氮掺杂多孔碳纤维改性锂硫电池正极材料

锂硫电池具有高比能量密度,在航空航天、无人机等电源系统应用方面受到了广泛关注。但是其本身也存在一些问题,如电池正极材料反应前后体积膨胀、导电性差和容量衰减迅速等,这些均限制了其应用推广。本文通过引入氮掺杂多孔碳纤维作为硫正极材料载体来改善其性能。一方面,碳纤维能提供大的反应比表面积和相互交织的导电网络,有效促进了活性材料之间的电化学反应;另一方面,氮原子掺杂和表面孔的存在,增强了对反应中间产物多硫化锂的吸附性,使得电极循环稳定性得到提高。研究结果表明:改性后含硫正极在167.5 mA·g~(-1)电流密度下,初始放电比容量达到1 078.3 mAh·g~(-1),经过100周充放电循环后,容量可保持在525.4 mAh·g~(-1),平均每周容量衰减率为0.5%;当电流密度增大到1 675 mA·g~(-1)时,放电比容量仍可以达到502.3 mAh·g~(-1),表现了良好的循环稳定性和倍率性能。     

镁硫电池硫硒化合物正极材料的研究

镁硫电池是较具发展潜力的新型电池,其与锂硫电池相比具有体积能量密度高、安全性好的优点,在航空航天领域具有良好的应用前景。作为正极材料,硫理论比容量高、价格便宜,但导电性能不佳;硒导电性好,但理论比容量较低、价格较贵。制备了兼具两者优点的硫硒化合物(硫硒摩尔比分别为15∶1、1∶1、1∶15),并与微孔碳复合,发现硫硒比为1∶1的硫硒化合物/微孔碳复合正极材料SSe/C表现出最高的循环比容量,在50 mA·g~(-1)电流密度下45次循环后仍然能具有400 mAh·g~(-1)以上的比容量。因此,硫硒化合物是一种较具有潜力的镁硫电池正极材料。     

小型SAR卫星用双高特性锂离子电池技术

小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNixCoyMnzO2, NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh.kg^-1,且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2 000 W.kg^-1,可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。     

全浓度梯度高镍正极材料的可控制备及性能

针对全浓度梯度高镍正极材料批次一致性控制问题,采用Ni、Co、Mn三种溶液单独配制,各自通过程序精确控制流量进入反应釜的新思路和梯度降温烧结方式,实现可控制备。制备的全浓度梯度LiNi_(0.82)Co_(0.08)Mn_(0.10)O_2的0.1 C放电比容量为210.9 mAh/g,制作成的18650电池比能量为240 Wh/kg和669 Wh/L,具有较好的大电流充放电能力,适用于-20～55℃,1 000次循环后容量保持率为85.2%。高镍正极材料的浓度梯度化设计,显著提高了材料表面结构的稳定性,与商业化的高镍正极材料相比,在循环性能、倍率和安全性能等方面都具有明显优势。     

SAR卫星用能量功率兼顾型锂离子电池研究

未来大功率合成孔径雷达(SAR)卫星的发展对储能电池组提出了轻量化、倍率高及在轨寿命长等要求,而现有的SAR卫星用功率型锂离子电池产品已无法满足未来需求。通过优化正极材料和电池设计,加入功能电解液,在保证电池功率特性的同时,显著提升了电池的能量密度和循环稳定性。本文研制出的新一代能量功率兼顾型锂离子蓄电池,额定容量为25.0 Ah,初期放电比能量达到180.0 Wh·kg~(-1),2 C放电容量为0.2 C容量的91.0%,1 C-100%放电深度(DOD)和2 C-30%DOD循环性能优异,可以满足下一代大功率SAR卫星的供配电需求,且大幅降低了电源系统重量,提高了卫星储能系统的利用率和平台有效载荷能力。     

花状SnS2微球用作高效锂空气电池催化剂的研究

因超高的理论能量密度,锂空气电池在航空航天、电动汽车等领域展示了广阔的应用前景,但其目前的性能仍与实际使用需求有较大的差距。本文旨在开发具有双功能催化作用的正极催化剂以提升锂空气电池的性能。采用简易的一步溶剂热法成功制备了花状结构的SnS_2微球,并首次探究了其作为可充锂空气电池正极催化剂的应用前景。结果表明:所制备的花状SnS_2微球对锂空气电池的正极过程具有优异的催化性能,大大改善了以其为催化剂的锂空气电池的综合性能,证明SnS_2是一种有潜力的、值得深入研究的锂空气电池用催化剂材料。     

基于Mn3+浓度和形貌控制的高性能LiNi0.5Mn1.5O4正极材料

为了改善高电压镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)材料的电化学性能,提出利用退火热处理过程调控Mn~(3+)含量和材料形貌来制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的电性能是材料结构、形貌等多因素影响的结果。退火热处理有助于Mn~(3+)氧化成Mn~(4+),实现Mn~(3+)含量调控。退火后材料的空间结构由Fd3m向P4_332转变,且具有微米级多面体形貌,有效提高了循环稳定性和放电平台。研究表明:700℃退火保温15 h合成的材料在20 C下具有118 mAh·g~(-1)放电比容量,循环100次容量保持率提高到92.8%。因此,通过优化Mn~(3+)含量、控制材料形貌可以实现高性能LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料制备。     

锂离子电池用正极材料LiNi_(1-x)Co_xO_2的研究

采用高温固相法分别在空气和氧气气氛下合成锂离子电池正极材料LiNi1-xCoxO2 (x =1 ,0 .8,0 .5,0 .2 ,0 ) ,用X射线衍射 (XRD)测定晶格结构和晶胞参数 ,并用CR2 0 2 5扣式电池及 1 8650型电池对材料充放电性能进行测试。试验结果表明 ,随着LiNi1-xCoxO2 中钴含量增加 ,晶胞参数a和c值依次减小 ,晶胞体积收缩。同时烧结气氛对材料结构和电化学性能影响极大 ,氧气气氛有助于LiNi1-xCoxO2 (x >0 )的生成     

锂离子电池用正极材料LiNi1—xCoxO2的研究

采用高温固相法分别在空气和氧气气氛下合成锂离子电池正极材料LiNi1-xCoxO2(x=1,0.8,0.5,0.2,0),用X射线衍射(XRD)测定晶格结构和晶胞参数,并用CR2025扣式电池及18650型电池对材料充放电性能进行测试.试验结果表明,随着LiNi1-xCoxO2中钴含量增加,晶胞参数a和c值依次减小,晶胞体积收缩.同时烧结气氛对材料结构和电化学性能影响极大,氧气气氛有助于LiNi1-xCoxO2(x>0)的生成.     

高功率热电池用二硫化钴制备及性能测试

对高温硫化法制备的CoS2的组成、形貌和热稳定性进行了表征，并对其作为正极材料在高功率热电池中的应用进行了测试与研究。热稳定性测试结果表明：CoS2有较高的热稳定性，在温度700℃下保持1h仅分解15．6％；高功率热电池应用研究中发现，电池的稳态比功率可达1690W／kg，脉冲比功率高于4700W／kg。     

延长热电池寿命的途径探讨

从防空导弹地面电源－－热电池的热设计和工艺角度出发，分析影响电池工作寿命的因素，提出延长电池工作寿命的三条途径：合理控制热电池的内部热量；提高加热片的均匀性；合理选择外保温材料。实践证明，这些途径是可行的。     

CPL技术在FY—1C卫星中的应用

为使FY 1C卫星上的镉镍电池可向空间散热 ,以降低工作温度 ,采用了毛细泵回路 (CPL)技术。介绍CPL的工作原理、主要组成以及在卫星上控制星载设备温度应用的设计技术 ,给出了在地面进行的各项热性能试验情况。卫星在轨运行测试验证表明 ,卫星温度处于最佳状态 ,镉镍电池组的温度控制在 (4～ 9)℃的范围内 ,6台镉镍电池之间温差小于 3℃ ,满足镉镍电池的特殊温度要求     

火星探测器“进入、下降、着陆”过程的供配电方案综述

对国外成功着陆火星的"火星探路者"(MPF)、"火星探测巡视器"(MER)、凤凰号(Phoenix)和"火星科学实验室"(MSL)的供配电技术进行总结;着重分析探测器在"进入、下降、着陆"(EDL)过程中对电源的电池容量、放电电流、工作时间、环境温度及储存时间等方面的要求及解决方案;提出了火星探测器EDL过程中供配电设计在电池类型、器间供电接口、比能量、放电倍率、能量裕度和寿命方面要注意的重点。     

"TC-1/2"卫星镍氢电池磁性控制方法研究

文章就"TC-1"卫星镍氢电池的磁性控制进行了细致的研究,同时对国内使用含金属镍的卫星部件,例如镉镍电池、姿控发动机等的磁性控制提出了控制方案.     

镉镍电池在武器回收系统中的应用探讨

文章对镉镍电池在武器回收系统中的应用进行了探讨 ,得到了在武器回收系统中可以用镉镍充电电池取代银锌蓄电池的结论     

板栅合金研究

本文通过查阅国内外几十种板栅合金配方,结合笔者的工作经验,在经过多次试验分析论证的基础上,找出了降低蓄电池水损耗的可行办法.采用本试验合金铸板,延长电池的使用寿命,达到了免维护电池的要求,每年可为生产企业增加可观的经济效益.     

载人航天器放电调节器稳定性研究

电源系统的稳定性是保证载人航天器在轨飞行可靠安全的要素之一。文章研究了应用混合型功率调节技术的电源系统放电调节器的建模方法,获得了系统开环传递函数,进行了仿真验证,在此基础上分析了影响放电调节器稳定性的因素,表明系统中存在过大的延迟会使系统的稳定性大幅降低甚至造成不稳定,地面试验结果验证了此结论的正确性。     

锂离子电池技术在航天领域的应用

介绍了锂离子电池的工作原理、性能特点。主要介绍了Ｅａｇｌｅ－Ｐｉｃｈｅｒ、Ｂｌｕｅ－Ｓｔａｒ、Ｙａｒｄｎｅｙ、ＳＯＮＹ、ＳＥＡＦＴ等国外研究机构、电池厂商当前在高功率、大容量和长寿命锂离子电池领域的研究成果及今后的发展方向。     

月球卫星氢镍蓄电池在轨管理技术及性能分析

针对月球卫星工作模式多,功率需求变化大,自主控制能力要求高的特点,防止蓄电池出现欠充电、过充电,确保卫星供电安全,文章提出了以电子电量计控制为主、压力控制为辅的氢镍蓄电池在轨自主管理技术,包括充电控制模式、多模式多速率充电管理、全光照期充电管理和月食充电管理等内容,并给出了电池在轨测试情况。在整个任务飞行过程中电池以优异的性能在轨运行,实践证明月球卫星氢镍蓄电池在轨管理技术合理、有效。     

一种空间锂离子电池非耗散型均衡方法

针对空间锂离子电池串联使用的单体电压均衡问题,文章提出一种应用双向反激DC/AC变换器的非能量耗散型均衡控制方法。串联锂离子电池中容量较高的单体能量可以通过DC/AC变换器,在时序脉冲的控制下,经过公用母线进入容量较低的单体,从而实现单体之间电压的均衡。通过对变压器副边电压的分时采集可提供单体电压遥测,避免了高共模电压条件对测量带来的影响。文章利用Multisim软件对所提出的方法的功能和性能进行了仿真分析,结果证明了其有效性。