高功率热电池NiCl2正极材料研究进展

正极材料对于热电池的性能有着决定性的影响,随着军事装备的发展,武器电源的重要性愈发提高,现有的热电池体系已经难以满足现代化列装武器装备对电池性能的要求.综述了NiCl2正极材料的研究现状和改性方案,展望了NiCl2作为高功率正极材料的发展趋势.     

热电池正极材料NiCl2的制备及性能研究

采用高温升华工艺对NiCl2材料进行处理,表征测试结果表明,处理得到的NiCl2正极材料具有更好的结构.实验表明在850℃升华下得到的NiCl2升华粉作为热电池正极材料时,单体电池的放电性能最佳.由于NiCl2材料导电性能较差,针对这一特征,对金属和非金属导电剂的添加进行了研究,同时也进一步对混合导电剂的改性进行研究,发现添加复配比例m(石墨烯):m(镍粉)为3:7的混合导电剂的单体电池放电性能最优,初始放电电压为2.43 V,截止1.0 V的比容量为279.5 mAh/g.     

热电池正极材料研究新进展

论述了热电池正极材料的研究进展,并分别对FeS2、CoS2、NiCl2正极材料进行性能比较,分析了这三种电极的优缺点。指出NiCl2正极材料相对于FeS2、CoS2正极材料具有较高的正电位,较低的电阻抗,较高的比能量等优势,已成为当今热电池正极材料的研究热点,应予以重点关注。     

对苯二甲酸添加剂对锌离子电池γ-MnO_2正极的影响

以对苯二甲酸(H_2BDC)作为锌离子电池正极安全添加剂,在γ-MnO_2正极材料中分别掺入了质量分数为5%、10%、20%三种不同配比的H_2BDC添加剂。通过CV测试和恒流充放电测试,研究了三种不同质量配比的添加剂对电池电化学性能的影响。结果表明添加10%(质量分数)的H_2BDC电池循环性能最佳。通过SEM、XRD和原位pH测试等手段进一步研究了添加剂的作用机制,结果表明H_2BDC添加剂能缓冲放电过程中电解液pH的剧烈升高,抑制电极表面碱式硫酸锌杂质的产生,使电池展现出优异的循环稳定性。     

热电池NiCl_2薄膜正极中添加剂对放电性能的影响

采用丝网印刷薄膜化工艺制备了NiCl_2薄膜正极,研究了薄膜正极中添加单种粘结剂、共混粘接剂以及不同导电剂对单体电池放电性能的影响。实验结果表明,NiCl_2薄膜正极中共混粘结剂在粘结性能以及放电性能方面表现优秀,最佳共混比例为MgO与SiO_2的质量分数比为90:10,此外,添加10%的活性炭导电剂可以提高薄膜正极的导电性,从而提高电池的放电性能。     

热电池Fe-Co-S型复合正极材料制备及电化学性能研究

采用物理混合法和高温固相法分别制备了Fe-Co-S型复合正极材料，对复合正极材料的物相组成、微观形貌及热稳定性等进行表征。对不同方法制备的热电池正极材料进行电化学性能测试，结果表明高温固相法制备的复合正极材料峰值电压和大电流放电下的脉冲性能更优。研究了Fe与Co的不同比例对Fe-Co-S型复合材料放电性能的影响，确定Fe与Co的最佳质量比为5∶5。研究了不同比例碳纳米管包覆对Fe_0.5Co_0.5S₂复合正极材料性能的影响，结果表明碳纳米管最佳添加量为1.5%(质量分数)。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

Li5FeO4的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

以Fe₂O₃和Li₂O为原料,采用高温固相法制备了Li₅FeO₄材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li₅FeO₄首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的Li₅FeO₄时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li₅FeO₄的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10%Li₅FeO₄的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。     

LiCoO2过充性能的研究

为了使锂离子蓄电池大型化之后依然保持良好的过充性能,研究了正极材料LiCoO2的不同物理性质对过充性能的影响。结果表明,以5C电流对电池进行充电,充至10V的过程中,造成电池发生爆炸的过充电量只与正极材料的质量大小有关而与负极材料的质量大小无关;LiOH为锂源、合成产物平均粒径为10～11mm、pH≤7的正极材料LiCoO2,其过充性能优良。由此可知,生产LiCoO2材料时,通过控制正极材料LiCoO2的平均粒径和pH值可以改善锂离子蓄电池的过充性能。     

正极铅膏加入亚氧化钛后的性能变化

通过向铅蓄电池的正极铅膏中加入不同质量分数的亚氧化钛,试图通过这一方法改善铅蓄电池的低温性能,提高其高倍率的放电容量及正极活性物质的利用率。通过对其进行电化学测试可发现,当向铅蓄电池的正极铅膏中加入亚氧化钛后,可提高电池的充放电性能,降低其极板的内阻,同时会增加电池的析氧量。测试结果表明,当向铅蓄电池的正极铅膏中加入质量分数为10%的亚氧化钛时,可提高电池高倍率的放电容量及正极活性物质的利用率。