锂硫电池电解液添加剂的研究进展

锂硫（Li⁃S）电池是一种高性能储能电池,在便携式电子设备、电动汽车等行业广泛应用,被认为是最具发展前景的电池之一。在不增加电池成本的情况下,通过开发不同电解液添加剂的方法,提高锂硫电池的电化学性能。介绍了锂硫电池电解液添加剂的研究进展,以添加剂的不同官能团作为出发点阐述了不同添加剂的作用原理和优缺点。最后对锂硫电池电解液的发展方向进行展望。     

镍纤维管改善锂硫电池性能

为了改善锂硫电池的比容量和循环稳定性等电化学性能,以聚丙烯腈纤维为基体,采用无钯活化化学镀法在其表面镀一层镍,制备得到复合纤维.通过热处理去除复合纤维中的聚丙烯腈,得到氧化镍中空纤维,然后在氢等离子体气氛中对氧化镍中空纤维进行还原制备中空镍纤维管,并以它作为锂硫电池正极材料活性物质的承载体,制备含镍纤维管的硫电极来改善锂硫电池的电化学性能.采用扫描电子显微镜和X射线能谱仪表征镍纤维管的表面形貌和成分,结果表明:所制备的纤维管主要是镍,但含有少量的磷,可能是镀液中次磷酸盐中的磷元素被还原,且管径为10～15μm,管壁厚度均匀,约0.7μm.采用恒流充放电和交流阻抗谱对含镍纤维管硫电极的电化学性能进行表征,结果表明:添加镍的纤维管能够增强锂硫电池的电化学性能,在充放电电流密度为每平方厘米0.2mA的条件下,镍纤维管增强硫电极的首次放电比容量为941.6mAh/g,20次循环后的放电比容量仍保持在593.3mAh/g,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性.     

硫正极中硝酸盐和黏结剂的种类对锂硫电池性能的影响

系统研究了正极中使用不同种类的硝酸盐和黏结剂对锂硫电池电化学性能的影响.通过对比锂硫电池的循环性能和库伦效率,发现以硝酸镁为正极添加剂的锂硫电池的库伦效率最高,且其最适合的质量分数为10％.在研究硫正极中硝酸盐和黏结剂的协同效应对锂硫电池电性能的影响时,发现使用β-环糊精聚合物(β-CDp)黏结剂的锂硫电池电化学性能最好.在此基础上,使用含硝酸锂的电解液可进一步提高了锂硫电池库伦效率(>98％),说明硫正极中的硝酸镁和黏结剂以及电解液中的硝酸锂之间有协同作用,可共同抑制穿梭效应,有助于进一步提高锂硫电池的放电比容量和库伦效率.     

CNTs@Fe2O3材料的构筑及其对锂硫电池性能的影响

锂硫电池作为一种新型锂电池,具有高能量密度和低成本等优势,但硫正极在循环过程中性能 退化的问题仍有待解决。 为此,制备了一种用 Fe2O3 修饰的碳纳米管(CNTs@ Fe2O3 )作为载硫体。 碳纳米管独特的中空结构能够有效应对体积膨胀效应,同时,生长在碳纳米管表面的 Fe2O3 颗粒能 够有效吸附多硫化锂,从而抑制多硫化锂的穿梭;碳纳米管的长程导电结构能够提高难溶性多硫化 锂沉积后的正极导电性。     

锂硫电池二氧化钛纳米线复合隔膜的制备及其电化学性能

锂硫电池具有能量密度高,对环境友好等优点,受到了人们的广泛关注。但锂硫电池现存的问题,特别是穿梭效应的存在会造成电池容量的快速衰减。针对其穿梭效应,用纳米线形态的二氧化钛制备了复合隔膜SCTNW,并探究该复合隔膜对锂硫电池性能的影响。电化学测试表明SCTNW可以减小电池的极化,抑制穿梭效应,有效的提高电池的倍率性能和长循环性能且当SCTNW厚度为200μm时,锂硫电池具有最好的长循环性能。     

硫化聚丙烯腈凝胶的制备及其锂硫电池性能

为了提高硫化聚丙烯腈(SPAN)正极材料的电化学性能,以二甲基亚砜为溶剂,以去离子水为非溶剂,采用热致相分离法制备了聚丙烯腈凝胶(PAN)_g,然后引入水合肼使PANg的分子链间发生N—N交联,制备出化学交联的聚丙烯腈凝胶(PAN_g+N),最终通过高温载硫法制得了硫化聚丙烯腈凝胶(SPAN_g+N)。利用SEM、TEM、FTIR、XRD等方法研究了材料的结构和物相特征。结果表明：交联结构的SPAN_g+N具有高度互联的三维网络结构,结构稳定性及电化学性能均得到显著提高。在0.5 C的电流密度时,首圈放电比容量为1 219.8 mA·h/g,循环100圈后的比容量为1 000.6 mA·h/g,容量保持率达到82.03%,平均每圈衰减率为0.18%。     

锂硫电池负极保护策略研究进展

锂硫电池因具有能量密度高、成本低等优势,成为未来电动汽车和新型储能设备的潜在选择.负极保护成为近期研究热点,通过负极优化可有效缓解锂枝晶带来的电池循环寿命降低问题.从电解液添加剂和负极结构设计两方面介绍了锂硫电池负极保护的策略,并对其作用机理进行简述.最后,对锂硫电池负极保护的策略发展进行展望.     

锂硫二次电池S-V2O5正极复合材料的制备及其电化学性能

采用不同化学计量比的单质硫和五氧化二钒合成复合材料,应用XRD和SEM表征观察硫-五氧化二钒复合材料,循环伏安、交流阻抗和电池充放电测试材料的电化学性能。结果表明：n（S）∶n（V2O5）为5∶1时具有较好的电化学性能,首次放电比容量为396.7 mAh·g^-1,以0.1 C倍率循环20次后的容量为350 mAh·g^-1。     

高比表面积炭材料中间层构筑高性能锂硫电池

电动汽车的发展和应用对电化学储能领域的能量密度提出了更高的要求。锂硫电池的理论能量密度为2 600 Wh·kg^-1,是非常有前景的电化学储能体系,其面临的主要障碍包括：单质硫低的导电率影响其放电比容量;充放电中间产物的穿梭效应降低了电池的循环稳定性。针对这些问题,本实验选用具有高比表面积的多孔炭材料PC修饰聚丙烯隔膜作为中间层。PC优异的导电性可以促进活性物质的利用。通过中间层的物理阻挡和PC对多硫化物的吸附作用抑制锂硫电池的穿梭效应。添加PC中间层的锂硫电池在0.1 C的放电比容量为1 150.2 mAh·g^-1,循环100次容量保持在806.6 mAh·g^-1,在2 C下的比容量为444.7 mAh·g^-1。PC中间层显著提升了锂硫电池的循环稳定性和倍率性能。     

共价有机框架在锂硫电池隔膜中的应用综述

由于硫（S）的高存储容量和多电子转移化学性质,锂硫（Li-S）电池具有理论容量/能量密度高、生态友好和供应丰富等优点,被认为是下一代电池系统最有可能的候选之一。Li-S电池的容量远高于传统金属氧化物阴极基锂离子电池,被认为是现阶段固态正极材料的最高容量。隔膜作为Li-S电池的重要组成部分,在解决穿梭效应、体积膨胀、导电性差和锂枝晶生长等电池问题方面发挥着重要作用。迄今为止,在Li-S电池隔膜的探索方面,已有一些开创性的研究报道。其中,共价有机框架（COFs）作为一种功能材料,具有孔隙率高、结构明确可设计、功能可调等优点,可为Li-S电池隔膜的应用提供更多可能性。综述了Li-S电池隔膜中COFs的结构特点、制备方法、应用形式和电池性能。此外,还对COFs在Li-S电池隔膜应用中的挑战提出了简要的展望,以期为相关领域的科研人员提供借鉴和参考。     

Effect of lead foam grid on performance of lead-acid battery

In order to increase the specific energy and specific power of a lead-acid battery, lead foam grid was prepared by electrodepositing Pb-Sn alloy on a copper foam substrate and used as negative current collector for a lead acid battery whose capacity was limited by the negative plate. Comparing the effect of the cast grid, under the same conditions, the mass of lead foam grid decreases by 35% , and the area of lead foam contacted with active material increases by about 20 times. Under 2 h rate discharge condition, with a high current (3.0 I2 ) e and low-temperature ( -10℃,I2) discharge system, the lead foam grid markedly boosts the discharge performance of lead acid battery. It increases not only the negative electrode mass specific capacity by 27% ,37% and 29% ,but also the utilization efficiency of the negative active material by 5%. Compared with the negative electrode of cast grid, XRD and SEM results show that after 20 cycles at the state of charge, the sponge lead in the negative lead foam electrode has smaller crystals and less PbSO4 on its surface. Meanwhile, at the state of full discharge, the PbSO4 crystals are smaller and occur less on the surface of lead foam electrode. This indicates its active material reacts more uniformly.     

聚合物锂离子电池用凝胶电解质的研究进展

综述聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯腈(PAN)等聚合物材料用作锂离子电池凝胶电解质的特性.PAN体系凝胶电解质的离子电导率一般在10-3S/cm数量级,其锂离子迁移数比PEO体系大,可达到0.5;与PAN基凝胶电解质相比,以PMMA为基的凝胶电解质与锂电极的界面稳定性和循环性能更好,但是机械强度较差;PVDF大分子链上含有很强的推电子基(-CF2),且介电常数较高(ε=8.4),有利于促进锂盐更充分的溶解,增加载流子浓度.提出添加无机纳米粒子的凝胶电解质是目前的研究热点,是凝胶电解质的发展趋势.     

无膜单液全沉积型铅酸液流电池研究进展

无膜单液全沉积型铅酸液流电池是以甲基磺酸中二价铅离子的电化学沉积/溶解反应为充放电基础的新型储能装置.归纳了全沉积型铅酸液流电池的反应机理和特点,介绍了电解液组成、添加剂选择、电极材料性能等对正负极二氧化铅和铅的电化学沉积/溶解过程和电池充放电性能影响的研究进展情况.     

咪唑溴类离子液体对I^-/I^-3液体电解质电池性能的影响

通过往I^-/I^-3液体电解质添加3C～8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能.分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能.结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高.     

咪唑溴类离子液体对I-/I-3液体电解质电池性能的影响

通过往I-/I3-液体电解质添加3C~8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能。分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能。结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高。     

Effect of binary conductive additive mixtures on electrochemical performance of polyoxomolybdate as cathode material of lithium ion battery

Binary carbon mixtures, carbon black ECP 600JD(ECP) combined with vapor grown carbon fiber(VGCF) or carbon nanotube(CNT), or graphene(Gr) in different mass ratios, are investigated as the conductive additives for the cathode material polyoxomolybadate Na_3[AlMo_6O_(24)H_6](NAM). Field emission scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy show that the surfaces of NAM particles are covered homogeneously with the binary conductive additive mixtures except the combination of ECP and CNT. The optimum combination is the mixture of ECP and VGCF, which shows higher discharge capacity than the combinations of ECP and CNT or Gr. Initial discharge capacities of 364, 339, and 291 m A·h/g are obtained by the combination of ECP and VGCF in the mass ratios of 2:1, 1:1, and 1:2, respectively. The results of electrochemical impedance spectra and 4-pin probe measurements demonstrate that the combination of ECP and VGCF exhibits the highest electrical conductivity for the electrode.     

全沉积型铅酸液流电池用石墨毡电极性能研究

以石墨毡为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液,组成新型的全沉积型铅酸液流电池体系.研究了石墨毡正负电极上的循环伏安特征和电极表面改性处理、电解液浓度、添加剂等对电极循环伏安特性的影响规律.结果表明:实验测得石墨毡正极上氧化峰电位为1.39 V(vs.SCE),与理论值非常接近,负极还原峰电位与理论值间的过电位仅为0.17 V;在强酸与热处理表面改性方法中,热处理方法对提高石墨毡负极电化学活性效果最好;当电解液中的铅离子和氢离子浓度均为0.01 mol/L时,具有最佳循环伏安特性.     

LiMn_2O_4基18650动力电池性能实验研究

采用溶胶凝胶法制备LiMn2O4作为正极材料制成18650全电池.用模拟工况实验了市内、市郊、城际3种不同道路工况下对应的电池输出特性,并根据特性曲线分析不同道路工况锰基动力电池的性能.结果表明:LiMn2O4正极材料为尖晶石结构,颗粒均匀,在市内和郊区工况下18650动力电池有较好的性能,而城际工况下电池性能有待提高.     

阀控密封铅酸电池正极板栅在不同硫酸电解液中的电化学行为

为研究正极板栅的腐蚀对阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池失效的影响,分别采用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和塔菲尔曲线研究了VRLA电池正极板栅在不同硫酸密度电解液的电化学行为．结果表明: 氧化峰和还原峰的峰值电势均随硫酸密度的降低发生正移,说明Pb向PbSO₄转化变困难,而PbSO₄还原为Pb变得更容易;峰电流值随着硫酸密度的降低而增大,说明硫酸密度越小转化速率越快．酸密度影响正极板栅腐蚀膜的导电性,硫酸密度在1.30 g·cm-3左右时,板栅腐蚀膜的导电性较好．适当降低酸密度对提高板栅腐蚀膜的导电性有利．