透射电镜表征中锂-氧气电池放电产物的辐照损伤研究

本文采用透射电子显微镜研究了锂-氧气电池相关放电产物Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下的晶体结构和电子结构的变化。研究表明Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下均存在辐照损伤现象;原位选区电子衍射和电子能量损失谱分析表明在电子束辐照下Li2O的结构基本保持不变,而Li2O2、LiOH以及Li2CO3则向Li2O发生转变,各产物的稳定程度依次为Li2CO3≥LiOH≥Li2O2。且Li2CO3样品的电子束辐照具有取向依赖性,低指数[001]比高指数[103]带轴表现出更高的耐辐照损伤能力。随着辐照剂量增加,Li2CO3样品耐辐照时间缩短,损伤程度加剧。

锂-氧气电池中的水添加剂的关键作用:减少副产物和降低过电位

传统锂离子电池能量密度（200—250Wh·kg-1）的不足严重制约了电动汽车的进一步发展，锂-氧气／空气电池因具有比前者高出约十倍的理论容量和能量密度（约2000Wh·kg-1），从而吸引了学术界和工业界的广泛关注。然而，锂-氧气／空气电池中的很多关键问题都还未得到解决，其倍率性能和循环寿命受限于电解液／电极面对超氧化物亲核攻击的稳定性，以及高充电电位下发生的副反应。

碳材料在锂-氧气/锂-二氧化碳电池中的应用综述

综述了碳材料在锂-氧气电池和锂-二氧化碳电池中的应用,包括商业碳材料、碳纳米材料、杂原子修饰的碳材料、金属及其氧化物修饰的碳材料和生物质衍生碳材料,系统归纳了采用碳材料作为空气阴极的锂-氧气电池和锂-二氧化碳电池性能提升的原因,为未来设计高性能的锂-氧气和锂-二氧化碳电池用碳材料提供了指导。

低温条件下磷酸铁锂-石墨体系锂离子电池阻抗研究

锂离子电池因为其高功率密度、高能量密度、长循环寿命等优势,在军、民领域均有广泛应用。然而锂离子电池在低温环境下性能会发生极大衰减,这阻碍了其在极端环境如极地、高原、太空等领域中的应用。本工作以常见的磷酸铁锂-人造石墨体系锂离子电池为研究对象,采用软包三电极装置,研究了不同温度下(-20~25℃)电池的放电性能,结合电化学阻抗谱,分别独立研究电池正极和负极在低温条件下的放电行为和阻抗特征,分析了制约电池低温性能的主要限制因素,为进一步改善电池的低温性能提供了依据和途径。研究表明,负极的电荷转移阻抗是电池阻抗的主要来源,其电极极化是造成电池极化的主要原因,是电池性能的主要限制因素,但是随着温度的降低,正极极化对电池极化的贡献增加,当温度降低到-10℃以下时,正极成为电池低温性能的主要限制因素。

锂-亚硫酰氯电池的试验与性能分析

能源供给是海洋能源与资源开发需重点突破的核心共性关键技术。文章介绍了锂-亚硫酰氯电池的特性及优势,设计出一种电池舱来保证电池组在海底低温情况下也不会降低放电效率;同时根据哈尔伯格—佩克公式,评估出电池在高温高湿的环境下功能和使用寿命也不会受到影响;最后利用微热量仪测试电池的自放电率,测得在常温条件下电池的年容量损失<1%。电池舱的设计保证了海洋装备供电系统的高效性与安全性,锂-亚硫酰氯电池的使用保障了海底观测的长期续航。

α-MnO_2纳米线的制备及其在锂氧气电池中的应用（英文）

锂氧气电池由于其极高的能量密度被认为是一种很有前途的储能系统。二氧化锰基材料被认为是锂空气电池阴极的低成本且高效的催化剂。在本研究中,通过水热法合成了不同长度的α-MnO_2纳米线并对其在锂氧气电池中的电化学性能进行了研究。X射线衍射和场发射扫描电镜证实了α-MnO_2的形成。由α-MnO_2纳米线组装的锂氧气电池在电流密度为100 mA/g、放电截止电压为2 V时,以正极总质量为计算标准,放电容量高达12000 mAh/g。当限定放电容量为500 mAh/g时,电池能够有效循环超过40次,显现出良好的循环稳定性。这些结果表明,α-MnO_2纳米线可以作为锂氧气电池的催化剂。

锂-氧气电池氧电极催化的研究进展

锂-氧气电池由于具有极高的理论比能量而受到广泛关注,被认为是最具发展前景的下一代高比能二次电池体系.然而,其复杂的反应历程及迟滞的多相反应动力学使其充放电过程的极化严重,造成能量效率低下、倍率性能和循环性能较差等诸多问题,制约了其商业化应用进程.催化是改善反应动力学的关键,因此,氧电极催化剂的设计与开发成为锂-氧气电池的核心问题和研究重点.结合本课题组在这一体系的系统性研究工作,本文综述了近几年来锂-氧气电池氧电极催化的研究进展,分析了各类氧电极催化剂的优缺点,并展望了未来氧电极催化剂的研究方向.

非水溶剂锂-空气电池中的氧气电极反应

基于锂-氧气反应的锂-空气电池在所有的锂电池体系中具有最大的理论容量和能量密度,认识锂-空气电池中的氧气电极反应对锂-空气电池的研发具有指导意义。本文以金电极/乙腈电解液为模型体系,介绍了锂-空气电池在放电和充电过程中的氧气电极反应机理。电池放电时,氧气还原成超氧自由基,超氧自由基与锂离子结合生成不稳定的超氧化锂;通过歧化反应,超氧化锂生成放电反应最终产物过氧化锂。电池充电时,过氧化锂通过一步两电子直接氧化生成氧气,不经过超氧化锂中间态。在阐述氧气电极反应机理的同时,还对研究氧气反应的各种电化学方法作了介绍。

基于电化学-热耦合模型的21700型锂离子电池充放电过程热行为分析

锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立电化学-热耦合模型,并通过实验验证模型的精确性.分析了充电过程中的热行为,包含温度和产热分布.结果表明,充电过程中的温升主要受恒流充电过程的影响,电池平均温度和总产热均呈先上升后下降的趋势,且电池不可逆热占比高于可逆热.通过对比充放电过程的温度分布和产热变化可知,恒流充电过程中的产热和温度均大于恒流放电过程,充电过程具有温度提升时间短、变化速度快、产热峰值高等特点.

锂-氧气电池用泡桐木衍生三维自支撑Co、N、S共掺杂多孔炭

正极是锂-氧气(Li-O_(2))电池的电化学反应场所,其直接决定了电池性能。本研究采用泡桐木为原材料,在NaCl/CoCl_(2)混合熔融盐介质中,以三聚氰胺和硫脲为氮源和硫源,一步热解炭化制备出Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料(wd-NSC),并直接用作Li-O_(2)电池正极。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、拉曼光谱、X射线光电子能谱等对所获三维自支撑多孔炭材料的形貌、晶体结构与化学成分进行了表征。研究结果表明,Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料表现出高比容量(在0.05mA/cm^(2)的电流密度下,放电比容量可达12.83mA·h/cm^(2))和出色的循环稳定性(在电流密度为0.1mA/cm^(2)和限定容量为0.5mA·h/cm^(2)下,循环寿命可达125次),优异的电池性能可归因于三维分级多孔结构及Co、N、S共掺杂的协同作用。

CoOOH用作阴极催化剂对非水性锂-氧气电池性能的影响（英文）

利用工艺简单,成本低廉的共沉淀法制得Co OOH,并用作非水性锂-氧气电池阴极催化剂。通过恒流充放电、线性伏安扫描(LSV)和电化学阻抗(EIS)测试研究了电极的电化学性能。结果表明:由于Co OOH能够明显提高氧气还原反应(ORR)的催化活性,与未使用Co OOH的电极相比较,使用Co OOH为催化剂的电极首次放电容量高达5 093 m Ah·g^(-1),提高了1.7倍。电池的充电过电压降低了约460 m V,充电可逆性得到增强,充放电可逆性提高,使得循环性能得到显著改善。

电子纸产品用锂-二氧化锰电池性能研究

为了研究锂-二氧化锰电池作为电子纸产品电源解决方案的适用性,基于锂-二氧化锰电池的原理、性能开展分析,梳理了放电性能、自放电率性能、存储性能及安全性能的试验。试验结果表明,锂-二氧化锰电池具有工作温度范围广、能量密度高、放电平台高、自放电率低、存储时间长、储存期间无需任何维护及安全性能高特点,验证了该特点满足电子纸的应用。

石墨烯基贵金属催化剂的制备及其对锂-氧气电池性能的影响

锂-氧气电池作为一种拥有超高理论比能量密度的新型电池体系,在电动汽车领域具有良好的应用前景。通过改进的Hummers法和热膨胀法制备还原氧化石墨烯,再由浸渍还原法分别负载不同的贵金属Ru、Ir、Au、Ag,研究石墨烯基不同贵金属催化剂对锂-氧气电池性能的影响作用。研究结果表明,具有较高氧析出催化活性的Ru/RGO和Ir/RGO催化剂的锂-氧气电池的可逆性能与充放电循环稳定性优于采用Ag/RGO和Au/RGO催化剂的锂/氧气电池。

气压及孔隙率对锂-空气电池放电特性的影响

建立二维瞬态有机电解质锂-空气电池数学模型,对电荷守恒方程、电极反应动力学方程和传质方程进行耦合,研究气压及多孔电极渐变孔隙率对电池放电性能的影响。在电流密度为0. 1 m A/cm^2的放电条件下,电池比容量随着气压增大而增大,生成物在多孔电极内部的分布更均匀。多孔电极使用渐变孔隙率,氧气更容易进入电极内部,为反应提供较大的空间来容纳沉积物过氧化锂。渐变孔隙率多孔电极电池的比容量增加到1 580 m Ah/g,常规孔隙率电池为720 m Ah/g。

聚合物锂离子电池-40℃放电的影响因素

研究了电解液、LiCoO2粒径、极片厚度和隔膜厚度对聚合物锂离子电池-40℃放电性能的影响。用SW2016C型电解液、D50=3～5μm的LiCoO2、厚度为0．095mm的极片及17μm的隔膜，制备额定容量为4000mAh的PL906495H型电池，在-40℃时的0．20C、1．00C放电容量分别为常温时的77％和52％。

锂-二氧化锰一次电池脉冲放电性能优化研究

物联网芯片的工作模式决定了与之配套的终端电源需要同时满足大容量以及瞬时大电流脉冲放电性能。针对物联网终端电源的应用场景,对锂-二氧化锰一次电池正极极片制备工艺的优化进行了研究。采用涂布法制备了不同配方、厚度、孔隙率的极片,研究了极片孔隙率与厚度对电池脉冲放电性能的影响。结果表明,在同时满足容量与脉冲放电性能的条件下,极片的厚度存在最优值。对不同脉冲放电电流下的极限厚度进行的定量分析表明极限厚度与脉冲电流之间呈线性关系。

MOFs及其衍生物在锂-氧气电池正极中的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O_(2))电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、MOFs衍生单原子催化剂以及原始MOFs材料在Li-O_(2)电池中的应用,分析了MOFs及其衍生物对ORR/OER的催化机理。综合分析表明,构建具有高密度催化活性位点、结构稳定、孔隙率高、导电性良好的MOFs材料及其衍生物是今后开发高效Li-O_(2)电池正极催化剂的发展方向。

废旧高镍三元正极材料在锂-氧气电池中的催化性能研究

采用碱洗煅烧法回收废旧锂离子电池高镍三元正极材料,制备得到含Ni、Co、Mn 3种过渡金属元素氧化物,并用作锂-氧气电池的正极催化剂.根据XRD和XPS结果,回收的高镍三元正极材料与原始材料相比,回收的Spent 811材料表面存在较严重的锂镍混排,具有较厚的氧化镍岩盐相.电化学测试结果显示,基于Spent 811为正极催化剂的锂-氧气电池表现出较大的比容量和良好的循环稳定性.在100 mA·g^(-1)的电流密度下放电比容量可达5307.5 mAh·g^(-1),且在限定容量800 mAh·g^(-1)下可以稳定循环80圈.本文认为回收的Spent 811材料在长循环后形成的氧化镍相与表面缺陷之间的协同作用,大大提升了Spent 811材料的催化活性,促进了放电产物的可逆形成与分解,从而改善锂-氧气电池的循环性能.

锂-二氧化锰电池放电研究

对高倍率锂-二氧化锰一次电池进行0.5 C5A恒流放电测试,考察了锂-二氧化锰一次电池放电过程中极片物质结构的变化。结果表明,放电过程中,电极活性物质二氧化锰逐渐消失,并伴随Mn2O3的生成,最终产物为LiMnO2以及Li1.42Mn3.46O7.27。

靠＂呼吸＂氧气充放电 中科院青能所在锂空气电池正极材料研究中取得新进展

锂空气电池作为锂离子电池的理想替代者,受到了研究人员的广泛关注。近日,中科院青岛生物能源与过程研究所在锂空气电池研究方面取得突破,通过对催化剂的研究,大大提高了锂跟空气中氧气结合与分解的效率,从而提高电池充放电效率,有望成为未来电动汽车的理想电源。＂