本文關(guān)鍵詞：氯化鎳基鋰熱電池正極材料的改性研究

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【摘要】：氯化鎳作為鋰熱電池正極材料具有理論容量高、放電電流密度大、電極電位正等優(yōu)點,但使用中還存在很多問題,如升華溫度較高,需要設計專用設備;材料導電性較差,放電初期存在電壓滯后;電池高溫放電時易發(fā)生溢流等,制約了其在熱電池中的應用。本文研究了液相法制備無水氯化鎳材料的工藝。采用SEM及XRD對材料的形貌和晶體結(jié)構(gòu)進行了表征,綜合不同放電溫度以及不同電流密度條件下電池的放電結(jié)果,對相關(guān)工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明:當溶劑A與脫水劑B的體積比為1:0.5-1:1,Ni Cl2質(zhì)量與脫水溶液的體積比為1:2.4,高溫處理時間為30 min時,單體電池的放電性能較好。本文還研究了正極粉中電解質(zhì)的含量對電池性能的影響,結(jié)果表明,當三元全鋰電解質(zhì)與Ni Cl2的質(zhì)量比為1:5-1:4時,電池具有相對較好的放電性能。液相-高溫法有效克服了氯化鎳升華法效率低、可控性差的問題,使得氯化鎳材料的規(guī)�；a(chǎn)成為可能。本文研究了復合正極材料Ni Cl2-Co S2對氯化鎳熱電池電壓滯后的影響。研究結(jié)果表明,Co S2的加入能夠明顯提高氯化鎳材料的導電性,降低電池內(nèi)阻。本文對Co S2的加入量以及Ni Cl2-Co S2與電解質(zhì)的質(zhì)量比進行了優(yōu)化,結(jié)果表明當Co S2與Ni Cl2的質(zhì)量比為2:100,復合正極材料Ni Cl2-Co S2與電解質(zhì)的質(zhì)量比為4:1-5:1時,能有效降低氯化鎳熱電池的電壓滯后。本文研究了氯化鎳熱電池溢流產(chǎn)生的原因及改善方法。在正極粉中添加碳材料和Mg O可以改善氯化鎳熱電池的溢流。研究結(jié)果表明,當乙炔黑、活性炭及球形石墨的摻雜比例分別為1:200-1:100、1:200及1:200時,氯化鎳熱電池的溢流狀況均得到了明顯改善;適當提高正極粉中Mg O的含量能夠有效改善溢流狀況。研究結(jié)果還表明,電池裝配時壓片壓力會對溢流產(chǎn)生影響,當壓力為30 MPa時,氯化鎳熱電池的溢流狀況得到了明顯改善。
【關(guān)鍵詞】：熱電池正極材料 氯化鎳 電壓滯后 溢流
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM915
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 熱電池簡介11-12
• 1.2.1 熱電池發(fā)展歷史11-12
• 1.2.2 熱電池結(jié)構(gòu)12
• 1.2.3 熱電池的性能與應用12
• 1.3 熱電池電解質(zhì)12-14
• 1.4 熱電池陽極材料14-15
• 1.5 熱電池陰極材料15-18
• 1.5.1 新型釩氧化物15-16
• 1.5.2 二硫化物16-17
• 1.5.3 金屬氯化物17-18
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 實驗材料及研究方法20-28
• 2.1 實驗用試劑與樣品20
• 2.2 實驗用設備20-21
• 2.3 C OS_2 提純樣品的制備21-22
• 2.4 C OS_2 提純樣品雜質(zhì)含量分析22-25
• 2.4.1 Co SO_4 的含量測定22-23
• 2.4.2 Co S含量的測定23-24
• 2.4.3 單質(zhì)硫的含量測定24-25
• 2.5 無水Ni C l2 的制備25
• 2.6 正極粉的制備25
• 2.7 單體電池的組裝25-26
• 2.8 分析與測試26-28
• 2.8.1 X射線衍射分析26
• 2.8.2 SEM表征26
• 2.8.3 單體電池放電測試26-28
• 第3章 氯化鎳正極粉的制備及其性能研究28-52
• 3.1 脫水劑B含量優(yōu)化28-34
• 3.1.1 脫水劑B含量對Ni Cl_2 表觀形貌及物相結(jié)構(gòu)的影響28-30
• 3.1.2 脫水劑B含量對Ni Cl_2 電池放電性能的影響30-34
• 3.2 固液比優(yōu)化34-39
• 3.2.1 固液比對Ni Cl_2 表觀形貌和物相結(jié)構(gòu)的影響35-36
• 3.2.2 固液比對Ni Cl_2 電池放電性能的影響36-39
• 3.3 高溫處理時間優(yōu)化39-43
• 3.4 Ni C l2 正極粉中活性物質(zhì)與電解質(zhì)比例的研究43-46
• 3.4.1 500 ℃下工作時活性物質(zhì)與電解質(zhì)比例的研究43-44
• 3.4.2 550 ℃下工作時活性物質(zhì)與電解質(zhì)比例的研究44-46
• 3.5 Ni C l2 電池性能研究46-50
• 3.5.1 內(nèi)阻研究46-47
• 3.5.2 溢流現(xiàn)象分析47-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 氯化鎳基復合材料的制備與性能研究52-81
• 4.1 Ni C l2-C OS_2 復合材料的制備與性能研究52-59
• 4.1.1 Ni Cl_2-Co S_2 復合比例優(yōu)化52-54
• 4.1.2 Ni Cl_2-Co S_2 正極粉中活性物質(zhì)與電解質(zhì)比例的研究54-57
• 4.1.3 Ni Cl_2-Co S_2 電池內(nèi)阻研究57-59
• 4.2 正極粉中碳系材料應用研究59-69
• 4.2.1 Ni Cl_2-Co S_2 正極粉中乙炔黑材料應用研究59-62
• 4.2.2 Ni Cl_2-Co S_2 正極粉中活性炭材料應用研究62-66
• 4.2.3 Ni Cl_2 正極粉中球形石墨應用研究66-69
• 4.3 正極粉中M g O用量的優(yōu)化69-75
• 4.3.1 Ni Cl_2 正極粉中Mg O用量的優(yōu)化69-71
• 4.3.2 Ni Cl_2-Co S_2 正極粉中Mg O含量的優(yōu)化71-75
• 4.4 放電溫度對溢流的影響75-77
• 4.5 壓片壓力對溢流的影響77-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻82-87
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果87-89
• 致謝89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 余丹梅;王潔;李小艷;張代雄;申燕;;釩氧化物正極材料的研究現(xiàn)狀[J];電池工業(yè);2012年01期

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3 梁繼然;胡明;劉志剛;;低溫熱氧化處理溫度與時間對氧化釩薄膜性能的影響[J];功能材料;2009年01期

4 諸毓武;胡華榮;梁一林;高俊麗;;高功率熱電池用二硫化鈷制備及性能測試[J];上海航天;2012年01期

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本文編號：836075