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。

纳米线状α-MnO_(2)电极材料的制备及电催化性能的研究

以KMnO_(4)和MnCl_(2)·4H_(2)O为原料通过水热法制备出二氧化锰电极材料,利用SEM、XRD观察材料的微观形貌并确定其晶型,通过放电测试和电化学测试研究二氧化锰作为电极材料的ORR电催化性能。研究结果表明,水热反应温度为180℃、KMnO_(4)∶MnCl_(2)·4H_(2)O摩尔比为2.5∶1时,能够制得均匀纳米线状的α-MnO_(2),其作为催化剂制备的空气阴极在极化电压为1.0 V时极化电流密度最大,达到76.15 mA/cm^(2),并且具有最小的阻抗,说明氧还原反应阻力最小,在10,20,30,40 mA/cm^(2)电流密度下放电电压分别为1.64,1.49,1.36和1.23 V,放电性能相较于5%铂碳催化剂提升10%左右。

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。

合金化元素Sn对镁合金组织与性能影响的研究进展

纯镁具有密度低、减震性能好、生物相容性好等优点,但是强度低。合金化是调控纯镁组织和性能的重要方法。Sn具有熔点低、与Mg的共晶温度高、在Mg中的固溶度大、化学性质稳定和产量大等特点,适合作为合金化元素。本文综述了合金化元素Sn对镁合金组织与性能的影响,由于Sn元素在固/液界面前沿富集、固溶后降低镁基体锥面与基面位错滑移临界分切应力的比值、固溶后提高基体电位、形成Mg_(2)Sn析出相后阻碍位错和晶界运动、与镁基体构成腐蚀原电池等,可产生晶粒细化、时效硬化和强化、提高塑性、调控腐蚀速率、提高放电效率和放电电位等作用。目前制约Mg-Sn基合金发展的主要问题是时效缓慢、硬度和强度低。未来应发展快速显著时效强化的Mg-Sn基合金、含Sn的高塑性变形镁合金和含Sn的结构-功能镁合金。

低温条件下锂电池放电特性分析

了解锂电池的低温性能与低温容量损失路径对促进锂电池的低温应用及进一步开发更优秀的低温锂电池具有重要的现实意义。基于此,使用正极材料为较好低温性能钴酸锂和高比容量的三元锂复配合成,负极材料为钛酸锂的锂离子电池分别设计不同温度下不同倍率的放电实验、混合脉冲功率特性实验及0.05C小倍率充、放电实验,研究其在低温下的放电特性。实验结果表明:在低温下,锂电池的容量损失是可逆的,待放电温度回至常温时,锂电池的性能会恢复原样;温度和放电倍率对于锂电池的放电容量具有显著的影响;在低温环境下,随着温度的降低,欧姆内阻与极化内阻均增大,但极化内阻增加速率更快;锂电池的容量损失主要是由于锂电池活性材料损失、锂离子损失和内阻增加造成的,三者在不同温度区间内的作用力不尽相同,但整体而言,锂电池活性材料损失对于低温条件下锂电池的容量影响更大。

FeS_(2)薄膜正极制备及性能

利用3D打印技术对FeS_(2)薄膜正极进行了制备,考察了测试时使用的不同电解质类型、放电测试温度以及正极厚度参数对单体电池放电特性的影响。实验结果表明,采用3D打印技术制备的薄膜正极具有较高的比容量和稳定性,测试薄膜正极使用三元LiCl-LiBr-LiF电解质隔膜的单体电池放电性能最好,初始电压达到2.19 V;截至1.5 V时,电池比容量达到688.5 mA·h·g^(-1)。

热轧变形量对Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金电化学性能的影响

添加适量的Mg、Mn和Sn等合金元素制备了性能良好的Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金。采用析氢速率测试、电化学测试、恒流放电测试、显微组织和腐蚀形貌观察,分析不同热轧变形量对该阳极合金活性的影响。结果表明:适当的热轧变形量使阳极合金组织均匀,晶粒宽度变小,晶粒细化;适当的热轧变形量提升了该阳极合金的电化学性能,降低了腐蚀速率,改善了腐蚀形貌。Al0.4Mg0.2Mn0.1Sn阳极合金在60%热轧变形量下,自腐蚀速率最低,为0.167 mL(min·cm^(2));在60 mA/cm^(2)电流密度下的放电电压达到1.27 V,最大功率密度为53.65 mW/cm^(2)。

碱性环境中锌粉的制备工艺及其对电化学性能的影响

在碱性环境中,锌箔做阳极,钛板做阴极,用阴极恒电流法制备锌粉。将制得的锌粉做成负极,NiOOH做正极,KOH为电解液,组装成锌镍电池。研究了电流密度、KOH浓度、ZnO浓度和添加剂等制备工艺对所得锌粉放电性能的影响。结果表明:在电流密度为1700 A/m^(2),KOH浓度为2 mol/L,ZnO浓度为15 g/L和添加EDTA时制得锌粉的放电时间最长,锌粉利用率最高,表现出良好的放电性能。

CoOOH的含量对K_2FeO_4电极放电性能的影响

本文合成并分析了导电剂CoOOH的结构性质、形貌和电性能,着重研究了CoOOH的含量对K2FeO4电极放电性能的影响。研究结果表明,K2FeO4电极的放电性能随着CoOOH含量的增大而逐渐增强。

K_2FeO_4扣式电池中电解液的含量对其放电性能的影响

为了解K2FeO4扣式电池的放电性能和电解液含量对其放电性能的影响,本文自制并采用恒流放电手段测试了含有不同含量饱和KOH电解液的K2FeO4扣式电池的放电性能。恒流放电结果显示,KFeO扣式电池中饱和KOH电解液的含量越多,其放电容量越高。

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。

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。

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。