Sb2O3作为铅酸蓄电池正极添加剂的研究

铅酸蓄电池凭借其优良的性能价格比,在蓄电池领域中占有非常重要的地位。使用Sb2O3作为铅酸蓄电池正极添加剂,以自制的小型电池通过恒流放电,考察了Sb2O3对铅酸电池性能的影响,分析了Sb2O3在铅酸电池中的作用机理。结果表明,加入质量分数为2%～3%的Sb2O3提高了电池的放电容量和活性物质的利用率,改变了板栅腐蚀产物的结构,有利于活性物质结构的完整。     

Al-Ga-Mg-Sn-xSi阳极合金电化学性能研究

熔炼并制备了铝空气电池用阳极材料Al-0.02Ga-0.5Mg-0.1Sn-x Si[x=0~0.2%(质量分数)]合金,通过测试合金的自腐蚀速率、开路电位(OCP)、极化曲线(Tafel)以及电化学阻抗(EIS)等,研究了其在4 mol/L Na OH溶液中的电化学性能;采用能量散射X射线谱(EDX)分析了合金中偏析相元素成分,并结合扫描电镜(SEM)观察了合金的腐蚀形貌。结果表明:合金中添加Si可降低自腐蚀速率,提高其电化学性能;但过量的Si会加剧合金点蚀。随着Si含量增加,合金开路电位负移,放电电压升高;当Si含量为0.1%时,合金具有最佳的综合性能,自腐蚀速率最小[0.113 mg/(cm2·min)],开路电位最负(-1.80 V),20 m A恒流放电时单电池电压达1.50 V。     

电沉积锡锑合金负极的制备及电化学性能

为了改善锂离子电池用Sn-Sb合金负极的循环稳定性并提高其首次库仑效率,采用电化学共沉积法在Cu集流体上制备了锂离子电池用Sn-Sb合金薄膜负极材料.通过能量散射光谱(EDS)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及恒电流充放电实验,研究了电流密度和电沉积时间对Sn-Sb合金相组分、结构、颗粒形貌和电化学性能的影响.电化学测试表明:在电流密度为5 mA/cm2,沉积时间为30 min时,得到的产物中金属间化合物(Sn-Sb相)的含量最高,所制备电极的电化学性能较好.     

锂离子电池用锑基负极材料的研究进展

综述了锂离子电池用锑(Sb)基负极,包括Sb基合金负极和Sb基/碳复合负极的研究进展.针对各种Sb基合金负极,重点介绍了材料组成、合成方法、电化学反应机理等对电化学性能的影响;针对Sb基/碳复合材料,介绍了不同制备方法、合金与碳的配比以及碳质材料的类型等对电化学性能的影响.     

考虑电化学极化的铅酸电池电流密度分布的数值分析

铅酸电池内部的电流密度分布与其电化学性能和循环寿命密切相关。为了指导板栅的结构设计以获得尽可能均匀的电流密度分布,结合电工学基本理论和塔菲尔方程提出了考虑电化学极化因素的铅酸电池电场分析数学模型。基于商业有限元分析软件平台ANSYS Workbench对铅酸电池的单个极板对进行了数值计算,总结了不同部件、不同部位的电流密度分布特征及其内在影响因素,并发现电化学极化效应在一定程度上削弱了欧姆极化带来的电流密度分布不均匀性。     

复合阳极NiO-SDC+LSGM的性能研究

采用共压-共烧结法分别制备了以50%(质量分数)NiO-(50-x)%(质量分数)Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC) x%(质量分数)La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-a(LSGM)(x=0、10、20、30、40)为阳极支撑,LSGM为电解质、La0.9Sr0.1Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF) Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)为复合阴极的单电池片;用扫描电子显微镜(SEM)观察了电池片的微观结构;用X射线衍射(XRD)法分析了阳极材料于1250℃条件下烧结4h后的晶相结构;在350～600℃之间,以50℃为间隔,以干天然气为燃料气、氧气为氧化气测试了其电化学性能。结果表明:单电池阳极材料具有良好的孔道结构;在测试条件下,五种不同阳极组成的单电池中50%(质量分数)NiO-30%(质量分数)SDC 20%(质量分数)LSGM阳极支撑的单电池具有最佳的电化学性能,对天然气有更好的催化效果,在常压和600℃条件下其最大电流密度为229.32mA/cm2,最大比功率为45.86mW/cm2。     

稀土合金在工业铅酸蓄电池中的应用研究

对稀土合金Pb-Ca-Sn-Al-La在铅酸蓄电池正板栅中的应用进行了研究。首先采用金相显微镜、循环伏安、交流阻抗和恒流腐蚀测试等方法研究了稀土合金的微观形貌和电化学性能;进而采用稀土合金制作铅酸蓄电池,研究了稀土合金对于工业铅酸蓄电池容量和寿命的影响。结果表明,Pb-Ca-Sn-Al合金中添加La,能够细化合金晶粒,同时提高合金腐蚀层的导电性,进而可以有效地提升电池的容量和深循环性能;但La的引入会造成板栅的腐蚀程度增加,促进板栅的蠕变,从而影响电池的循环寿命。     

聚合物电解液添加剂对锂硫电池性能的影响

采用聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)作为聚合物电解液添加剂,通过充放电测试研究了这些添加剂对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,添加2%(质量分数)电解液添加剂PVP能有效提高锂硫电池的循环性能和库仑效率,在电流密度为200 m A/g下,前50次的电池放电容量保持率由42.8%提高到50.8%,首次循环库仑效率由60.2%提高到95.3%。     

喷雾干燥法制备碳包覆TiO_2锂离子电池负极材料

以四异丙氧基钛酸(TTIP)作为锂离子电池负极材料TiO2合成的钛源,草酸为防止TTIP水解的抑制剂,聚乙烯醇(PVA)为碳源,采用喷雾干燥法结合固相烧结的方法制备出微米级球型TiO2和碳包覆TiO2。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。测试结果表明,400℃下煅烧4 h的TiO2样品为锐钛矿晶型,具有相对最高的比容量,0.1 C电流密度下首圈放电比容量为225.5 mAh/g,充放电效率为95.3%,在不同电流密度下35圈循环后,放电比容量仍可以达到190.3mAh/g,比容量保持率为84.4%。原料中添加10%(质量分数)PVA制备的碳包覆TiO2,在10 C大电流密度下放电比容量提高至114.7 mAh/g,比没有碳包覆的TiO2提高约26.6%,经过20次充放电循环后放电比容量仍为102.3 mAh/g,容量保持率为89.2%。碳包覆TiO2在大电流密度下表现出较佳的比容量及循环性能。     

过渡金属氧化物用作锂空气电池催化剂

比较了MnO2、V2O5、Sb2O3及CeO2等4种不同过渡金属氧化物用作锂空气电池催化剂的催化效果;研究MnO2晶型对锂空气电池性能的影响。多孔纳米球Birnessite-type MnO2(Bir-MnO2)的催化性能最好。当电极中Bir-MnO2、Super P石墨和聚偏氟乙烯的质量比为1∶3∶1时,以0.05 mA/cm2的电流密度在2.0~4.5 V循环,制备的锂空气电池的放电比容量可达832.60 mAh/g,第5次循环的容量保持率高于52%。     

混合稀土铅合金金相结构和阳极氧化膜的研究

采用金相显微镜、电子扫描电镜(SEM)、线性电位扫描(LSV)、循环伏安(CV)、恒电流腐蚀等技术和方法研究了不同镧铈混合稀土含量的铅合金金相结构和在硫酸溶液中氧化膜的生成情况。研究结果表明,在铅合金中添加适量镧铈混合稀土可以明显细化合金晶粒,使板栅合金有更好的塑性和韧性;镧铈混合稀土添加剂能够抑制深放电时阳极高阻抗的Pb(II)氧化膜生长,有利于提高电池的充放电性能;镧铈混合稀土添加剂还可以抑制浮充电位时(1.3 V)的阳极PbO_2的生长,提高合金的耐腐蚀性能。     

锡锑铜氧合金负极材料的电化学性能

采用两步恒流电沉积结合热处理的方法制备锡锑铜氧(Sn-Sb-Cu-O)合金电极材料;通过SEM、能谱(EDS)、XRD、恒流充放电及循环伏安实验,研究样品的性能。当电沉积的阴极电流密度为5 mA/cm2,Cu基体上电沉积Sb与Sn的时间分别为18 min和12 min时,所得Sn-Sb-Cu-O电极中Sn和Sb的物质的量比约为1∶1,在0.001～1.800 V充放电,首次循环的可逆比容量为1108.6 mAh/g,库仑效率为79%;第30次循环的可逆比容量为767.7 mAh/g。     

铅铋合金在H2SO4溶液中析氧反应研究

采用线性电位扫描法、气体收集实验以及电化学阻抗法研究了纯铅电极和铅铋[w(Bi)=0.05%]合金电极在硫酸溶液中的析氧反应.阳极极化曲线测量表明,相同电位下,纯铅电极上的析氧电流稍小于铅铋合金电极上的析氧电流;氧气收集实验.表明,相同电位下,纯铅电极上收集到的氧气的体积稍小于铅铋合金电极;交流阻抗实验表明,在两种电极上的析氧反应均受电荷传递控制,且相同电位下,纯铅上的析氧反应电阻略大于铅铋合金电极上的反应电阻.铅铋合金中0.05%铋的存在对析氧反应有催化作用,但影响不大.因而,适量铋的存在并不会增大电池的水损失.     

还原剂处理对La-Mg-Ni系A_2B_7型贮氢合金性能的影响

以A_2B_7型贮氢合金La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.25)为对象,用不同还原剂对贮氢合金进行表面处理,系统研究了还原处理前后合金电极电化学性能的影响。结果表明:与未处理相比,还原剂处理后合金电极活化次数只需2次即可活化,明显改善电池的活化性能,合金电极的循环寿命比未处理合金显著提高,三种不同还原剂KBH_4、N_2H_4、NaH_2PO_2处理后的合金电极100次循环保持率分别为75.33%、78.70%、89.29%。合金电极的高倍率放电性能依次增加,但高于未处理合金,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析。结果表明,与未处理相比,三种不同还原剂KBH_4、N2H_4、NaH_2PO_2处理后的合金电极的交换电流密度依次增大,其极限电流也逐渐增大,循环伏安氧化峰面积和峰电流也出现同样变化。表明表面还原处理能有效提高贮氢合金电极吸、放氢过程的动力学性能,其高倍率放电性能的改善是源于电极表面的电子迁移速率和氢在合金体相中扩散速率这两方面共同作用所引起的。     

铅酸电池轻量化板栅的失效机理

为了提高铅酸电池的能量密度和寿命,发展轻量化的板栅以取代比重大的铅板栅,具有重要的实际意义。铅酸电池用轻量化板栅的失效主要是由板栅在电化学环境下腐蚀所引起的。因此,板栅在酸性条件下抗电化学腐蚀的能力对铅酸电池的性能和寿命有很大的影响。笔者总结了轻质金属板栅、轻质合金板栅和铅炭板栅的发展状况,以及其用于铅酸电池时的失效机理,并论述了板栅失效对铅酸电池机械强度和寿命的影响。为了促进耐腐蚀的轻量化板栅的研发,还提出了几个未来可能的研发方向。     

铅锑合金和铅钙合金电极过程的研究

目前使用的铅蓄电池板栅合金主要是铅锑合金和铅钙合金。板栅合金的腐蚀常常导致电池失效。本文采用旋转环盘电极(RRDE)技术,研究在Pb/PbSO_4电位和PbSO_4/PbO_2电位区间内,铅锑合金和铅钙合金在1.285g/ml硫酸中的电极过程。讨论了盘电极、环电极伏安曲线上出现的各个峰反应,着重分析了与锑有关的反应峰。将两种合金的曲线加以比较,分析造成曲线差异的原因。     

La0.8Mg0.2(Ni27Co0.6Al0.1Mn0.1)x贮氢合金的节能分析

以La0.8Mg0.2(Ni27Co0.6Al0.1Mn0.1)x(X=0.9、0.95、1.00、1.05、1.10)贮氢合金为研究对象.采用电化学测试技术,揭示合金的成分与电化学性能的关系.在所研究的合金中,以X=1.00时合金的综合性能较好,其最大放电容量为357mAh/g,活化次数为2次,在1200mA/g放电...     

深循环用铅钙合金板栅极板的固化

铅镉合金用于深循环铅蓄电池有一定的优势,但铅、镉毒性强,严重污染环境,发达国家已停止使用;认为铅钙合金只要适当提高锡含量,采用有针对性的特定固化工艺,改善板栅一活性物质界面的导电性,提高活性物质与板栅的粘附力,完全可以满足电池深循环长寿命的需要。     

催化栓对VRLA电池高温浮充性能的影响

比较安装和未安装Pd-C催化栓的浮充型GFM-600阀控式铅酸(VRLA)电池的高温浮充性能。安装催化栓后,电池的高温(55℃)浮充(2.25 V/只)电流下降约50%,失水量减小约65%,寿命得到延长。     

碳包覆对CuFeS_2电化学性能的影响

FeS_2的理论比容量很高,但由于其室温循环可利用性很差,使其工业化应用受到了很大限制。CuFeS_2具有较好的光、电和磁性质,但其室温电导率较低,不能满足实际应用的要求。利用溶剂热方法对CuFeS_2进行碳包覆,以期改善Li/CuFeS_2电池的室温电化学性能。研究结果表明,碳包覆使CuFeS_2颗粒尺寸明显减小并且颗粒边缘更加圆滑。以其为活性物质装配锂电池,与CuFeS_2的放电曲线类似,分别在1.6和1.4 V出现两个放电平台。在60 mA/g电流密度下,首次放电比容量达到了563.2 mAh/g,接近CuFeS_2的理论比容量(583 mAh/g),比未包覆的CuFeS_2提高了约9.1%。在1 200 mA/g的高电流密度下,碳包覆CuFeS_2电极首次放电比容量达到了432.5 mAh/g,30次循环后的放电比容量仍可达到130 mAh/g,远高于纯CuFeS_2的比容量。循环伏安特性曲线以及交流阻抗谱测试结果表明,碳包覆使CuFeS_2电极的极化程度减小,电池的内阻下降,这从另一角度证实了碳包覆对CuFeS_2电化学性能的改善。