在高倍率部分荷电态下三维石墨烯对铅酸电池寿命的影响

采用一步水热法制备出三维多孔的石墨烯（3D-rGO），将不同质量分数的3D-rGO添加到负极活性物质中，制备出铅炭电池，并研究其电化学性能. 结果表明，随着3D-rGO质量分数的增加，在高倍率部分荷电状态（HRPSoC）下，不同电池的循环寿命先增大后减小，其中添加3D-rGO质量分数为1.0%的电池在HRPSoC下的循环性能最好，其初始放电容量(0.05C, 185.36 mAh/g)比普通蓄电池(161.94 mAh/g)高14.46%. 循环寿命达到26 425次，比普通铅酸电池的寿命（8 142次）延长了224%.     

海藻酸水凝胶法制备锂离子电池Si/rGO/C负极材料及其电化学性能

硅材料具有高理论比容量(4 200mAh/g),是最具希望的下一代锂离子电池负极材料之一,但是硅材料巨大的体积效应(300%)和较差的导电性严重影响其电化学性能,阻碍其实际应用.为此,采用海藻酸水凝胶充当固定剂和碳源,将硅纳米颗粒和氧化石墨烯进行组装,制备了硅/还原氧化石墨烯/碳(Si/rGO/C)复合材料,采用粉末X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、热重分析(TGA)、比表面积测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征材料的结构、化学组成及形貌,并对材料进行电化学性能测试.结果表明:rGO在复合材料内部构建了分散良好的导电网络,Si纳米颗粒填充在导电网络中并通过碳层牢固地锁定在rGO片层上.rGO与碳层的复合作用有效缓冲了Si纳米颗粒在充放电时的体积变化,并且显著提高了复合材料的导电性,因此,Si/rGO/C复合材料用作锂离子电池负极时表现出优异的电化学性能:以1.0A/g电流密度循环100圈,保持约1 000mAh/g的高可逆比容量以及77.6%的容量保持率.     

溶胶凝胶法制备Pd/rGO纳米复合材料

利用改性的Hummer法制备氧化石墨烯分散液,以氯化钯为原料制备硝酸钯,两者通过搅拌形成均匀稳定的水溶胶,控制反应温度使其凝胶化,复合材料凝胶冻干之后使用NaBH_4对其进行还原,制得Pd/rGO复合材料.通过SEM和XRD两种表征方法对Pd/rGO复合材料的形貌和结构进行了分析.采用循环伏安法、计时电流曲线方法研究了复合材料对于甲醇氧化反应的催化性能和电化学稳定性.研究结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的复合材料对于甲醇氧化反应具有良好的催化性能和电化学稳定性.通过探索反应条件,得到制备Pd/rGO复合材料的优化反应条件为:钯的质量分数为40%,尿素用量为100mg.     

无粘结剂的柔性硫/碳纤维布电极的制备及电化学性能研究

以碳布为基底,通过浸渍法成功制备了柔性硫/碳纤维布电极.制备的柔性硫/碳纤维布电极无需添加导电剂和粘接剂,可直接用作硫正极极片组装电池,大大简化了电池制备工艺.电化学测试结果表明,硫含量为56.77%(质量分数)的硫/碳纤维布电极展现出了最好的电化学性能,即在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1 394mAh/g;充放电循环测试100次后,可逆放电容量仍然维持在733mAh/g.电化学性能的提高主要归因于碳纤维本身的导电性、柔韧性以及大量碳纤维相互交错互联的导电网络.     

高容量钠离子电池SnSbCo/rGO负极材料

采用共沉淀法、液氮冷淬工艺和热处理技术制备了高容量钠离子电池SnSbCo/rGO负极复合材料。通过XRD、SEM、TEM、恒流充放电和交流阻抗等测试分析技术对该负极材料进行表征和电化学性能测试。结果表明,在100 mA/g的电流密度下,经50次充放电循环后电极的可逆容量保持在567 mAh/g。同等条件下,纯SnSbCo的电极比容量为456mAh/g。SnSbCo/rGO负极复合材料的电化学性能的改善主要是由于rGO在提高复合材料导电性的同时,缓冲了SnSbCo合金颗粒由于团聚产生的体积膨胀效应。     

CNTs对MH/Ni电池正极电化学性能的影响

采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将碳纳米管作为添加剂掺杂制备MH/Ni电池正极,研究了正极中添加不同含量在不同充放电制度下对电化学性能的影响. 结果表明,在30 mA/g恒电流放电条件下,添加了碳纳米管的模拟电池放电性能并没有得到改善,而且比没有添加的要差些;但在60 mA/g恒电流放电条件下,添加碳纳米管的作用比较明显,添加量为质量分数1%的碳纳米管电化学性能较好,在第40和80次循环时放电容量分别为272.2 mAh/g 和260.3 mAh/g,而且放电平台比较平稳.     

多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭集流体

以普通沥青为原料,采用有机多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭负极集流体,并用循环伏安、充放电测试和扫描电子显微镜等研究电池负极的电化学行为。研究结果表明:多孔模板法制备的泡沫炭具有三维连通开孔结构,孔径为0.5~1.0 mm;该泡沫炭在-1.25~0.7 V范围内电化学性能稳定,能用作铅酸电池负极集流体;以此制备出的铅酸电池具有较好的荷电循环性能。电池以1/20C和1/10C放电时,负极活性物质利用率比使用传统铅板栅负极集流体的电池分别提高12.3%和23.0%,扫描电镜显示电池充放电时,泡沫炭集流体上生成的晶体颗粒更小更均匀。     

二氧化铅/石墨烯电极的制备及其电化学性能

采用沉淀结合法,制备二氧化铅/石墨烯(β-PbO₂/rGO)复合材料.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和比表面积分析仪研究该复合材料的结构、形貌和比表面积,利用电化学测试技术研究β-PbO₂/rGO复合电极和纯β-PbO₂电极的电化学性能.结果表明:在复合材料中,纳米β-PbO₂较均匀地分散在rGO片表面,β-PbO₂/rGO复合材料比纯β-PbO₂具有更大的比表面积;复合电极因具有更多的反应活性位点,电化学反应速度较快;在不同的电流密度下,β-PbO₂/rGO电极的质量比容量比纯β-PbO₂电极高,证明复合电极具有比纯β-PbO₂电极更好的电化学性能.     

Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的制备及在超级电容器上的应用

采用水热法合成Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合材料物相及形貌进行表征.将所得的复合材料用作超级电容器电极材料,通过循环伏安法、恒电流充放电法以及交流阻抗法对Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的电化学性能进行评价.同时探讨了Ni(OH)2与VS2的不同质量比对复合材料电化学性能的影响.结果表明:Ni(OH)2与VS2的质量比为5∶1时所制备的Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料具有更优异的电化学性能.在电流密度为1A/g时,比电容最高可达到4021F/g,且在电流密度为5A/g下进行500次充放电测试,电容保持率仍在80%以上.     

石墨烯基材料的氧化程度对碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

利用航空级耐高温环氧树脂(EP)5284作为基体,研究了不同氧基团含量的石墨烯(GR)基材料(GR、还原氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯(GO))对碳纤维(CF)/EP的热性能、力学性能和电性能的影响.结果表明,GR、rGO和GO均使EP的最大反应放热峰向低温移动,其中以GO对树脂的影响最为显著;同时,GR、rGO和GO的加入均缩短了改性树脂体系达到一定交联程度所需的时间.添加0.2%(质量分数,下同)的rGO和GO对复合材料的玻璃化转变温度有明显的提高,但同样添加0.2%GR未提高复合材料的玻璃化转变温度.添加0.2%GR和0.2%rGO后均降低了复合材料的层间剪切强度,而添加0.2%GO则使复合材料的层间剪切强度提高了约10%.添加0.2%的GR、rGO和GO对CF/EP复合材料的导电性能均有改善作用,其电导率分别为CF/EP的4倍、5.29倍和2.88倍.复合材料的微观形貌分析表明,GO与CF、EP具有更好的相容性,GO在复合材料中与CF、EP形成了结合更为紧密、有效的界面,GR与CF、EP的相容性相对较差,而rGO居中.三者之中,GO有效提高了CF/EP复合材料的层间剪切性能和玻璃化转变温度,但对导电性能而言,rGO的改善作用最为显著.     

石墨烯/Cu-MOF锂电池负极材料的制备及电化学性能研究

金属有机骨架化合物是一种由金属离子与有机配体通过配位键或共价键合成的新型的电极材料。然而,其低的电子导电率和严重的不可逆锂存储制约了该材料在锂电池领域的实际应用。石墨烯具有一系列独特属性,如高的导电率、高表面积、化学稳定性，机械强度和柔韧性,多孔结构。通常用来掺杂在电极材料中以提高循环性能和增加电池的容量。在本实验中,我们研究了Cu-MOF掺杂石墨烯(Cu-MOF/RGO)作为锂电负极材料的电化学性能。结果表明,在充放电电流密度为50 mA g-1时，充放电循环50次后，材料的放电比容量可达到520 mAh g-1。同时该材料也显示出较好的倍率性能和较高的库仑效率。由此可以看出Cu-MOF/RGO是一种具有前景的锂离子电池负极材料。     

不同炭材料对铅酸蓄电池性能的影响

为了有效抑制负极板的硫酸盐化,常在铅酸蓄电池的负极材料中加入添加剂,以延长铅酸蓄电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命. 本文通过在铅酸蓄电池负极铅膏中添加一定量的5种不同炭材料,经和膏、固化等步骤制成不同炭材料掺杂的负极板并组装成蓄电池,对蓄电池的充放电性能及高倍率部分荷电状态下的循环性能进行了测试. 并利用BET、SEM测试对这5种炭材料的结构和形貌进行了表征分析. 结果表明,不同种类的炭材料对铅酸蓄电池的作用效果不同. 高比表面积、结构疏松多孔且含有大量微孔的多级孔炭材料可以在几乎不影响电池容量的情况下,大大提高铅酸蓄电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命. 实验结论能够更好的指导铅酸蓄电池炭材料的开发和选用.     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

航天相机地检设备电源管理系统设计

为预防调试时交流220 V经地检设备串入航天相机而引起损坏,采用铅酸蓄电池对地检设备供电,设计了航天相机地检设备的电源管理系统.介绍了铅酸蓄电池和DC-DC转换电路的特点并对电源管理系统的硬软件进行了设计.采用4个阶段快速充电法以满足提高蓄电池寿命和快速充电要求;采用DC-DC降压电路产生输出电压以提高蓄电池能量的利用...     

电动自行车用铝塑膜锂离子二次电池的研究

研制成功了电动自行车用5·5Ah圆柱型铝塑膜锰酸锂电池,它具有良好的倍率、循环、高低温特性。单体电池通过了GB/T18287—2000的安全试验,所有试验中电池不起火、不爆炸。将单体电池放电到3·0V,然后搁置3个月,电池出现“气胀”,经过循环,“气胀”消失,电池性能没有发生明显的变化。10·8V/5Ah电池组1C,100%DOD循环500次,容量保持在82%。     

铅在铅酸电池中的资源服务效率

研究铅酸电池系统对铅矿资源的消耗规律·采用资源服务效率作为衡量指标,借助参考年的铅酸电池生命周期铅流图,获得了铅在铅酸电池中的资源服务效率的变化规律·结果表明,保持较高的铅循环率、较低的铅排放率,适当地控制产量增长率,是大幅度提高资源服务效率的有效方法·计算了中国和瑞典铅酸电池系统中铅的资源服务效率现状;通过两者的对比,分析出中国资源服务效率低下的原因,并依此提出了改善对策·     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯(MnO/rGO)复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰(p-MnO)更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.     

CoMoO4水热法制备及其在锂/钠离子电池中的应用

碳基负极材料比容量低,无法满足高能量密度电池的需求.为了进一步寻找高容量长循环寿命的电池负极材料,采用水热反应法制备了自支撑CoMoO₄负极,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构、形貌进行表征,利用循环伏安法和恒电流充/放电等技术对比研究了材料在锂/钠离子电池中的电化学性能.结果表明,CoMoO₄负极在锂离子电池中的首次可逆比容量为1 403.6 mAh/g,首次库伦效率为146.5%,在100 mA/g电流密度下经50次循环后仍然高达793.6 mAh/g;而CoMoO₄负极在钠离子电池中首次可逆比容量仅为314.2 mAh/g,但经50次循环后容量保持率仍有76.4 %.该自支撑负极无需导电剂和粘结剂,电极材料与泡沫镍结合力强,具有优异的循环稳定性.     

Lithium-ion full cell with high energy density using nickel-rich LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode and SiO-C composite anode

A high-energy-density Li-ion battery with excellent rate capability and long cycle life was fabricated with a Ni-rich layered LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂ cathode and SiO-C composite anode. The LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂ and SiO-C exhibited excellent electrochemical performance in both half and full cells. Specifically, when integrated into a full cell configuration, a high energy density (280 Wh·kg-1) with excellent rate capability and long cycle life was attained. At 0.5C, the full cell retained 80% of its initial capacity after 200 charge/discharge cycles, and 60% after 600 cycles, indicating robust structural tolerance for the repeated insertion/extraction of Li+ ions. The rate performance showed that, at high rate of 1C and 2C, 96.8% and 93% of the initial capacity were retained, respectively. The results demonstrate strong potential for the development of high energy density Li-ion batteries for practical applications.