LiCoO2电极中锂离子的扩散性能

为使锂离子电池在较高的充、放电倍率下满足动力型电源的需要,对LiCoO2中锂离子的扩散性能进行了理论推导及试验测定。以球状电极模型对LiCoO2电极进行了处理,在简化的假设条件下,推导出LiCoO2电极的扩散电流表达式,并可求得锂离子在LiCoO2电极中的固相扩散系数DLi 。研究结果表明:I对t-1/2在10～150s表现出很好的线性关系,与理论分析结果相符合;不同晶粒大小的LiCoO2样品扩散系数有很大差别,相差1个数量级以上;锂离子扩散动力学特征是由LiCoO2的晶粒尺寸决定的,与其粒径分布、比表面积及表面形貌等参数基本无关。     

固相合成条件对LiCoO2结构与形貌的影响

研究了热处理制度、气氛以及原料等合成条件对LiCoO2结构形貌的影响.研究结果表明:高温时LiCoO2的生长呈现各向异性并有层状结构外露,易出现烧结、晶粒长大的现象;提高氧分压有利于减小LiCoO2晶粒及颗粒粒径,还可抑制颗粒之间的团聚.提出了以两段连续烧成法合成LiCoO2的工艺,简化了合成工艺,解决了低温下反应速度慢,高温下易烧结而难控制粒径的问题.     

LiCoO2的形貌与结构对其电化学性能的影响

研究了对电极界面状态有重要影响的LiCoO2物理参数如粒径分布、比表面积及表面形貌等对LiCoO2电化学性能的影响.研究结果表明:粒径及比表面积对LiCoO2电极的容量循环稳定性及电压循环稳定性有较大的影响;适宜的粒径分布有助于提高LiCoO2电极的循环稳定性,过大的比表面积会使电极循环稳定性急剧下降;随着晶块尺寸的减小,LiCoO2材料在大电流下的放电性能得到改善;在优化条件下合成的LiCoO2样品具有最佳的高倍率性能、较高的容量及电压循环稳定性.     

LiNi0.5Co0.5O2的制备及其电化学性能

分别以碳酸盐和氢氧化物为原料,合成了LiNi0.5Co0.5O2.研究结果表明:用氢氧化物为原料,在氧气气氛中,适当提高合成温度和延长反应时间均有利于LiNi0.5Co0.5O2晶格结构的完整;在740 ℃和氧气气氛下,以氢氧化物为原料反应15 h可以合成结构理想的LiNi0.5Co0.5O2;LiNi0.5Co0.5O-2的初始放电容量与LiCoO2的初始放电容量相当,达到141.3 mA·h/g,以LiNi0.5Co0.5O2为正极的电极系统具有稳定的电压输出和良好的循环性能,经200次循环后放电容量保持率为82%,可作为LiCoO2的廉价替代物.     

Preparation and properties of antimony thin film anode materials

Metallic antimony thin films were deposited by magnetron sputtering and electrodeposition. Electrochemical properties of the thin film as anode materials for lithium-ion batteries were investigated and compared with those of antimony powder. It was found that both magnetron sputtering and electrodeposition are easily controllable processes to deposit antimony films with flat charge/discharge potential plateaus. The electrochemical performances of antimony thin films, especially those prepared with magnetron sputtering, are better than those of antimony powder. The reversible capacities of the magnetron sputtered antimony thin film are above 400 mA h g^-1 in the first 15 cycles.     

草酸盐法合成Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2及电化学性能研究

采用草酸盐沉淀及高温固相反应相结合的方法合成了锂离子电池的活性正极材料Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2.XRD、SEM及电化学测试数据表明:该材料结晶及层状结构良好,首次充放电比容量为175.4mAh/g和142.9mAh/g,循环30次后放电比容量仍为136.0mAh/g,比容量损失只有4.8%.     

自适应无迹卡尔曼滤波动力电池的SOC估计

无迹卡尔曼滤波法(Unscented-Kalman Filter,UKF)在估计动力电池的剩余容量(State of Charge,SOC)时,由于系统噪声的不确定,可能导致算法不收敛,而且算法的估计性能受模型精度的影响,为此采用自适应无迹卡尔曼滤波法(Adaptive-UKF,AUKF)动态估计电动汽车动力电池的SOC.建立了适用于SOC估计的电池模型,辨识相应的电池模型的参数并进行验证,将AUKF应用到该模型,在未知干扰噪声环境下,在线估计电池的SOC.试验仿真结果表明:UKF算法的估计误差在-0.04~0.06之间跳动,而AUKF算法的估计误差平稳的保持在0.05以内,实时修正微小的模型误差带来的SOC估计误差.     

基于模型误差EKF-HIF算法的锂动力电池SOC联合估计

针对锂动力电池荷电状态(State of Charge,SOC)估计策略,提出了一种基于模型误差EKF-HIF算法的SOC联合估计方法。首先,通过建立电池等效电路模型,利用BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)预测该电池模型误差。其次,推导扩展卡尔曼滤波(EKF)和H∞滤波(H Infinity Filter,HIF)算法流程,根据模型误差选择不同算法进行SOC状态估计。最后,通过仿真验证了该联合估计算法的有效性和可行性。     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。