池的放电性能显著变差,0 2C放电时,放电容量仅为常温放电容量的77%,放电平台比常温时降低了0 5V;1C放电时,放电容量仅为0 2C放电容量的4%。低温充电性能也明显恶化,恒压充电时间增长。锂离子电池低温电化学性能变差,主要是低温条件下锂离子在正负极颗粒中固相扩散阻抗增大引起的。

正极材料单质硫在LiCF_3SO_3/DOL+DME电解液中的放电性能

研究了单质硫在1 mol/L LiCF3SO3/DOL+DME电解液中的倍率放电性能。结果表明:单质硫的首次放电容量随着放电倍率增大呈现先增后减的趋势。单质硫具有良好的充放电性能,在0.6 mA/cm2的充放电电流密度下,首次放电比容量为972 mAh/g,第50次循环的放电比容量达到605 mAh/g。单质硫的低电压平台能够提供约70%的放电总容量,但低电压平台容量衰减速率较快,平均容量衰减率为0.8%。循环伏安实验的结果表明:在1 mol/L LiCF3SO3/DOL+DME电解液中,单质硫的还原反应为浓差扩散过程,在峰电位1.90 V低电位处的第2还原反应产生固相硫化锂,引起电极钝化现象。

贮氢合金V_3TiNi_(0.56)Cr_x的充放电性能和吸放氢性能研究

以V2O5、TiO2等原料,用自蔓延高温合成法制备了钒基贮氢合金V3TiNi0.56Crx(x=0.1、0.3),用EDXRF、XRD等方法分析了合金的组织成分,用LK98BⅡ微机电化学分析系统、PCT测试仪分别测试了合金的充放电性能和吸放氢性能。结果表明:随Cr含量的增加,合金放电容量和吸氢量均降低;气态放氢平台的宽度变窄、倾斜度增加;电化学放电平台电压和气态放氢平台压力均增加;循环稳定性提高。

影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素

影响锂离子电池高倍率充放性能的因素很多,包括电池设计、电极组装、电极材料的结构、尺寸、电极表面电阻以及电解质的传导能力和稳定性等。为了探究其原因和机理,本文主要从正极、负极和电解质材料三方面对它们在高倍率充放电时各自的影响因素进行了综述和分析,并讨论了利于高倍率充放的电极和电解质材料的发展方向。

球型Ni(OH)_2表面包覆Y(OH)_3及其高温充放电性能

应用共沉淀的方法在球型Ni穴OH雪2的表面包覆了一层Y穴OH雪3,并研究了包覆不同含钇量后的球型Ni穴OH雪2的高温充放电性能。研究结果表明:包覆Y穴OH雪3的球型Ni穴OH雪2具有良好的高温充放电性能。其中1C充放电条件下,包覆量为0.3%的Ni穴OH雪2较好,0.2C充放电条件下,包覆量为1%的Ni穴OH雪2较好。

Li/FeS_2电池放电性能的研究

对Li/FeS2电池进行了研制,得到了生产工艺和技术参数。研究了改善Li/FeS2电池放电性能的两种方法:一是在正极中加入活性物质添加剂;二是增加电解液中无机盐成分。结果表明:在正极中加入金属单质和氧化物以及增加电解液中无机盐含量,Li/FeS2电池的放电容量和放电平台都有显著改善。综合不同放电制度的测试结果,最佳添加剂用量为金属单质0 5%、氧化物3%、无机盐0 4%。

贮氢合金高倍率放电性能的研究

研究了贮氢合金表面处理、粒度分布、稀土组成、Al含量和添加剂硼对贮氢合金高倍率放电性能的影响。采用物理方法和化学方法对贮氢合金进行表面处理 ,提高了合金表面电化学反应速度 ,同时促进了氢原子在合金本体中的扩散 ,从而改善了合金的活化性能、放电容量和高倍率放电能力。贮氢合金粉粒度太粗和太细都使合金电极阻抗增大 ,导致放电容量和高倍率放电能力下降 ,而且大电流放电平台也较低。选择合适的贮氢合金粉粒度分布既可提高合金的活性和放电容量 ,又能改善合金高倍率放电能力。随着合金中La含量的增加和Al含量的减少 ,提高了合金的表面活性 ,使合金的大电流放电性能得到改善。贮氢合金中加入少量元素B ,形成第二相 。

LiMn_2O_4合成条件对其充放电性能的影响

研究了锂离子二次电池正极材料LiMn2O4的不同合成条件对其充、放电性能的影响。实验采用EMD与Li2CO3为原料，在750℃下合成尖晶石型LiMn2O4实验结果表明，该材料在1mol／LLiClO4＋PC/DME（体积比1：1）电解液中表现出优良的充、放电性能。

车载锂离子电池放电性能影响因素研究

通过可控温湿度实验箱和放电电流控制器模拟锂离子电池在实际应用中可能遇到的不同工作环境,对单体LiFePO4锂离子电池进行了放电实验,对电池工作电压、放电时间和放电量等工作特性进行了分析,得出电池放电性能随放电电流、温度和湿度变化的规律。其中放电电流对电池放电性能影响最大,环境湿度影响不大。综合分析可知,有效地控制锂离子电池的工作环境,可提高电池的放电性能,改善电动汽车的动力性和续驶里程。

影响铝阳极在NaCl溶液中放电性能因素的研究

为了减缓铝空气电池中铝阳极的自腐蚀及Cl^-的腐蚀，在电解液中添加CeCl3可有效控制铝阳极的腐蚀．采用电化学阻抗谱（EIS），结合铝阳极双层模型，研究了缓蚀剂CeCl3浓度、含有CeCl3电解液的温度、pH值对铝阳极放电性能的影响，确定了铝阳极最佳放电条件：缓蚀剂CeCl，的浓度为500mg／L，含有CeCl3电解液的温度为30℃，pH值在5—6之间．组装模拟电池进行放电性能测试，放电曲线表明，铝阳极在含有缓蚀剂CeCl3的3．5％NaCl溶液中的放电性能远好于在空白溶液中的性能．