新型锌基复合粉体的制备及其电化学性能

利用超声浸渍技术在10g·L-1Ce (NO₃)₃溶液中成功制得含有铈化合物的锌基复合粉,探讨了铈化合物在锌粉基体上的形成机制,并研究了锌基复合粉中铈化合物对锌电极的循环放电性能的影响。通过扫描电镜(SEM) 、能谱分析(EDS) 、X射线光电子能谱(XPS)和充放电循环测试对锌基复合粉进行表征与性能分析。结果表明：由Ce (OH)₃/Ce (OH)₄和Ce₂O₃/CeO₂组成的铈化合物以颗粒形式良好地分散在锌粉基体上,用这种锌基复合粉作为模拟锌银电池的负极材料 , 其锌电极的容量衰减得到明显抑制,放电容量和循环寿命得到显著提高,尤其是其锌电极在50周期的放电容量仍可达到 231.4mAh·g-1,表明在锌粉基体上形成的铈化合物可以改善锌电极的电化学性能。     

晶格空位ZnO纳米棒的制备及其在镍锌电池中的应用

作为绿色、高功率密度的二次电池, 镍锌电池的应用往往受限于负极材料性能的不足。本工作以乌洛托品(HMT)为模板剂, 通过溶胶-凝胶法合成与热退火处理制备了高性能ZnO纳米棒。透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)数据分别揭示了ZnO纳米棒的微观形貌、晶型结构和表面官能团。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)结果表明ZnO纳米棒中存在表层碳和晶格空位。Tafel曲线和电化学阻抗等测试表明: 与ZnO商品相比, ZnO纳米棒电极的腐蚀电流和电荷转移电阻分别降低了40%和62%。进一步研究发现, ZnO纳米棒构筑的镍锌电池具有更好的循环性能, 在1 A·g^-1下循环100圈后, ZnO纳米棒的容量保持率为92%, 显著优于市售的ZnO粉末(32%)。     

Al掺杂Ni(OH)2的结构及充放电性能

为了改善Ni(OH)2的电化学性能,提高锌镍电池的充放电效率,用简便的化学共沉淀法合成了Al掺杂的Ni(OH)2.用XRD、FTIR表征了合成掺杂Al的Ni(OH)2样品的晶体结构及IR光谱特征;测试了用Al掺杂的Ni(OH)2为正极活性物质的Zn/Ni实验电池的充放电性能.研究结果表明:所合成的Al掺杂Ni(OH)2具有α-Ni(OH)2的晶体结构;Al掺杂Ni(OH)2活性物质在充放电过程中转移电子数目大于1,Al掺杂Ni(OH)2作为正极活性物质的Zn/Ni试验电池的第二次循环放电比容量为362.9mAh/g.     

水系锌离子电池负极材料的研究进展

二次电池由于具有高能量密度、宽电化学窗口和高可逆性等特点,得到了广泛的应用,然而传统二次电池使用的有机电解液成本高,且存在易燃、有毒等安全隐患。与有机电解液相比,水系电解液具备离子电导率高、功率密度高、生产条件简单和成本低等优点。因此,使用中性或弱酸性水系电解液的新型二次水系电池受到了越来越多研究人员的关注。其中,金属锌具有储量丰富、无毒、过电位低(-0. 76 V)和理论容量高(820 mAh·g~(-1))等优点,使得水系可充电锌离子电池在大型储能系统中极具吸引力。然而,金属锌作为负极会存在一些缺陷:如锌枝晶、库伦效率低、利用率不足等。其中锌枝晶往往与锌沉积/溶解不均匀有关,而库伦效率低和利用率不足则与锌电极的析氢反应和生成不可逆副产物有关。目前,研究人员对水系锌离子电池负极材料的研究主要集中在以下四个方面:(1)优化锌电极结构,将锌负极的结构设计为三维、多孔型,为锌的沉积/溶解提供更多的位点并限制锌枝晶等产物的生成;(2)添加剂的应用,将无机物或有机物添加到负极材料中,改变锌的析氢电位、腐蚀电位、极化行为,降低锌的析氢腐蚀,减少副产物等;(3)添加功能保护层,不仅提高金属锌的耐蚀性,而且能够引导锌的均匀沉积/溶解,抑制锌枝晶的生长;(4)添加导电剂,将导电剂添加到锌负极中,一方面可以提高电极的导电性,另一方面也可以促进Zn~(2+)的均匀沉积/溶解。上述改性锌负极的方法能够有效抑制锌枝晶的生成,减少锌负极形变和提高金属锌的利用率,在一定程度上有效提高了水系锌离子电池的库伦效率和循环稳定性。本文首先简单介绍了水系锌离子电池的结构,然后重点阐述了目前对水系锌离子电池负极材料的研究进展,包括锌负极材料面临的挑战和优化策略等方面。最后,本文对水系锌离子电池负极材料的发展前景进行了展望,为制备出具有优异性能的锌负极材料提供重要思路。     

锂离子二次电池多孔集流体的制备与应用

金属基负极材料具有超高的理论容量,是新一代锂离子二次电池理想的负极材料。但是,金属基负极材料在充放电过程中会产生严重的体积膨胀,从而导致负极材料的粉化和脱落,使其循环性能迅速恶化。采用多孔集流体能够充分利用三维连通的孔隙和高的比表面积来显著提高锂离子二次电池的循环性能和能量密度,是缓解金属基负极材料体积膨胀的有效方法之一。本文总结了近年来微米多孔、纳米多孔和双尺度多孔集流体的制备方法及其在锂离子二次电池中的应用。     

3Ah高镍/硅氧碳软包电池循环容量衰减分析EI北大核心CSCD

随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容量和内阻的变化进行检测,通过对比电池循环前后正负极结构、材料形貌和表面成分的变化,揭示高镍/硅氧碳电池循环失效机制。结果表明:电池容量衰减呈现平稳期、快速衰减期和急速衰减期3个阶段。循环后电池极化更加严重,电池极化内阻、负极表面膜阻抗和电荷转移阻抗明显增加。通过微分曲线分析结合拆解分析发现,高镍正极材料衰减较少,硅氧碳负极材料衰减和活性锂离子损失较多。硅氧颗粒膨胀开裂,负极活性物质损失,负极表面膜连续生长消耗过多的活性锂为电池容量快速衰减的主要原因。     

锂离子电池用聚萘负极材料的制备及电化学性能

采用3,4,9,10-二萘嵌苯四酸二酐(PTCTA)为原料,经高温自由基聚合、气相沉积、脱氢、石墨化工艺制得锂离子电池用聚萘(PPN)负极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、激光显微拉曼光谱等检测技术对PPN负极材料的结构和表面形貌进行了分析与表征,研究了PPN作为锂离子电池负极材料的电化学行为。结果表明,PPN负极材料具有类似石墨的多片层结构,电化学测试表明,PPN负极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能;在50mA/g电流密度下,PPN负极材料首次放电比容量为368.4mAh/g,经过200圈循环之后,PPN负极材料的放电比容量仍保持在300.3mAh/g。结果显示PPN适用于做锂离子电池负极材料。     

TiO_2包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的结构和电化学性能研究

为了提高材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在锂离子电池中的充放电循环性能,采用钛酸丁酯为原料对其进行TiO_2包覆。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明:TiO_2仅在表面形成包覆层,并未改变材料的结构。当TiO_2包覆量小于3%(wt,质量分数,下同)时,包覆效果不明显,而当包覆量大于3%时,材料的循环性能会有大幅提高,特别是在4.4V以上充放电时,材料有较高容量的同时,循环性能也较为稳定。因此包覆TiO_2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能。     

精品项目推介

高容量、大功率锂离子电池 用纳米负极材料的研制与开发 近年来,锂离子电池的销售额持续增长,现已成为应用最为广泛的二次电池,其性能向着高容量、大功率、长寿命、小型化的方向发展。电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素。 本项目即开展高容量、大功率锂离子电池负极用纳米材料的制备、预处理、表面修饰和添加工艺研究,并实现其规模化生产。初步结果表明:以纳米碳管/纳米炭纤维改性锂离子电池负极.有效提高了电池的循环性能;硬炭/过渡金属氧化物复合负极材料的可逆容量达到600mAh/g。以上技术指标达到国际同类产品先进水平。 本项目研发的高性能负极材料有着良好的产业化前景和市场潜力。现希望以风险投资、合作开发等方式开展合作。     

GR@Ni复合电极的制备及电化学性能研究

采用非溶剂致相分离法(NIPS)、高温烧结和化学气相沉积法(CVD)相结合的方法制备了石墨烯/多孔镍复合电极(3DPNGNs),明确了烧结温度和C₂H₂气流量对电极性能的影响。镍膜生坯经850℃烧结后，C₂H₂气流量为2 mL/min时，催化生长出石墨烯能均匀包覆在多孔镍膜上。结果表明，3DPNGNs作为钠离子电池负极材料展现了良好的电化学性能，在100 mA/g的电流密度下，循环100次后可逆比容量可达260 mA/g,循环500次后，其比容量保持率仍可达84%。当电流密度增大到1 A/g时，循环500次，比容量可达150 mA/g。