锂空气电池

摘要： 针对锂空气电池实际能量密度低、倍率性能不足及循环性稳定能差等问题,以三维石墨烯/生物质碳复合材料作为电极,设计柔性锂空气电池,研究电池的搁置性能、柔性及不同活性物质载量的放电性能。随着搁置时间的延长,开路电压从2.23 V增大至3.13 V,逐渐趋于稳定,阻抗呈现同样的趋势,在5 h后稳定在4.28Ω。柔性电池在空气中可正常工作,将整个电池折叠近90°时,仍可正常工作。随着活性物质载量从52 mg增加到168 mg,放电容量呈先增加、后降低的趋势;当电极中活性物质总载量为140 mg时,全电池的比能量为1100 W·h/kg,是目前商业锂离子电池的3倍以上。以5 mA的电流按200 mAh/g的比容量在空气环境中循环152次,电池的充、放电电压平台分别稳定在4.38 V、2.51 V。

摘要： 空气电极结构对锂空气电池的性能有重要影响。基于工作原理构建二维瞬态锂空气电池数值模型,对以碳纳米管复合二氧化锰为催化电极、四乙二醇二甲醚/双三氟甲烷磺酰亚胺锂为电解液的锂空气电池进行性能测试。实验初始放电电势为2.92 V,结束时的放电比容量为580 mAh/g,实验数据与模拟结果接近,误差小于5%。利用数值模型对不同电极孔隙率及孔径条件下电池放电过程中的氧气浓度分布、Li_(2)O_(2)分布、电池放电容量及过电势进行分析,发现电极孔隙率的提升可提高氧气在电极中的传输效率,增加电池的放电容量;提高电极的孔径对增加电池的放电容量也有一定的作用,但会提高电池的电压降。选择合理的孔径范围,有利于提升电池的放电性能。

摘要： 空气电池的氧气传递与空气电极厚度和电流密度有密切联系。基于电极反应动力学和传质原理,利用COMSOL Multiphys软件,建立双电解质锂-空气电池二维瞬态等温模型,分析空气电极厚度和电流密度对放电过程中氧浓度、LiOH·H_(2)O体积、孔隙率分布和电池性能的影响。空气电极太薄,无法提供充足的氧气以及电化学反应活性位点;空气电极太厚,会增加反应物传递阻力,导致电池性能下降。较大的电流密度会增加欧姆阻抗和电池极化,导致电池性能降低,因此,较小的电流密度更有利于提升电池的放电性能。

摘要： 为了提高锂空气电池性能,有效缓解体积膨胀和负极粉化的现象,实验采用金属镍网原位生长氧化镍薄片并与金属锂复合构建复合锂负极Li@Ni-NiO,将其应用于锂空气电池。Li@Ni-NiO的版电池能够在180个循环内维持98%的库伦效率,基于Li@Ni-NiO的锂空气电池可以稳定循环120圈。复合负极有效地缓解了枝晶生长,改善了电场分布,最终达到均匀电镀的目的,为高性能锂空气电池的负极发展提供了一种新的思路。

摘要： 有机电解质锂空气电池具有较高的理论能量密度,被视为最具有前景的新型能源电池,氧气的传输性能是决定锂空气电池性能的关键因素。为改善电池内部氧气传输效率,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)疏水性材料基础上,引入增氧添加剂全氟三丁胺(FTBA),将聚丙烯膜作为基底负载PDMS-FTBA制得一种新型锂空气电池防水透氧膜(OSM)。同时对装有该OSM的锂空气电池进行了电化学测试以及关键材料的表征测试。结果表明,OSM可以提高锂空气电池在空气环境下工作的稳定性,当PDMS与FTBA质量比为25∶75时,电池性能最佳。由于高氧气溶解性以及良好的防水性使装有该OSM的锂空气电池在空气环境下稳定工作可达1460 h,放电比容量达到4693 mAh·g^(-1)。新型OSM具有良好的电化学性能且易于合成,在锂空气电池中具有广阔的应用潜力。

摘要： 双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O_(2)的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.

摘要： 以非水系锂空气电池为例,基于Comsol软件平台开发了一维电化学模型,该模型较文献中的模型计算结果更加接近实验测试结果。利用该模型探讨了空气电极孔隙率及其分布、制备空气电极固体骨架所用多孔碳颗粒尺寸、空气电极固体骨架和孔相扭曲率对非水系锂空气电池性能的影响规律,发现随着空气电极孔隙率增大,由其制备而成的非水系锂空气电池放电电压平台和容量越高;若沿着厚度方向的空气电极孔隙率随机,且其平均孔隙率与具有恒定孔隙率的空气电极孔隙率相同,则相对于后者,由前者制备而成非水系锂空气电池放电电压平台和容量更高;随着构筑空气电极固体骨架的多孔碳颗粒尺寸不断减小,非水系锂空气电池放电平台不断升高,但放电容量却不断降低;随着空气电极孔相或固体骨架扭曲率的逐渐增大,非水系锂空气电池放电平台和容量均呈不断降低的趋势。

摘要： 与其他的锂电池体系相比,锂-空气电池具有最高的理论比能量,被认为有潜力成为终极能量转换和储存装置。目前的锂-空气电池常常使用气体钢瓶提供纯氧气,而非空气中的氧气,这种电池设计极大降低了锂-空气电池的能量密度和实用性。然而,当空气作为锂-空气电池的氧气供给源时,二氧化碳作为杂质会引起严重的副反应,从而降低锂-空气电池的性能。要解决二氧化碳引起的副反应,理解其反应机制至关重要。本文综述了锂-空气电池中有关二氧化碳诱发的化学/电化学反应的研究进展;总结了可缓解二氧化碳负面效应的有效策略。此外,对二氧化碳选透膜材料和分离技术用于锂-空气电池进行了展望。

摘要： 动力电池作为新能源汽车最重要的部分之一,它的容量直接决定了新能源汽车续航里程的长短。随着新能源汽车的普及,具有高能量密度的锂空气电池成为了目前的研究热点之一。而高性能的空气正极对提升锂空气电池电化学性能至关重要。采用水热法制备氮掺杂石墨烯/二氧化钌(NrGO-RuO_(2))复合正极,通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和氮气(N_(2))等温吸-脱附等测试对其晶体结构、元素组成、表面形貌和孔隙结构进行分析,并通过恒流定容充放电、深度放电、电化学交流阻抗图谱等测试分析其对锂空气电池性能的影响。研究表明:与rGO和rGO-RuO_(2)复合正极相比较,NrGO-RuO_(2)复合正极具有较高的循环、深度放电性能和较低的电荷转移阻抗。装配NrGO-RuO_(2)复合正极的锂空气电池,循环次数达到90次,放电深度达到4309 mAh/g,电荷转移阻抗为39.27Ω·cm^(2)。

摘要： 锂空气电池因为其具有较高的比能量受到广泛的关注,而施加预紧力的过程是组装电池时必不可少的步骤.文中通过使用碳纳米管和科琴碳这两种正极材料,在组装电池时施加1-6Mpa的预紧力,并通过循环伏安测试、电化学阻抗谱测试、深度充放电测试、恒流定容充放电测试,研究预紧力的大小对锂空气电池性能的影响.研究结果表明:施加预紧力的大小对电池的性能发挥有着十分重要的影响,当施加的预紧力为4Mpa时,锂空气电池的性能达到最佳.

摘要： 本课题组基于聚偏氟乙烯和全氟磺酸膜制备出性能优异的聚合物电解质，研究了纳米二氧化硅或离子液体作为添加剂对其电化学性能的影响。研究结果证实无机填料或离子液体的添加能显著的提高PVDF-HFP聚介物电解质的离子电导率和锂离子迁移数。使用离子液体改性聚合物电解质制作的锂空气电池，离子电导率为4.9x10-5Scm-1，在电流密度为1mAcm-1时，展现了386mAhg-1放电比容量。基于全氟磺酸膜制备的LiTFSI-DMMP/PFSA-Li聚合物电解质，电化学测试表明该电解质室温离子电导率高于PVDF-HFP聚合物电解质一个数量级(1.4x10-4Scm-1)，使用该聚合物电解质制作的锂空气电池，展现出更高的充放电比容量以及倍率性能，在电流密度为1mAcm-1时，放电比容量2471mAhg-1. X射线光电子能谱表明放电产物为锂的氧化物，核磁结构分析证实该电解质在锂空气电池循环过程中结构稳定、没有分解，证明其具有好的电化学稳定性。

摘要： 碳纳米管具有独特的结构以及优异的电性能和吸附特性,是理论上制备锂空气电池空气电极的理想材料.为了研究碳纳米管在锂空气电池中的应用,本文采用刮涂法制备了多壁碳纳米管的空气电极,用氮吸附法对其孔分布以及比表面参数进行表征;用交流阻抗以及放电测试等方法对其电性能进行分析;用扫描电镜对放电产物的生长进行了观察,并与常用碳材料进行了相应的对比.结果表明,利用碳纳米管制备的空气电极表现出了独特且优异的电性能,碳纳米管是制备锂空气电池空气电极的理想材料.

摘要： 锂空气电池以其高能量密度引起了全球范围内的研究热潮。不过，当它在空气中工作时，由于有机电解液体系的挥发性和吸湿性，往往导致其放电时间比较短暂。本文通过选择不同的有机溶剂和锂盐，有效改善了锂空气电池在空气中的放电性能。

摘要： 锂空气电池，由于其高比容量(理论容量高达12000Wh／kg)和对环境友好的特点，被认为是一种非常有前景的新能源电池。锂空气电池的基本构造是负极为金属锂，正极由无定型碳构成的空气电极，氧气从外界通入正极，采用的是有机电解液。本文的工作就是介绍锂空气电池放电过程，通过第一性原理研究无定型碳对锂和氧气反应的影响。

摘要： 通过合成不同晶型的纳米结构锰氧化物作为锂空气电池的氧还原催化剂，采用扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)，X-射线衍射技术(XRD)，交流阻抗(AC)，充放电测试(DC)，循环伏安(CV)等对样品进行测试，研究晶型对放电容量和循环性能的影响。结果表明，不同晶型催化剂催化的锂空气电池具有明显不同的放电性能，催化剂的加入能有效的减小电池的极化，提高锂空气电池的容量和循环性能。

摘要： 研究了不同溶剂25°C下分别在RH30％空气中和干燥环境下的挥发性和吸湿性。结果表明,PC、PC/EC在空气中较为稳定,有利于提高空气中工作的电池性能。以1MLiAsF6 PC:EC(1:1,vol)作为电解液,锂空气电池可放电508h,放电比容量达到5644mAh/g碳。

摘要： 本文采用Super P作为碳源、聚四氟乙烯(PTFE)作为粘结剂,着重考察了碳负载二氧化锰催化剂在不同倍率下对充放电过程中过电势的影响。同时,催化剂的负载量对电势的影响也做了初步研究。

摘要： 采用直径为40nm的多壁纳米炭管(MWCNT)膜作为正极材料,研究了锂-空气电池的充放电和循环性能.以500mA/g的电流在2.3～4.6V(vs.Li+/Li)循环,首次放电比容量达13800 mAh/g.限制充放电比容量为3000 mAh/g时,采用恒流充放电,可稳定循环15次;直径600 nm的碳纤维正极材料的首次放电比容量仅为2070 mAh/g.MWCNT表现出更高的催化活性.

摘要： 采用直径为40nm的多壁纳米炭管(MWCNT)膜作为正极材料,研究了锂-空气电池的充放电和循环性能.以500mA/g的电流在2.3～4.6V(vs.Li+/Li)循环,首次放电比容量达13800 mAh/g.限制充放电比容量为3000 mAh/g时,采用恒流充放电,可稳定循环15次;直径600 nm的碳纤维正极材料的首次放电比容量仅为2070 mAh/g.MWCNT表现出更高的催化活性.

摘要： 采用直径为40nm的多壁纳米炭管(MWCNT)膜作为正极材料,研究了锂-空气电池的充放电和循环性能.以500mA/g的电流在2.3～4.6V(vs.Li+/Li)循环,首次放电比容量达13800 mAh/g.限制充放电比容量为3000 mAh/g时,采用恒流充放电,可稳定循环15次;直径600 nm的碳纤维正极材料的首次放电比容量仅为2070 mAh/g.MWCNT表现出更高的催化活性.

摘要： 本发明涉及一种锂‑空气电池的正极及其制备方法，所述锂‑空气电池的正极包含具有部分引入的金属催化剂的副反应阻止层，且特别地，本发明涉及一种锂‑空气电池的正极及其制备方法，所述锂‑空气电池的正极包括具有零星地部分引入到其表面的金属催化剂的副反应阻止层。根据本发明的锂‑空气电池抑制了在正极活性材料与电解质之间的界面处的副反应，从而有效地降低了充电时的过电压，因此不会引起液体电解质的分解，这有效地延长了循环寿命。

摘要： 本发明提供了一种用于锂电池的电解液，所述电解液包含式(1)所表示的1-丁基-3-甲基四唑

摘要： 本发明涉及锂空气电池用阴极、锂空气电池、以及制备锂空气电池用电极的方法，提供了一种锂空气电池用阴极，所述阴极包含修饰的碳材料，其特征在于，所述修饰的碳材料表面包含至少一种杂原子或者杂原子基团。

摘要： 本发明公开一种纳米碳材料锂空气电池空气电极，于集流体上原位复合负载有氧电极的催化剂，所述催化剂为纳米碳材料或对其掺杂改性后的纳米碳材料及其组合；将不同含氮量以及不同管径的管状纳米碳材料催化剂直接均匀沉积到集流体上作为锂空气电池的正极，而不需要使用任何载体与粘结剂，在保证催化剂含量的前提下，将空气电极中非活性物质含量降到最低。包含了所有空气电极的质量，该复合结构的空气电极在0.3mA/cm2下首次放电比容量达到4792mAh/g，经过多次循环后可逆容量达到2247mAh/g，在0.1mA/cm2下更是获得了高达7875mAh/g的比容量。

摘要： 本发明涉及锂空气电池用阴极、锂空气电池、以及制备锂空气电池用电极的方法，提供了一种锂空气电池用阴极，所述阴极包含修饰的碳材料，其特征在于，所述修饰的碳材料表面包含至少一种杂原子或者杂原子基团。

摘要： 本发明涉及一种锂空气电池凝胶空气正极、制备方法及锂空气电池，该锂空气电池凝胶空气正极包括有集流体，所述集流体表面具有多孔导电材料涂层，所述多孔导电材料涂层包括多孔导电材料，所述多孔导电材料的外表面包覆有聚合物凝胶层，通过聚合物凝胶层使得电解液完全锁在聚合物凝胶层中，抑制电解液的挥发，并有效隔绝放电产物与多孔导电材料之间的副反应，减小由于副产物带来的极化增加，提高锂空气电池的能量效率，延长锂空气电池的循环寿命。

摘要： 本发明公开一种纳米碳材料锂空气电池空气电极，于集流体上原位复合负载有氧电极的催化剂，所述催化剂为纳米碳材料或对其掺杂改性后的纳米碳材料及其组合；将不同含氮量以及不同管径的管状纳米碳材料催化剂直接均匀沉积到集流体上作为锂空气电池的正极，而不需要使用任何载体与粘结剂，在保证催化剂含量的前提下，将空气电极中非活性物质含量降到最低。包含了所有空气电极的质量，该复合结构的空气电极在0.3mA/cm2下首次放电比容量达到4792mAh/g，经过多次循环后可逆容量达到2247mAh/g，在0.1mA/cm2下更是获得了高达7875mAh/g的比容量。

摘要： 本发明提供一种锂空气电池空气电极，所述空气电极包括：集流体，原位复合负载于所述集流体上的催化剂。本发明还提供锂空气电池空气电极的制备方法及其含有所述空气电极的锂空气电池。本发明的空气电极可大幅度提高锂空气电池性能。

摘要： 本发明提供了一种锂空气电池用复合凝胶聚合物电解质，包括：电池隔膜；复合于所述电池隔膜表面的、经过锂化的聚合物基体，所述聚合物基体内部分散有纳米气凝胶惰性填料，所述聚合物基体中的聚合物满足以下两点：(I)在聚合物侧链上不存在强的吸电子官能团；(II)当聚合物主链为脂肪族主链时，主链上不存在吸电子基团为α或β的氢原子。本发明提供的锂‑空气电池用电解质材料可以满足室温锂空气电池的使用，并且能够提升锂‑空气电池用电解质耐过氧化锂稳定和对锂稳定。

摘要： 本发明属于金属空气电池技术领域，提供了一种光辅助锂空气电池光电正极及其制备方法和光辅助锂空气电池。本发明通过采用镍掺杂α‑三氧化二铁纳米球、导电炭黑和粘结剂制得多孔涂层涂覆于导电集流体上，在光照条件下，利用镍掺杂α‑三氧化二铁纳米球吸收光能，实现光生电子与空穴的分离，充电反应过程中，光生电子可以通过外电路传输到锂负极与锂离子结合发生沉积，同时光生空穴氧化过氧化锂促进其分解成氧气，降低电池充电过电势，缓解副反应的发生，从而提高锂空气电池的充放电效率和循环稳定性。实施例的结果显示，采用本发明提供的光辅助锂空气电池光电正极组装的锂空气电池，在光照条件下，首次循环过电势为0.73V。