LiODFB-LiPF6基电解液与活性炭电极的相容性研究

在活性炭超级电容器体系中,研究LiODFB与LiPF6组成的复合盐电解液与活性炭电极的相容性规律.研究结果表明:在LiODFB基电解液中加入LiPF6电解质盐能显著提高电解液的电导率;LiODFB-LiPF6复合盐电解液与活性炭电极材料有较好的相容性,但LiPF6浓度过大不利于双电层电容特性的发挥;在电解液中加入少量的LiPF6可有效增加双电层电容量;当LiPF6浓度为0.2 mol/L时,电容器容量达到最大;不添加LiPF6的纯LiODFB盐电解液的容最大,且l 500次循环的容量保持率超过96%.     

LiODFB电解液的高低温性能

采用DSC、电化学工作站和电池测试系统研究LiODFB/(EC+DMC+EMC)和LiPF6/(EC+DMC+EMC)电解液的热稳定性、高低温下的电化学窗口及其对铝箔集流体的稳定性、LiFePO4/G(石墨,graphite,简称G)电池在60和-20℃的高循环性能,通过SEM分析循环后的正负极极片形貌,探索高低温下电解液与极片的相互作用机理.研究结果表明:LiODFB电解液在250℃才会分解,而LiPF6电解液的分解温度为120℃;在-20和60℃时,LiODFB电解液的电化学窗口及其对集流体铝箔的稳定性比LiPF6电解液的大;以LiFePO4/G为电极的LiODFB电池在-20和60℃循环100次后的容量保持率均比LiPF6电池的大,LiODFB电解液能够帮助石墨表面SEI膜的形成,而LiPF6电解液在高温下会产生HF破坏SEI膜,致使电池性能降低.     

四氟硼酸四乙基铵对超级电容电池性能的影响

研究了四氟硼酸四乙基铵(Et4,NBF4)添加到LiPF6基电解液(碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(质量比为1∶1∶1)对(LiMn2O4+活性炭(AC))/Li4Ti5O12超级电容电池电化学性能的影响.线性扫描(LSV)、循环伏安(CV)及电池充放电等测试结果表明:Et4NBF4盐改变了复合电解液中离子对的结构,提高了复合电解液的高电压稳定性和电导率.在实验条件下,随着复合盐电解液中Et4NBF4含量的增加,电池放电容量也增加,含有Et4NBF4与LiPF6物质的量的比为4∶1的电解液的电池电化学性能最好,在4C倍率下循环5,000周后,容量还有86.8,mA·h,保持率为95.8%.     

掺钴锰酸锂的合成及在水系电解液中的赝电容性能

采用尿素辅助溶胶凝胶法合成了尖晶石型掺钴锰酸锂(L iMn2-xCoxO4,0≤x≤0.3)纳米颗粒.以L iMn2-xCoxO4电极为正极,活性炭(AC)电极为负极,在1 mol.L-1L i2SO4水系电解液中组装成模拟非对称超级电容器AC/L iMn2-xCoxO4,通过循环伏安和恒流充放电法研究其赝电容性能.电化学测试结果表明,随着钴掺杂量的增加,AC/L iMn2-xCoxO4电容器的比电容呈下降趋势,但循环性能得到改善;其中AC/L iMn1.9Co0.1O4电容器展现出较大的比电容和较好的循环性能.在L i2SO4水系电解液中,当工作电压为(0-1.4)V、电流密度为100 mA.g-1时,AC/L iMn1.9Co0.1O4电容器的初始比电容为42.6 F.g-1;经1 000次循环后比电容为40.8 F.g-1,比电容保持率为95.8%.     

CRF气凝胶的电化学性能测试研究

对CRF气凝胶在H2 SO4电解液中的电化学行为进行研究 ,表明CRF气凝胶在H2 SO4电解液中电化学性能稳定 ,得到的单电极的电容值比实测的双电层电容器的电容值要大 ,完善双电层电容器的制备工艺使得电解液供应充分 ,有望进一步提高双电层电容器的电容值 .理论计算得出的双电层电容器的电容值要大于实测电容值 ,优化电极制备条件使得CRF气凝胶电极的比表面积并没有被全部利用     

锂电池电解质草酸二氟硼酸锂水解过程及其对理化性能的影响

通过元素分析、红外(FTIR)对自制的高纯草酸二氟硼酸锂(LiODFB)的化学结构和成分进行分析和表征,通过水分暴露实验和电池性能测试综合对比分析LiODFB与LiPF6的水分敏感性和理化性能.研究结果表明:自制LiODFB的元素含量和理论值基本吻合,纯度达到99.93％;各化学键的红外吸收峰都存在,并且未见其他杂质峰;LiODFB在25℃和50％湿度下暴露2h后,吸潮形成LiODFB·H2O,随暴露时间延长,发生水解反应,生成复杂化合物;LiPF6在25℃和50％湿度下暴露,迅速反应生成LiF和Li3PO4等,同时放出HF气体;电池的放电容量和容量保持率均随着LiODFB和LiPF6的暴露时间延长而变差,在暴露时间相同时,与采用LiPF6的基电解液相比,采用LiODFB基电解液的电池的容量和容量保持率均明显较高.     

(NiO+CoO)/活性炭超级电容器电极材料的制备及其性能

以表面包覆7%Co(OH)2的球形Ni(OH)2为原料,在450℃热分解得到(NiO CoO)粉末,将其与活性炭(AC)按不同质量比混合均匀,得到超级电容器用(NiO CoO)/AC 复合电极材料.采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等方法对样品进行物理性能测试,用循环伏安(CV)法研究不同配比的(NiO CoO)/AC复合电极在6mol/L KOH 电解液中的电化学性能,并对复合电极材料模拟电容器与活性炭模拟电容器进行恒流充放电测试.研究结果表明在6 mol/L KOH电解液中,当复合材料中的(NiO CoO)质量分数为6%时,所制备的单电极比电容量最大,为240 F/g,比纯活性炭电极的比电容(约160 F/g)提高50%;复合电极模拟电容器具有较好的可逆性和电化学性能.     

复合材料LiMn2O4/活性炭的电化学行为

利用充放电测试、循环伏安和交流阻抗等方法研究LiMn2O4/活性炭复合材料在1 mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC有机电解液中的电化学性能.研究结果表明:复合材料同时具备超级电容器高功率密度和锂离子电池高能量密度的特点;复合材料的容量包含活性炭的双电层电容和LiMn2O4电化学反应的容量;当活性炭的质量分数为20％时,10C倍率下复合材料的首次放电容量高达76.4 mA.h/g,100次循环后容量几乎没有衰减(0.01％),与纯LiMn2O4电极相比有很大提高.     

碱性纳米MnO2/AC混合超级电容器

采用低热固相反应法制备出纳米MnO2活性材料.循环伏安测试结果表明,在6 mol.L-1KOH电解液中,MnO2电极在-0.3~0.6 V(vs.Hg/HgO)的电压范围内表现出较好的超电容特性.恒流充放电结果表明,以MnO2为正极、活性炭(AC)为负极组成的碱性MnO2/AC混合电容器在比电流为100 mA.g-1、充放电电压范围为0~1.5 V条件下的放电比电容可达66.2 F.g-1.同样条件下,MnO2与活性炭质量比为80∶20的复合正极与活性炭负极组成的(MnO2 AC)/AC混合电容器的比电容可达78.2 F.g-1.     

直接回收锰酸锂制备超级电容器MnS材料的研究

本文通过将锂离子电池正极废料锰酸锂转化为超级电容器材料MnS的方法来进行锰酸锂废料的再生利用。将正极废料溶解浸出后,调整废料浓度并加入硫源,水热得到MnS材料。X射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及比表面分析仪测试的结果显示,水热法制备的MnS呈现良好的晶体结构,并具有较好的电容器特性。探究不同Mn2+浓度对最终产物性能影响发现:浸出液中Mn2+的浓度对最终产物的形貌、比表面积均有影响。其中当Mn2+浓度为0.5 M时,可以得到三维花状辐射结构。该辐射结构有利于提升电解液与材料之间的表面接触,从而促进材料电容性能。该种思路为锂离子电池正极材料的回收提供了新的思路,值得进一步的深入探究。     

两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响

采用磷酸铁锂作为正极材料,分析两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响.结果显示采用阶梯式化成的锂离子电池正极材料的比容量要比阶梯式化成的比容量高3 mAh/g左右,并且整个电池的充放电效率也要略高.从SEM图,没有发现不同,但是从XPS分析,阶梯式化成后锂离子电池负极CMS表面Li+含量明显要比恒流式化成要高,并且F和P峰明显要比恒流式化成更加复杂.     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

低速电动汽车混合能源存储系统效率分析

利用超级电容的高功率密度特性和磷酸铁锂电池的高能量密度特性,设计了低速电动车主动并联混合储能系统方案.采用实验方法分析磷酸铁锂电池的效率,并通过理论公式分析了双向直流功率变换器的效率.探讨了将超级电容和磷酸铁锂电池结合使用,结果发现,采用双向直流变换器的混合能量存储系统能提高效率.通过实验验证,双向直流变换器的实际效率为90.5%,接近理论公式计算得到的效率91.6%.     

纯电动客车超级电容储能系统研究与计算界面设计

为使纯电动客车超级电容储能系统尽可能多地储存制动过程中回收的能量,基于能量约束法提出了满足整车性能和储能要求的超级电容储能系统单体电池连接方法,并通过Matlab/GUI开发了超级电容储能系统设计界面.实车测试表明,利用此方法得到的单体电池连接方式可满足目标要求.     

具有分级结构的Co_3O_4绣球花状微米球的构筑及其锂离子电池负极性能研究

采用溶剂热法合成了绣球花状Co_3O_4纳米材料,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观形貌和结构的表征,结果显示样品的形貌为4~6μm绣球花状分级结构微米球,结晶良好,无杂相生成。该绣球花状Co_3O_4纳米材料用做锂离子电池负极材料时表现出很高的可逆比容量和良好的循环性能。在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量达1 508 m A·h/g,经过20次循环可逆比容量为1 300 m A·h/g。其良好的电化学性能归功于绣球花状Co_3O_4材料的独特形貌,其多级结构能够缩短锂离子的传输路径,并且拥有足够大的孔隙,来适应和缓解电极材料在循环过程的体积效应。     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及其掺杂改性

采用固相合成法制备了锂离子电池用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过同时加入Cr3 和F对材料进行了体相掺杂改性.用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电循环实验对制备的锂离子电池性能进行了测试.结果表明:未掺杂的LiMn2O4正极材料首次放电容量为115.3mAh·g-1,循环25次后容量降为96mAh·g-1;掺杂Cr3 和F的材料同样具有尖晶石型结构,随掺杂量增加,首次放电容量略有降低,但循环性能有较明显改善,充放电效率提高,其中掺杂量为0.10的样品首次放电容量为111.5 mAh·g-1,循环25次后容量保持率达91.8%.     

锰酸锂电池循环性能的改进

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂电池,并利用XRD和SEM表征LiMn2O4原料的结构和形貌.研究不同正负极料量比对电池性能的影响,对各个料量比电池循环之后的正极进行XRD分析.研究结果表明:LiMn2O4容量随着正负极料量比的增大而增大,最高达到106 mA·h/g,而电池的循环性能随着正负极料量比的减小而改善,正负极料量比为2.35时,170次循环后电池容量保持率为87.3%,并且在循环过程中,电池循环性能随着循环的进行而改善;循环后的LiMn2O4晶胞发生收缩,LiMn2O4的结构稳定性提高,并且其晶胞收缩程度随着正负极料量比的减小而增加.     

P型掺杂金刚石电极双电层电容器研究

金刚石具有的一系列优良特性使其成电极材料的重要选择之一，采用P型掺杂金刚石薄膜电极可制备具有一定应用价值的双电层电容器．本文介绍了金刚石薄膜电极电化学双层电容器的基本原理、结构和主要参数．并通过对实验制备出的电容器进行相关参数的测定，证明了以P型掺杂金刚石为电极材料的双电层电容器具有优良的特性和良好的应用前景．     

C/KOH/Ni（OH）2非对称电容器活化过程电极行为

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为.实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容性能的关键因素,活化过程中Ni3 在电极上积累,在添加剂的共同作用下,活性物质表层组成发生改变,电极的析氧电位升高,导电性改善,容量性质和快速充放电性能提高.