热电池作为一种一次贮备电池,具有高比能、高功率密度等优势,然而开发高比容量与高热稳定性的新型正极材料以适应新时期的热电池需求仍然存在巨大的挑战。Wadsley-Roth晶体剪切结构的铌钨氧化物作为锂离子电池负极材料表现出优异的倍率...热电池作为一种一次贮备电池,具有高比能、高功率密度等优势,然而开发高比容量与高热稳定性的新型正极材料以适应新时期的热电池需求仍然存在巨大的挑战。Wadsley-Roth晶体剪切结构的铌钨氧化物作为锂离子电池负极材料表现出优异的倍率和循环循环性,其中Nb_(12)WO_(33)因内部具有独特的3D隧道,可以为Li+提供快速的脱嵌通道,因而具有优异的储锂性能。鉴于其具有较好的热稳定性及电化学稳定性,本文首次提出将Nb_(12)WO_(33)作为热电池正极材料,并在室温下使用电化学阻抗谱(EIS)来探究材料内部电子电导率阻抗变化规律。研究发现Nb_(12)WO_(33)电极电化学阻抗谱测试的Nyquist图显示在工作平台电位范围内,高、中频区出现了三个圆弧的独特现象,这主要归属于电子在Nb_(12)WO_(33)电极内部的传导,而与电子电导相关的电阻呈现先增大后降低的规律。采用该材料构筑的热电池单体电池在500℃、500 m A·g^(-1)的电流密度(截止电压1.5V)下放电,其具有436.8m Ah·g^(-1)的高比容量,脉冲放电的平均极化内阻为0.52Ω。因此,Nb_(12)WO_(33)作为高比容量、高热稳定性热电池的正极材料非常具有潜力,本研究为其他铌钨氧化物作为热电池正极材料的研究开辟了新道路。展开更多
文摘热电池作为一种一次贮备电池,具有高比能、高功率密度等优势,然而开发高比容量与高热稳定性的新型正极材料以适应新时期的热电池需求仍然存在巨大的挑战。Wadsley-Roth晶体剪切结构的铌钨氧化物作为锂离子电池负极材料表现出优异的倍率和循环循环性,其中Nb_(12)WO_(33)因内部具有独特的3D隧道,可以为Li+提供快速的脱嵌通道,因而具有优异的储锂性能。鉴于其具有较好的热稳定性及电化学稳定性,本文首次提出将Nb_(12)WO_(33)作为热电池正极材料,并在室温下使用电化学阻抗谱(EIS)来探究材料内部电子电导率阻抗变化规律。研究发现Nb_(12)WO_(33)电极电化学阻抗谱测试的Nyquist图显示在工作平台电位范围内,高、中频区出现了三个圆弧的独特现象,这主要归属于电子在Nb_(12)WO_(33)电极内部的传导,而与电子电导相关的电阻呈现先增大后降低的规律。采用该材料构筑的热电池单体电池在500℃、500 m A·g^(-1)的电流密度(截止电压1.5V)下放电,其具有436.8m Ah·g^(-1)的高比容量,脉冲放电的平均极化内阻为0.52Ω。因此,Nb_(12)WO_(33)作为高比容量、高热稳定性热电池的正极材料非常具有潜力,本研究为其他铌钨氧化物作为热电池正极材料的研究开辟了新道路。
文摘电池内部温度相比于表面温度对电池性能影响更大,更能表征电池工作状态,但是电池内部温度难以直接获取。文中基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)法提出一种预测电池内部温度的新算法,该算法利用电池表面温度和环境温度对内部温度进行一次估计得到的值选择频率,然后基于EIS对内部温度进行二次估计,相比于使用单频率测量法具有精度高,可测量范围广的优点。首先,研究电池内部温度、荷电状态(state of charge,SOC)对电池阻抗的影响,在不考虑SOC影响下得到电池内部温度与阻抗实部的关系;然后,进行温度估计。与文献实验数据进行对比发现,发现所估计的温度与实际温度最大误差为8.77%,比单一频率下的预测误差低了3%,能够更准确地预测电池内部温度,对电池内部温度估计策略具有一定的指导意义。
