铝二次电池用RGO-S电极材料制备与性能研究

以氧化石墨烯与硫代硫酸钠为原料,通过一步水热法,制备还原氧化石墨烯-硫(RGO-S)电极,通过XRD、XPS、SEM、TEM、恒流充放电测试等手段对电极进行分析。结果如下:在RGO-S中硫元素主要为单质,单质硫与还原氧化石墨烯之间主要是以物理吸附的方式结合,主要以S2p3形态存在,小部分以S2p1形态存在。硫元素含量越高,初次充放电容量越高,循环性能越差。硫碳质量比为3:7的RGO-S复合材料具有最优性能,经过120次的充放电循环后放电容量回复到92%左右,在高倍率电流密度下放电容量保持在58.83mAh/g。

铝二次电池离子液体电解液添加剂研究

在合成三氯化铝/三乙胺盐酸盐(A1C13/Et3NHCl)室温熔盐的基础上,添加不同的有机溶剂,并对其电化学性能进行测试,以其为电解质制备铝二次电池,进行充放电测试。结果表明,在A1C13/Et3NHCl离子液体中添加7%DCE+3%EC可以很好的提高其电化学性能,制备的铝二次电池在充放电流为0.2 mA/cm2条件下,具有良好的工作特性,初始放电容量为85 mAh/g,最高可达113.2 mAh/g,充放电循环效率达79%,30次变化不明显。

WS2正极的制备及其在铝二次电池中的应用

以硫脲为硫源、偏钨酸铵为钨源、氯化钠为模板剂,通过低温处理和化学气相沉积制备层片状二硫化钨(WS2).研究了反应物配比、煅烧温度和保温时间对WS2电化学性能的影响,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、能量色散光谱等方法对产物的物相组成和微观形貌进行表征.研究结果表明:以反应物n(W):n(S)=1:2.2、煅烧温度为800℃、保温时间为3 h的条件下得到的产物作为铝二次电池正极材料时表现出最佳的电化学性能,放电比容量达105 mAh·g-1,经过160圈循环后容量保持率仍高于90%;AlCl-4的嵌入/脱出是充放电反应的关键;W—Cl键的形成则与电池失效有关.

室温铝二次电池及其关键材料

金属铝是一种很高的能量载体,是开发电池的理想电极材料。由于铝在二次电池中的应用体系主要集中在高温熔盐铝二次电池,其熔盐电解质需要高温,对环境要求苛刻,成本较高难于维护,限制了铝二次电池的发展。近年来,室温离子液体作为二次电池的电解液的研究,使得室温铝二次电池的开发与应用成为可能,人们开始研究基于离子液体电解液的室温有机熔盐二次电池,采用铝或者嵌铝化合物作为电极材料,离子液体作为电解液,与传统的二次电池相比具有很多优点。本文介绍了近年来室温铝二次电池相关的研究和应用新进展,包括金属铝负极的优化和铝枝晶的抑制,可嵌脱铝负极材料的设计,可用于铝二次电池的过渡金属氧化物和导电聚合物正极材料及其性能,以及电解液的要求和离子液体作电解液的优势,并指出了可能存在的问题以及相应的解决办法。

碳结构对铝离子二次电池电化学性能的影响

为了研究碳材料结构对铝离子二次电池充放电性能的影响,选取热解石墨、中间相炭微球、树脂碳三种不同碳材料作为正极,高纯铝箔作为负极,离子液([EMIM]Cl-AlCl3)作为电解液,进行恒流充放电性能研究。研究结果表明:不同结构的碳材料对铝离子二次电池的充放电性能有较大的影响。其中以含石墨化碳成分的热解石墨和中间相炭微球作为正极材料时,铝离子二次电池在低电流密度下(30 mA/g)具有较高的放电比容量(分别为75、68 mAh/g)和相对较好的库仑效率(分别为83%、82%)。而以硬碳为主要成分的树脂碳作为正极材料时,铝离子二次电池的放电比容量较低,在30mA/g的电流密度下放电比容量仅为58 mAh/g左右,且库仑效率极低,仅为45%。

Aluminum-based materials for advanced battery systems

There has been increasing interest in devel- oping micro/nanostructured aluminum-based materials for sustainable, dependable and high-efficiency electro- chemical energy storage. This review chiefly discusses the aluminum-based electrode materials mainly including A1203, AIF3, AIPO4, AI（OH）3, as well as the composites （carbons, silicons, metals and transition metal oxides） for lithium-ion batteries, the development of aluminum-ion batteries, and nickel-metal hydride alkaline secondary batteries, which summarizes the methodologies, related charge-storage mechanisms, the relationship between nanos- tructures and electrochemical properties found in recent years, latest research achievements and their potential ap- plications. In addition, we raise the relevant challenges in recently developed electrode materials and put forward new ideas for further development of micro/nanostructured aluminum-based materials in advanced battery systems.