La1-xCex(NiCoMnAl)5贮氢合金电极的制备及表面改性

制备了La1-xCex(NiCoMnAl)5贮氢合金电极,研究高温热碱充电和KBH4还原剂热充电两种新型表面改性方法及其对La1-xCex(NiCoMnAl)5贮氢合金电极活化次数、高倍率充放电能力和氢扩散行为的影响。探讨了作用机理。结果发现表面处理法有利于提高合金电极的活化性能和大电流充放电性能。其中KBH4还原剂热充电法处理后的合金电极在第二次充放电循环时就能完全活化;并且在900mA/g的充放电电流密度下,其高倍率放电能力达到85%左右;合金电极表面出现大量的微裂纹,氢在处理后的合金电极中的扩散系数为3.23×10-9cm2/s。     

LaNi_(2.5)Co_(0.5)储氢合金在充放电循环过程中的电化学性能研究

以感应熔炼法制备的LaNi_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对该合金及其氢化物的相结构进行了分析,并对合金电极的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数及极化电流密度等电化学性能进行了研究.结果表明:吸氢后的合金会产生明显的非晶化现象,造成合金吸放氢能力和氢化物稳定性下降.随着循环次数的增加,合金的放电容量和高倍率放电性能均表现出先快速下降到逐渐缓慢降低的趋势,而合金的氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同的变化趋势.高倍率放电性能的下降主要与合金表面反应活性相关,说明表面劣化现象是造成合金电化学性能衰退的主要因素.     

La_(1-x)Ce_x(NiCoMnAl)_5贮氢合金电极的制备及表面改性

制备了 L a1 - x Cex(Ni Co Mn Al) 5 贮氢合金电极 ,研究高温热碱充电和 KBH4还原剂热充电两种新型表面改性方法及其对 L a1 - x Cex(Ni Co Mn Al) 5 贮氢合金电极活化次数、高倍率充放电能力和氢扩散行为的影响。探讨了作用机理。结果发现表面处理法有利于提高合金电极的活化性能和大电流充放电性能。其中 KBH4还原剂热充电法处理后的合金电极在第二次充放电循环时就能完全活化 ;并且在90 0 m A/g的充放电电流密度下 ,其高倍率放电能力达到85 %左右 ;合金电极表面出现大量的微裂纹 ,氢在处理后的合金电极中的扩散系数为 3.2 3× 10 - 9cm2 /s     

锂离子电池高倍率放电性能的影响因素

研究了极片面密度、隔膜厚度以及电解液等因素对锂离子电池高倍率放电性能的影响. 通过实验优化制备的实验电池以20 C大电流放电电压平稳, 20 C循环100次,容量保持率为93%以上. 电池具有较好的倍率性能和循环性能.     

成型压力对Mm（NiCoMnAl）5/5%Mg2Ni复合储氢合金电极电化学性能的影响

在不同成型压力下制备了Mm(NiCoMnAl)5/5%Mg2Ni复合储氢合金电极,研究了成型压力对合金电极的活化性能、最大放电容量、放电特性、循环稳定性和高倍率放电性能的影响规律.结果表明,成型压力对合金电极的活化性能基本无影响,合金电极的最大放电容量、放电特性和循环稳定性随成型压力的增大均呈现出先增大后减小的变化规律,合金电极的高倍率放电性能随成型压力的增大而变小.综合考虑,在成型压力为11t时,合金电极展示了最佳的综合电化学性能,电化学性能的改善主要归因于合金电极的电荷转移速度的加快.     

AB_3型La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金的相结构与放电容量衰退机理研究

本文以AB_3型La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对合金电极在循环过程中的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数以及极化电流密度进行了研究.结果显示,该合金及其氢化物的相结构分别由单一的α和β型PuNi3相构成,虽然抑制了合金的氢致非晶化,但氢化物的衍射峰不仅向低衍射角方向偏移而且也有明显的宽化.随着循环次数的增加,合金的高倍率放电容量保持率与低倍率放电容量保持率基本一致,而氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同程度的增长和下降.因此,合金的电化学动力学性能受到表面反应活性的控制,表面劣化是合金电化学动力学性能衰退的主要因素.     

基于电化学-热耦合模型的21700型锂离子电池充放电过程热行为分析

锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立电化学-热耦合模型,并通过实验验证模型的精确性.分析了充电过程中的热行为,包含温度和产热分布.结果表明,充电过程中的温升主要受恒流充电过程的影响,电池平均温度和总产热均呈先上升后下降的趋势,且电池不可逆热占比高于可逆热.通过对比充放电过程的温度分布和产热变化可知,恒流充电过程中的产热和温度均大于恒流放电过程,充电过程具有温度提升时间短、变化速度快、产热峰值高等特点.     

动力氢镍电池循环寿命仿真方法研究

研究动力氢镍电池循环寿命仿真问题,针对目前动力系统仿真中电池模型不考虑循环寿命的缺陷,为提高电池循环性能仿真精度,提出了动态更新模型参数进行电池寿命仿真的方法。以Olivier-Louis电池模型为基础,提取出7 A.h氢镍电池的模型参数,并在Simulink平台上对模型进行了仿真验证。结果表明,该模型充放电电压的误差在5%以内;然后结合已有的高温循环寿命测试数据对电池循环放电性能进行了仿真,得到了放电电压误差不超过0.6%的结果;用另一种电池的常温测试数据进行充电仿真,充电电压误差小于4%。这些结果表明电池寿命仿真方法具有可行性,有望进一步应用于电池组的循环寿命仿真。     

球磨时间对AB5/10wt.%CNTs复合储氢合金电化学性能的影响

将Mm(NiCoMnAl)5合金与CNTs均匀混合后机械球磨制备Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合储氢合金.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试方法研究复合合金的结构和电化学性能.结果表明:Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合合金主要具有CaCu5结构,在其表面键合了众多的CNTs.随球磨时间增大,复合合金中CNTs含量逐渐减少.复合合金的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电性能随球磨时间的增大呈现出先增大后减小的变化规律,其中球磨时间为5h时,最大放电容量达到最大值291.9mAh/g;当球磨时间为3h时,合金电极经60次充放电循环后的容量保持率高达91.2%,且具有最佳的高倍率放电性能.     

高功率型镍氢电池的循环性能

由于没有镉污染,对环境友好,用于高功率设备的镍氢电池的需求量增长很快,目前每年的需求量约为5亿只.但是镍氢电池的一些性能还不能完全满足电动工具的使用要求,突出表现在电池大电流充放循环寿命较差.因此,研制高性能的高倍率镍氢电池不仅具有重要的研究意义,也有很大的应用价值.本文研究影响SC型动力电池循环寿命衰减的主要因素,测量了在大电流循环过程中镍氢电池的内阻、温度及重量变化,并运用SEM、XRD对电池内阻升高的原因进行了分析.我们认为电池内阻升高是镍氢电池大电流循环寿命差的主要原因,分析发现在镍氢电池进行大电流充放电循环时,电池正极膨胀,负极微粉化,电池内部孔隙率增加,致使电解液干涸,电池内阻升高.通过增加负极容量,抑制正极膨胀,可以有效改进镍氢电池大电流充放时的循环性能.     

Changes of Some Capacities and Failure Mode of Ni/MH Batteries During Cycling

The changes of capacities of positive and negative electrodes,reserve capacities of charging and discharging, and the weight of batteries during cycling have been determined. The increase of the discharging reserve capacity due to the conjugated electrochemical reactions of the oxidation of hydrogen-storage alloy is estimated. The results show that the failure mode of Ni/MH batteries developed is as follows: during the increase of cycles, the hydrogen-storage alloy is oxidized continuously and the charging reserve capacity is decreased rapidly while the discharging reserve capacity is increased gradually, thus the internal pressure is increasing, first H2 leaks out from the battery, then the mixture of H2 and O2. The leakage of gases and the total reaction of oxidation of the alloy consume H2O, and the surface oxides on the alloy increase, so that the internal resistance of the battery increases.     

镍氢电池均衡充电系统的设计

为实现镍氢电池动力系统电动大巴车的均衡充电,针对镍氢电池现有的均衡器均衡电流小,均衡时间长等不足,设计了大电流电压控制式均衡系统,与现有充电机和电池管理与检测系统配套使用．实验证明此系统可以有效地对电池组进行均衡充电,延长电池寿命．     

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%.     

金属Cu对MH/Ni电池储氢合金电极的修饰

为了提高MH/Ni电池储氢合金电极的导电性,运用真空蒸镀法在电极表面镀覆了一层金属Cu膜,利用XRD、XPS、SEM等方法对极片进行了分析,结果表明,在极片表面镀覆一层金属Cu膜不会对储氢合金的体相结构产生影响.电化学性能测试表明:极片经过修饰的电池,内阻降低了32.8%,5 C放电容量增加了190 mA·h, 放电平台电压提高了0.10 V,同时,充电时的内压也有明显降低,充电效率有较大提高.     

混合动力汽车镍氢电池组的充放电效率分析

以6.5 A·h/144 V60QNY6.5镍氢电池组为对象进行效率分析,搭建了混合动力汽车镍氢电池组综合性能实验台,进行了电池组充放电性能实验测试与数据分析;基于镍氢电池组性能实验结果,并考虑电池组环境温度,利用拟合技术得到了镍氢电池内阻与电动势的理论计算模型;结合电池与电机联合工作原理,提出了镍氢电池组效率的理论计算模型,为混合动力汽车系统控制策略的动态优化技术提供了理论基础.     

碳纳米管的电化学储氢

用电化学方法使碳纳米管储氢,是把碳纳米管当作储氢负极,形成Ni MH电池·用碳纳米管与镍纳米粉做成负极试样,电解液采用KOH溶液·实验中,对Ni MH电池充放电的50个循环进行测试,通过测量电池的充放电容量和能量,来测量碳纳米管的储氢性能·测试过程由Arbin公司的BF 2043系列电池测试系统控制·实验表明,相对每克碳纳米管,当充电电流为120mA时,电池容量可达126 368mA·h·g-1,而且电池放电非常平稳,放电平台利用率高达97%·可见,碳纳米管是一种很有前途的储氢材料·本研究对利用碳纳米管制做储氢电池提供了实验依据·     

球形氧化锌/石墨烯复合材料的制备及其对铅酸电池循环寿命的影响

采用水热法制备了球形氧化锌/石墨烯(S-ZnO/rGO)复合材料,首先采用水热法制备S-Zn O,再将氧化石墨(GO)和S-Zn O的混合水溶液在180℃下水热反应12 h,最终得到S-ZnO/rGO复合材料.以S-ZnO/rGO复合材料为铅酸蓄电池负极添加剂,探究了0.5%、1.0%、1.5%、2.0%这4种添加质量分数对铅酸电池电化学性能的影响.电化学测试结果表明:电池在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下的循环寿命随着复合材料添加质量分数的增加先增大后减小,其中掺入1.0%S-ZnO/rGO复合材料的电池在HRPSoC下循环性能最好,寿命可达19 158次,比普通铅酸蓄电池的寿命(7 210次)延长了165.7%.由此表明添加S-ZnO/rGO复合材料能够改善负极板的硫酸盐化现象,从而提高电池的循环稳定性.     

MH/Ni电池电极材料在过充电条件下的失效分析

采用SEM,XRD,TEM以及EIS等检测方法,研究不同过充循环前后MH/Ni电池性能与正负极材料形貌及表面元素的变化.实验结果表明,经正常充放电循环70周后,正极活性物质表面保持良好的球形形貌,而经持续过充电循环相同次数后,因晶格的不可逆膨胀而呈不同程度破裂,储氢合金颗粒并无明显粉化现象,但其表面却覆盖许多绒状或针状物,经能谱检测,该绒状物主要成分为稀土金属的氢氧化物或氧化物.EIS阻抗谱分析表明,电池的欧姆电阻(Rs)、反应电阻(Rt)和Warburg阻抗(Zw)均有不同程度的增加,而界面电容(Ci)则呈逐渐降低趋势,这些均是最终导致电池电化学性能衰减的原因.