期刊,储能科学与技术 2024年卷8期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

储能科学与技术

化学工业出版社

主办单位：化学工业出版社

主　　编：丁玉龙

出版周期：双月刊

国际刊号：2095-4239

电子邮箱：energystorage_cip@163.com;esst_edit@126.com

电　　话：010-64519601/9602

邮政编码：100011

地　　址：北京市东城区青年湖南街13号

储能科学与技术/Journal Energy Storage Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD

查看更多>>《储能科学与技术》（Energy Storage Science and Technology）是化学工业出版社、中国化工学会联合主办的国内唯一的储能专业期刊，由中国石油和化学工业联合会主管，国内统一刊号CN 10-1076/TK，中国科学引文数据库核心期刊（CSCD）、中国科技核心期刊，中国化工学会及储能工程专委会会刊。目前已被美国《乌利希期刊指南（网络版）》（Ulrichsweb）、英国科学文摘数据库（INSPEC）和美国《化学文摘（网络版）》（CA）收录，荣誉主编为英国伯明翰大学丁玉龙教授。

正式出版

收录年代

高倍率和长循环稳定性钠离子电池正极材料Na0.85Ni0.3Fe0.2Mn0.5O1.95F0.05@CuO的性能研究

郝定邦栗永利

2489-2498页

查看更多>>摘要：传统钠离子电池铁锰基正极材料具有价格低廉、理论比容量和工作电压高的优势,受到了广泛和深入的研究,但是铁锰基层状氧化物在充放电时晶体结构会发生不可逆相变,容量和循环稳定性会迅速衰退,不利于大规模应用和发展.针对这种问题,本工作采用阴离子F-掺杂和金属氧化物CuO包覆制备出P2/O3混合相Na0.85Ni0.3Fe0.2Mn0.5O1.95F0.05@CuO铁锰基正极材料,并分析了不同包覆温度下材料的电化学性能.扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量分散谱(EDS)显示CuO对材料表面实现了致密均匀包覆,非原位X射线衍射分析(ex-situ XRD)结果表明材料在充放电过程中未出现不可逆相变,晶体结构保持良好.Na0.85Ni0.3Fe0.2Mn0.5O1.95F0.05@CuO-800材料在2.0～4.2 V时首次放电容量为122.7 mAh/g,100圈循环后容量保持率为72.62%;在5C和10C大倍率充放电电流密度下经过200圈和800圈循环后放电比容量仍达到75 mAh/g和60 mAh/g,容量保持率为82%以上.结果表明F-掺杂形成的强TM—F键以及均匀致密包覆的CuO层保持了材料晶体结构的稳定性,抑制了不可逆O2相的产生,减少了电极材料与电解质之间副反应的发生,避免了因过渡金属离子的溶解造成正极材料剥落.本工作显著提升了材料在高倍率下的长循环性能,为高倍率和长循环稳定性的铁锰基正极材料设计提供了依据.

关键词：

钠离子电池复合相结构阴离子掺杂包覆改性结构转变

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万方数据

TiO2/TiN异质结内建电场的构筑及多硫化锂催化转化性能研究

杜陈强聂周缓王慧楠张纪伟...

2499-2510页

查看更多>>摘要：锂硫电池因具有较高理论容量和能量密度,成为最有前景的下一代电池体系之一.正极材料存在导电性差和多硫化锂转化反应动力学缓慢等问题引起严重的穿梭效应,致使硫利用率低、功率密度小、循环寿命短,严重制约了锂硫电池商业化进程.异质结复合材料具有丰富的活性位点和催化活性,能够催化多硫化锂氧化还原反应,然而其对多硫化锂催化转化机制仍不清晰.本工作以原位构建球形TiO2/TiN异质结复合材料为模型,研究异质界面结构与其对多硫化锂的"吸附-催化-转化"行为,试图解决上述问题.采用多硫化锂吸附实验、X射线光电子能谱分析、紫外可见光谱分析、恒电流充放电测试和循环伏安测试等手段,研究异质界面内建电场形成机理及其对锂硫电池电化学性能的影响.结果表明,TiO2/TiN异质结界面形成由TiN指向TiO2的空间电荷区并构成内建电场.异质结内建电场显著改善多硫化锂锚定能力,加速Li+快速传输,提高多硫化锂向Li2S转化能力.TiO2/TiN异质结复合材料组装的锂硫电池倍率循环测试结果表明在0.05 C电流密度下初始放电比容量高达1070 mAh/g,多次循环后1C电流密度下容量仍保持60.7%.变温循环伏安测试结果表明TiO2/TiN异质结复合材料将Li2S转化反应活化能降低至2.73 kJ/mol.本工作为锂硫电池正极复合材料的设计和推动锂硫电池进一步发展提供新思路.

关键词：

锂硫电池多硫化锂穿梭效应异质结内建电场

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万方数据

氮杂环导电高分子改性锂离子电池石墨负极材料

王志勇蔡君瑶佘英奇钟树林...

2511-2518页

查看更多>>摘要：石墨负极是锂离子电池重要的负极材料,但其在锂离子电池应用过程中的低电导率、低倍率性能、低容量等问题限制了其进一步应用.表面包覆是石墨负极改性的重要方式,当前沥青包覆为常用的包覆方式,可以有效降低比表面积,但为了匹配新一代电池的应用场景,需优化改性方向.在本研究中,以商用石墨负极为主,使用氮杂环导电高分子作为包覆剂,在石墨表面进行原位包覆改性,得到了包覆石墨,并设置了梯度包覆量,经过一系列表征发现,氮杂环导电高分子包覆有效地提升了石墨负极的比容量与快充性能,并且容量随着包覆量的提升而进一步提升(石墨负极的锂电容量为352.3 mAh/g,包覆后的锂电容量最高可升至359.7 mAh/g).在保持容量提升的同时,氮杂环导电高分子包覆也极大地提升了快充性能,通过优化的包覆量,将原始石墨的1.2C/0.05C容量保持率从39.22%提升至50.97%,在商用负极的容量和快充性能提升上实现了较大突破,并通过机理分析证明,氮杂环导电高分子在石墨表面进行原位包覆改性,为石墨提供了表层导电网络和额外的锂离子吸附位点,为石墨负极的容量和快充性能提升作出了较大贡献,可作为新一代负极材料表面改性的优化方向.

关键词：

导电高分子表面改性石墨锂离子电池负极

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万方数据
维普

基于弱配位环境的晶态锌离子固态电解质

许超锋韩晓蕾王进芝王晓君...

2519-2528页

查看更多>>摘要：二次锌电池是一类低成本、环保和高安全的规模储能技术,但是一直以来锌金属负极与传统水系电解液兼容性不足以及严重的枝晶生长问题限制了电池能量密度和寿命.发展固态二次锌电池是根本解决上述瓶颈问题的有效路线之一,但是,二价锌离子电荷密度高,其在无机陶瓷电解质和聚合物电解质中的室温固相传导极为困难.本工作以具有层状晶体结构的三氟甲基磺酸锌[Zn(TFO)2]作为离子盐主体骨架,通过引入"软碱"的双齿弱配位配体——丁二腈(SN)重塑锌离子的固相配位环境,发展了一类晶态配位化合物的锌离子固态电解质[Zn(TFO)2(SN)n].得益于氰基官能团(—CN)与三氟甲基磺酸阴离子(TFO-)的共配位结构,阴离子骨架对锌离子的静电束缚得到了显著降低,锌离子室温固态离子电导率实现了3个数量级的提升[由Zn(TFO)2的1.1×10-9 S/cm提升至1.8×10-6 S/cm].基于该类固态电解质,Zn||Zn对称电池可实现低极化电压(0.08 V,0.05 mA/cm2)的长周期锌沉积/溶解循环,并且实现了全固态锌空气电池在室温下的可逆充放电.

关键词：

晶态配位化合物弱配位作用锌离子固态电解质锌离子固相传导二次锌电池

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万方数据
维普

阻燃凝胶聚合物电解质的制备及其性能研究

张结雨张顺李宁曾芳磊...

2529-2540页

查看更多>>摘要：本工作采用原位聚合工艺制备阻燃凝胶聚合物电解质,将1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(HFE)引入电解质体系中,在提高电解质的阻燃性能的同时,还可以通过调节多硫化物的溶解程度来抑制锂硫电池的"穿梭效应".对比未添加HFE(HFE-0)和添加不同含量HFE的电解质的阻燃性能和电化学性能发现,DOL、DME和HFE体积比为1∶0.5∶0.5时(HFE-0.5)凝胶聚合物电解质具有最优的阻燃性能和电化学性能.通过扫描电子显微镜(SEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析了使用HFE-0和HFE-0.5电解质的锂硫电池和磷酸铁锂电池的电化学性能及其相应的锂负极在循环后的表面形貌,结果表明,使用HFE-0.5电解质的锂硫电池在0.1 C的倍率下循环100圈后仍可保持706 mAh/g的放电比容量,容量保持率达到84.59%,循环性能明显优于未添加HFE的电解质.此外,使用HFE-0.5电解质的磷酸铁锂电池在0.2 C的倍率下循环110圈后的放电比容量仍可达到117.2 mAh/g,说明所制备的凝胶聚合物电解质也可适用于磷酸铁锂电池体系.本文设计的阻燃凝胶聚合物电解质有助于推动锂硫电池的发展和应用.

关键词：

锂硫电池阻燃凝胶聚合物电解质1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚电化学性能

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万方数据
维普

不同形貌FeS2的可控制备及储钠特性研究

范利君吴保周陈珂君

2541-2549页

查看更多>>摘要：作为典型的转化反应型储钠负极材料,FeS2具有无毒、成本低廉及理论比容量高等优势,成为钠离子电池潜在的负极材料之一.然而,该材料在实际储钠过程中的动力学性能相对较差,限制了其实际应用.基于此,本研究基于溶剂热反应合成策略,通过改变前驱体中铁硫摩尔比,分别合成了具有不规则球形颗粒形貌,球形颗粒与立方体混合形貌以及规则立方体形貌的FeS2样品,进一步分析研究了微观形貌对FeS2储钠性能的影响.电化学测试结果显示,具有规则立方体形貌的FeS2具有最优的倍率性能和循环稳定性,在0.1 A/g的电流密度下循环100次以后可保持354.5 mAh/g的放电比容量,在电流密度为2.0 A/g下循环500次后,仍保持246.3 mAh/g的放电比容量,是对比样品比容量的1.2倍.储钠动力学分析表明,立方体形貌的FeS2样品表现出赝电容占主导的储钠机制,因此具有更快的钠离子扩散效率和更高的倍率性能.该研究能够为高性能转化型钠离子电池负极材料的开发提供理论参考和依据.

关键词：

钠离子电池形貌调控负极材料二硫化铁储钠机制

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万方数据

高能量长续航无人机电池的开发及制备

巩文豪李蒙张涛张若涛...

2550-2558页

查看更多>>摘要：以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片.负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片.通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯.采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶梯式充电电流方式化成的电池,循环500周后容量保持率高达95.3%.最终制备的单体电池在常温2 C放电条件下表现出优异的电化学性能,放电容量为23 Ah,能量密度达到269 Wh/kg.在常温1 C/2 C循环1000次后,电池容量保持率达到88.3%.单体电池在高温柜放置7天后,电池的容量保持率达到95.7%,容量恢复率为97.4%.该电池还具有优异的放电倍率性能,以1 C放电容量为基准值,10 C的放电容量比达到了83.3%.按照国家标准,电池还顺利通过了严格的加热和外短路安全要求测试.此外,通过选用一致性更高的6块单体电池以串联的方式进行组装,成功制备出了无人机电池组.该电池组尺寸为81 mm×183 mm×71 mm,重量为1902 g,2 C放电能量密度为240 Wh/kg,可满足不同倍率下放电,使之能够在多种复杂工作条件下为无人机提供可靠的动力支持.

关键词：

无人机锂离子电池高能量电池组

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万方数据
维普

广告索引

2558页

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万方数据

外部载荷对硅电极锂电池循环性能的影响

何忆南张锴周俊武王欣杨...

2559-2569页

查看更多>>摘要：硅具有高比容量和低电压平台等优点,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一.然而,硅电极在锂化/脱锂过程中巨大的体积膨胀以及伴随的材料破裂和粉化,限制了其倍率性能和循环性能.现有研究表明,在循环过程中对硅电极施加外部载荷能有效提高电池的循环性能.本研究提出了一种宏观调控方法,即通过施加外部机械载荷以提高硅电极锂离子电池的容量保持率.采用设计定制的原位充放电加压实验设备,以CR2032纽扣电池为对象开展实验,通过充放电循环测试验证了该方法的有效性.实验结果显示,在CR2032电池表面施加0.2 MPa大小的轴向外部载荷,可以有效抑制硅电极在充放电过程中的膨胀,并调节电池内部状态.经过50个充放电循环后,电池容量保持率将从无外部载荷时的59%提升至70%.同时,由于硅电极活性物质颗粒在锂化和脱锂过程中存在不同的应力状态,提出了一种新的调控方法,即在循环过程中在电极材料的锂化阶段施加0.1 MPa大小的外部载荷,并在脱锂阶段施加0.2 MPa的载荷.实验结果证明,该方法可以进一步提高硅电极锂离子电池的循环性能.此外,电极表面的扫描电子显微镜成像结果也支持了这一结论.本研究采用的外部机械载荷施加方法,为从宏观角度提高硅负极锂离子电池性能提供重要的借鉴.

关键词：

锂离子电池硅电极外部载荷电化学性能

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万方数据
维普

基于离散元法的锂电池极片辊压过程探究

杨凯悦谢欣兵杜晓钟

2570-2579页

查看更多>>摘要：随着"双碳目标"的提出,锂电池肩负了前所未有的降碳使命.辊压工艺是锂电池极片成形过程中的重要一环.它会对锂电池极片的微观结构及其力学性能产生重要影响,而极片微观结构及其力学性能又直接关系到锂电池的整体性能表现.因此,本研究特针对辊压工艺对锂电池极片微结构及其力学性能开展研究.考虑到锂电池极片并非单一均匀的物质,而是由各种形状和粒径的粉末颗粒复杂地堆叠、粘接、嵌合而成的异质性结构.本研究采用离散元法,并根据真实极片颗粒形状及粒径分布建立锂电池正极片模型,揭示辊压过程中极片变形的实质,探求极片微观结构及其力学性能变化规律.结果表明:随着辊压程度的均匀增加,极片孔隙率呈现出先线性减小,后缓慢减小的规律.极片密度是线性增大的;辊压会使得极片颗粒之间的配位数增加,并且活性材料镍钴锰酸锂(NCM)的配位数增大速度要大于黏结剂形成的胶相(carbon binder domain,CBD);辊压还使得锂电池极片的内应力呈现类指数的增大规律,其中z方向的应力增大速度明显大于x、y方向应力增大速度.

关键词：

锂电池极片极片辊压离散元方法

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