广东电池工业的现状和发展趋势

电池是将化学能转变成电能的装置,具有能量转化效率高、发电方式洁净以及使用方便等优点。电池制造和应用已有很长的历史,最早可以追溯到2200年前的Baghdad电池。考古学家发现古Baghdad人用陶罐作容器,发酵的葡萄汁作电解液,铜和铁作电极制作电池,把多个这种电池串联起来,所发的电能够使银表面镀上铂。Baghdad电池发出的电能非常     

光催化材料对微生物燃料电池的影响

微生物燃料电池是微生物-电化学装置,利用产电菌氧化有机物,将化学能转化为电能,在开发新能源和污染物处理方面具有巨大潜力.光催化微生物燃料电池利用半导体材料作为光电极,将光能引入到微生物燃料电池中,能够同步利用太阳能并且提高微生物燃料电池的产电效率.总结了国内外微生物燃料电池体系中半导体材料作为光电极的研究,对光催化微生物燃料电池的机理、生物电极与光电极的协同作用、产电性能以及污染物去除方面进行总结,并对其推广应用进行展望.     

环保新能源——锌-空气电池

机械式锌-空气电池是属一次电池。它是以空气中的氧(O_2)当作阴极活性物,锌(Zn)当作阳极活性物的电池。氧本身不能直接作为电极,必须先溶解在电解液(KOH)中,借扩散机制然后吸附在多孔性碳电极表面上,在碳电极表面发生电化学反应,产生电流,氧气的消耗则来自空气中的氧气,因此,     

液流电池电解质的溶液化学研究最终报告

针对高稳定性、高活性全钒液流电池电解液以及高能量密度单液流电池沉积型电对及固体电极电化学性能与电解质溶液之间构效关系、高稳定性浓电解质溶液化学理论及作用机制等关键科学问题,以具备较大应用潜力的全钒双液流以及锌/镍、全铅单液流电池体系电解质的溶液化学为研究重点,通过电化学测试与材料物性表征相结合,深入研究了电解质溶液对全钒双液流以及碱性沉积型锌负极和电池性能的影响,阐明了电解液流速、锌沉积面容量和电流密度的关联;考察了不同种类的无机、有机添加剂以及添加剂中的官能团对电解液的热稳定性以及电化学活性的影响,深入研究了电解液溶液及添加剂对固体氧化镍正极活性和稳定性的影响,探讨了电解液添加剂与锌负极和氧化镍正极的相容性;研究了全铅单液流电池电解质溶液的物化性质,探明电解液组成对电极性能的影响规律;研究了电解液添加剂对全铅单液流电池电极性能的影响及其作用机制;考察了支持电解质对电解液的热力学稳定性、电化学活性以及循环稳定性等的影响,优化了电解液的组成,提高了电池充放电的能量效率和循环稳定性。重要的创新点包括以下方面:(1)确定了对于全钒液流电池电解液的热稳定性和电化学性能具有积极作用的添加剂结构和支持电解质组成;(2)阐明全铅单液流电池电解液中铅活性离子对电极性能的影响规律,优化了铅离子浓度;(3)提出电解液中添加电解PbO_2,降低沉积型PbO_2电极极化,抑制铅累积和枝晶的新方法,获得了高活性、高沉积均匀性Pb负极和PbO_2正极。     

全钒氧化还原流体电池电极材料的研究

选用不同类型的电极材料在1.1mol/L VOSO4和2 ol/L H2SO4组成的电解液中进行循环伏安,交流阻抗研究,观察电极材料氧化还原的可逆性,[研究结果表明,碳材料的电极比金属电极的性能好,可望用碳类材料作钒电池的电极材料。     

全钒液流电池荷电状态检测方法研究

提供了2种方便快速在线检测全钒液流电池SOC状态的方法. 其一,将一定SOC状态的参比溶液,与待测的正负极电解液通过离子交换膜,用石墨棒做电极组成电池,检测其开路电压,对比在此浓度下的标准电势曲线,确定电解液所处的SOC状态;其二,在电解液管路中并入一个装置将正负极电解液通过离子交换膜连接起来,使用石墨棒做电极,检测其两电极间电势差,即为电池的开路电压;可以将这2种方法结合起来,可以准确地实时检测到电池所处的SOC状态,对于电池的安全有效运行,有着十分重要的意义.     

一种简易的铝空气电池制作及其性能探究

为了探究铝空气电池的相关性能,设计了一种由电极和电解液组成的铝空气电池,并对影响电池性能的电解液pH值、电解液物质的量浓度及电池的层数进行了分析.结果表明:铝空气电池在电解液为碱性的条件下,物质的量浓度为4 mol/L时,开路电压及短路电流最大.     

锂离子电池和双电层电容器用LiODFB-TEABF4复合盐电解液的研究

探讨在EC+PC+DMC复合溶剂体系中LiODFB-TEABF4复合盐电解液与LiFePO4锂离子电池及AC双电层电容器的相容性规律.研究结果表明:在LiODFB基电解液中加入TEABF4能显著提高电解液的电导率;对于LiFePO4电池体系,电解液中的TEABF4参与了SEI膜的成膜过程,但TEABF4浓度过高不利于电极材料的容量的提高;对于AC电容器体系,加入TEABF4可以有效改善电容器的双电层储能行为,同时显著提高电容,当TEABF4浓度为0.3 mol/L时,电容达到最大,比不添加TEABF4的纯LiODFB盐电解液的电容大.     

溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响

电解液的溶剂组成影响锂离子电池LiMn2O4正极材料的电化学性能.电解液在电极表面的氧化作用、电解液对电极材料的溶解性和电解液的电导率大小都是影响LiMn2O4电极容量、寿命以及电池倍率充放电性能的重要因素.本文研究了LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解液中的电化学性能,探讨了影响LiMn2O4正极材料性能的溶剂因素.     

微生物燃料电池(MFC)处理垃圾渗滤液与同步产电性能

微生物燃料电池(MFC)是能在处理有机污染物时产电的装置。着重研究了MFC同步处理老龄垃圾渗滤液和其产电能力。实验在典型双室MFC装置中进行,其中以碳毡为电极材料,活性污泥为接种源,铁氰化钾溶液为阴极液。MFC驯化6个周期后产电达到稳定,此时以垃圾渗滤液和污泥作为阳极液,检测了电池的产电性能及其对垃圾渗滤液的处理效果。结果表明,经过驯化电池的最大功率密度比使用未驯化的电极对照组提高了22倍,达到了439.1 m W/m~2,电池内阻约为1 kΩ。同时扫描电镜(SEM)观察到电极表面形成一层由典型的球菌和杆菌组成的生物膜。电池运行15 d,垃圾渗滤液化学需氧量(COD)、总氮、氨氮的去除率分别达到了(49.05%±1.40%)、(68.95%±1.07%)、(73.54%±0.91%)。本研究为同步产能及处理老龄垃圾渗滤液提供了数据支持。     

电解液添加剂对镜电极性能的影响

通过循环伏安法和Zn-Ni实验电池的实效放电，研究了有机物质DE作为电解液添加剂对锌电极充放电性能的影响。实验表明，DE通过在电极上的吸附，可减少锌电极的变形，提高锌电极的循环寿命。在Zn-Ni电池中可减少对Ni电极的毒化。     

不同空气阴极表面结构之锌-空气燃料电池性能

本论文主要针对锌-空气燃料电池之空气阴极表面结构进行改善.锌-空气燃料电池主要以氢氧化钾为电解液,利用不同空气电极表面结构进行空气阴极性能与寿命研究.实验中进行了开回路电压性能测试与定电流放电测试,并讨论其两者电压-电流性能及功率密度差异,比较不同表面结构阴极的对电解液的抗蚀能力,针对放电完的电池电极进行材料分析.由实验结果得知,如此类似保护膜功用之电极表面结构在电池反应时,能够减少电解液本身以及阳极金属氧化物对空气电极表面的影响,提供较长时间稳定电流输出,大大地提升锌-空气燃料电池空气电极之使用寿命.     

Bi/石墨毡电极对铁铬液流电池性能的影响

石墨毡是液流电池的首选电极材料,而Bi增强石墨毡电极材料在铁铬液流电池中的应用参数并不完善.本文将不同浓度的BiCl3加入到电解液中,并将石墨毡电极切割形成交叉型流道,组装铁铬液流电池.通过充放电测试分析BiCl3含量以及流道对铁铬液流电池循环充放电性能的影响,并采用场发射扫描电镜对充放电后的石墨毡进行成分分析,利用循环伏安曲线和交流阻抗谱图分析Bi对正负极反应活性的影响.结果表明,电解液中BiCl3的浓度为5 mmol/L时,铁铬液流电池容量和效率的综合效果最优.     

氧化石墨烯/聚吡咯复合材料修饰阳极的制备及在MFC中的应用

通过恒电流法电沉积分别制备了氧化石墨烯/聚吡咯(GO/PPy)复合材料修饰碳毡(CF)阳极和还原氧化石墨烯/聚吡咯(r GO/PPy)复合材料修饰碳毡阳极.通过循环伏安法和交流阻抗法对电极特性进行考察.将其分别应用到微生物燃料电池中,对其产电性能进行研究.结果表明,相比r GO/PPy-CF电极,氧化石墨烯以掺杂方式加入到聚吡咯中,一步电聚合制备的GO/PPy-CF电极,其电极性能更为优异,且作为MFC阳极时,对电池的产电性能提升更大.该电极制备方法简单,无需使用强还原剂,是一种有效环保的MFC阳极制备方法.     

全钒液流电池正极传质的介观分析

目的研究全钒液流电池正极传质的介观机理,为多孔电极传质效率的提高和全钒液流电池整体性能的提升提供理论指导.方法采用粗粒化分子动力学模拟方法,分析全钒液流电池正极反应中各粒子的介观传递特性.分析电池荷电状态(SOC)、温度、碳纳米管长度以及碳纳米管含量对正极电解质中各组分粒子扩散系数和有序性的影响.结果粒子扩散系数随着温度增高而增大,但随碳纳米管长度的增加而减小.当电池荷电状态SOC为50%时,溶液中离子种类最多,多种离子间的相互作用阻碍单个离子的扩散,从而降低了电解液中各粒子的扩散系数.在碳纳米管质量比为1/4～1/2,正极电解液浓度较低,减小了VO2+和VO+2之间的缔合作用,溶液黏度也随之下降,有利于扩散.结论深入研究全钒液流电池正极传质过程,降低因传质因素导致的浓差极化,增大电池反应速率.     

温度对工业电解液中镍电结晶行为的影响

采用循环伏安曲线、恒电位暂态电流-时间曲线和SEM等方法研究了工业电解液体系下温度对镍电化学行为及镍电沉积层微观组织的影响.结果表明:温度不改变该电解液体系中镍电沉积的形核/长大机理,其形核仍然为瞬时形核方式,生长符合三维瞬时形核生长模式.电解液温度升高,阴极峰峰值电流增大,镍的电结晶几率增加.温度升高镍电结晶初期的活性点并没有持续增加,提高温度会增加电解液的分散能力,电解液中Ni 2+更容易扩散至玻碳电极表面,镍晶粒形核及生长速率增大.当电解液温度为65℃时,镍电沉积层逐渐布满整个玻碳电极表面,沉积层晶粒尺寸均在100nm以下.     

一种微型锌/空气电池的开发

针对微型自治系统的应用要求,提出了一种具有层状锌电极/碱性电解液/空气阴极结构的微型平板锌空气电池.设计了一种具有高密度微小柱体结构的三维锌电极来获得高空隙率,从而提供最佳的性能.针对所开发的微型电池,根据锌在电解液中的电化学反应原理和电池中的传质过程,综合考虑了质量和电荷守恒定律、液相中的欧姆定律、固相中的电流传输(Buter-Volmer方程),以及锌分解的析出/分解速率和动力学速率,建立了理论模型,在此基础上模拟并讨论了微型电池的性能.采用四掩模工艺制造了原型微型电池.初步试验结果表明,这种微型电池能够提供的最大功率为5 mW,在2 h内可以稳定提供的平均功率为100ìW.尽管这种微型电池的制造工艺仍然有待进一步优化,但是初步的试验结果已经表明,电池的结构设计和计算机建模结果是令人满意的,这种锌空气电池的概念用于微型自治系统是可行的.     

室温离子液体用作锂离子电池电解液时的电性质

室温离子液体(RTIL)具有液程宽、热稳定性好、不可燃、无蒸气压、导电性好、易回收等突出的优点,用于锂离子电池可以很好地解决电池在高能量密度下的安全性问题,使锂离子电池在电动车或其它大型动力系统中的应用成为可能．本研究了LiCoO2电极在1mol／L LiTFSI／TMHATFSI离子液体电解液中的电化学行为,探讨了温度和电流密度对电极电化学性能的影响,测定了锂离子通过电极和电解液相界面的迁移活化能,解释了影响LiCoO2电极性能的内在原因．     

天然石墨在室温离子液体电解液中的嵌脱锂性质

室温离子液体是现代化学中的先进液态功能材料之一,用作锂离子电池电解液具有导电性好、不燃烧和易回收等突出优点,是未来动力锂离子电池理想的电解液组分[1].然而,由于离子液体的造价高、粘度大且与电极活性物质的浸润性差,将其用于锂离子电池还需要大量的基础研究工作[2]. 本文研究了天然石墨负极材料在室温离子液体电解液中的电化学嵌脱锂性质,选用多种有机电解液添加剂改善了离子液体电解液与石墨类负极材料的相容性,报道了一种在锂离子电池中有应用前景的室温离子液体电解液体系.1　实验部分　等摩尔的溴化三甲基己基铵(TMHABr)和二(…     

有机添加剂对碱性锌锰电池MnO_2电极性能的影响

以三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸等有机物质作为添加剂,分别添加到40%KOH电解液中时,碱性锌锰电池的MnO_2电极放电性能均能得到改善。