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Li/CF_(x)一次电池研究进展 被引量:1
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作者 汤才 蒋江民 +3 位作者 王新峰 刘广发 崔艳华 庄全超 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1093-1109,共17页
锂/氟化碳(Li/CF_(x))一次电池是目前能量密度最高的化学电源,具有输出电压稳定、安全性好、使用温度范围宽和自放电率低等特点,在军事(单兵作战系统)、医疗(心脏起搏器)、太空探索(空间站)等关键领域具有无可替代的重要性。然而,氟化... 锂/氟化碳(Li/CF_(x))一次电池是目前能量密度最高的化学电源,具有输出电压稳定、安全性好、使用温度范围宽和自放电率低等特点,在军事(单兵作战系统)、医疗(心脏起搏器)、太空探索(空间站)等关键领域具有无可替代的重要性。然而,氟化碳材料的电子导电性较差,很大程度地影响了电化学反应的电极过程动力学,导致Li/CF_(x)一次电池存在高倍率放电性能差、初始放电电压延迟严重、放电过程中发热量大等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,首先综述了Li/CF_(x)一次电池在放电机理方面的研究进展,包括两相放电反应机理模型、生成石墨层间化合物中间相的放电反应机理模型、“核-壳”模型反应机理和边缘传播放电反应机理以及最近刚被提出的三步放电反应机理等。其次,重点分析了Li/CF_(x)一次电池面临问题的解决方法,包括氟化碳材料前驱体的选择、氟化方法的改进、复合材料的构建以及电解液的改性和优化方法。其中,氟化碳纳米管、氟化富勒烯、氟化石墨烯等新型氟化碳基材料的应用为氟化碳的发展提供了新的前景。在复合材料的构建策略上,导电聚合物、金属纳米颗粒、氧化物的加入可显著降低电压延迟时间和提升倍率性能。在电解液的调控策略上,氟离子结合剂的引入和氟化锂晶体生长动力学的计算,对于溶解氟化锂和控制氟化锂的生长具有重要作用,有望实现兼具高能量密度和高功率密度的宽温域Li/CF_(x)一次电池。 展开更多
关键词 锂/氟化碳(li/cf_(x))一次电池 氟化碳 反应机理 复合材料 电解液
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LiBF_(4)基高温电解液在Li/CF_(x)电池中的应用
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作者 张红梅 尹蒙蒙 +1 位作者 杨中发 王庆杰 《电池》 CAS 北大核心 2022年第4期423-427,共5页
以氟化石墨(CF_(x))为正极、金属锂为负极,采用陶瓷隔膜装配2.5 Ah 14505型Li/CF_(x)电池。研究LiBF_(4)基高温电解液对电池内阻、高温放电性能和高温热安全性能的影响。在25~80℃,以0.2 A放电,高温电解液与常规电解液相比优势不明显;... 以氟化石墨(CF_(x))为正极、金属锂为负极,采用陶瓷隔膜装配2.5 Ah 14505型Li/CF_(x)电池。研究LiBF_(4)基高温电解液对电池内阻、高温放电性能和高温热安全性能的影响。在25~80℃,以0.2 A放电,高温电解液与常规电解液相比优势不明显;在温度高于90℃时,高温电解液可提高电池的放电稳定性;但在130℃放电时,电池出现2个平台,且容量下降较快。这主要是由于陶瓷隔膜的基膜是聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/PP三层复合隔膜,中间PE层的闭孔温度约为135℃。高温电解液电池在130℃放电时,表面温度一旦达到约135℃,PE层就会熔化,导致容量下降较快。加热实验表明,高温电解液电池的热稳定性更好,在149℃下烘烤,没有出现鼓胀和泄放;而常规电解液电池已出现鼓胀和泄放。 展开更多
关键词 陶瓷隔膜 li/cf_(x)电池 高温电解液 高温性能
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采用丁二腈拓宽Li/CFx一次电池的使用温度范围 被引量:3
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作者 王宁 罗振亚 +4 位作者 张庆丰 潘俊安 袁铜 杨颖 谢淑红 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期443-453,共11页
在锂离子一次电池中,氟化碳(CFx)正极因具备高能量密度而广受关注。然而,低温下CFx正极的放电比容量急剧衰减。本研究采用丁二腈(SN)作为电解液添加剂,提高了-20℃~60℃宽温范围内的放电性能。实验结果表明,以0.5C倍率放电时,60℃、40℃... 在锂离子一次电池中,氟化碳(CFx)正极因具备高能量密度而广受关注。然而,低温下CFx正极的放电比容量急剧衰减。本研究采用丁二腈(SN)作为电解液添加剂,提高了-20℃~60℃宽温范围内的放电性能。实验结果表明,以0.5C倍率放电时,60℃、40℃、25℃、0℃、-10℃和-20℃的放电比容量分别是869.9 mA·h/g、801.9 mA·h/g、761.8 mA·h/g、527.3 mA·h/g、299.4 mA·h/g、140.7 mA·h/g,明显高于无添加剂的放电比容量792 mA·h/g、766.6 mA·h/g、723.6 mA·h/g、398.8 mA·h/g、207 mA·h/g、137.7 mA·h/g。由于丁二腈参与了固体电解质中间相的形成,有效地降低了电化学阻抗,加快了放电反应动力学,改善了电池的低温电化学性能。同时,SN改善了低温下电解液与隔膜之间的相容性,提高了Li+的迁移扩散速率。本研究提供了一种方便、低黏度的电解液体系,拓宽了Li/CFx一次电池在宽温域下的应用。 展开更多
关键词 li/cfx一次电池 丁二腈 电解液 宽温域 放电比容量
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锂/氟化碳电池电解液的研究进展
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作者 卢俊杰 彭丹 +2 位作者 倪文静 杨媛 汪靖伦 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1487-1495,共9页
锂/氟化碳(Li/CF_(x))电池作为一种具有最高理论比容量(860 mAh/g)和能量密度(2180 Wh/kg)的一次电池,具有高安全性能、低自放电率、平稳的放电电压和环境友好等优点,广泛应用于医疗、军事、电子科技和航空航天等领域。电解液作为Li/CF_... 锂/氟化碳(Li/CF_(x))电池作为一种具有最高理论比容量(860 mAh/g)和能量密度(2180 Wh/kg)的一次电池,具有高安全性能、低自放电率、平稳的放电电压和环境友好等优点,广泛应用于医疗、军事、电子科技和航空航天等领域。电解液作为Li/CF_(x)电池必不可缺的一部分,在正负极之间起到传递离子的作用,具有重要的研究意义。本文从Li/CF_(x)电池的低温性能、倍率性能以及放电平台等方面综述了Li/CF_(x)电池电解液的研究进展;重点阐述了电解液理化性质、界面浸润与相容、锂离子溶剂化结构、C—F键活化和LiF形成与溶解等因素对Li/CF_(x)电池放电性能的影响;最后,对Li/CF_(x)电池新型电解液的研究提出了思考与展望。 展开更多
关键词 电化学 锂/氟化碳电池 电解液 低温性能 倍率性能
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碳化氟化石墨/碳纳米管/纤维素复合纸作为正极的高容量锂氟一次电池
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作者 陈玮 聂艳艳 +2 位作者 孙晓刚 李旭 王杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期2293-2298,共6页
利用多壁碳纳米管(MWCNTs)、纤维素(Cellulose fibers)和活性物质氟化石墨(CF1)复合制备成柔性纸,经碳化后,以此碳化CF1-MWCNTs-Cel复合纸作正极组装成锂氟一次电池。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TGA)、... 利用多壁碳纳米管(MWCNTs)、纤维素(Cellulose fibers)和活性物质氟化石墨(CF1)复合制备成柔性纸,经碳化后,以此碳化CF1-MWCNTs-Cel复合纸作正极组装成锂氟一次电池。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)进行结构和性能表征,通过恒流放电和电化学阻抗(EIS)测试电池的电化学性能。结果表明,在相同的放电倍率下,碳化CF1-MWCNTs-Cel复合纸能有效提高Li/CFx一次电池的放电容量和平台稳定性。在放电倍率为2C,碳化CF1-MWCNTs-Cel复合纸和CF1-Al电极作正极时,电池的放电比容量分别为440.4 mAh/g和321 mAh/g,相对于后者,前者对放电比容量的提升高达37%。碳化CF1-MWCNTs-Cel复合纸作电极展现出优异的电化学性能。 展开更多
关键词 多壁碳纳米管 氟化石墨 纤维素 碳化 锂/氟一次电池
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纳米Ag改性方式对锂氟化碳电池性能的影响 被引量:4
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作者 张红梅 甘潦 +2 位作者 王开琼 王庆杰 石斌 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第9期1164-1168,共5页
分别采用纳米Ag线和纳米Ag颗粒对氟化碳材料进行复合,以CF_(x)、CF_(x)@Ag1(复合纳米Ag线)、CF_(x)@Ag2(复合纳米Ag颗粒)为正极活性物质,制备5 Ah软包装锂氟化碳电池,研究纳米Ag线和纳米Ag颗粒复合对电池电化学性能的影响。使用X射线衍... 分别采用纳米Ag线和纳米Ag颗粒对氟化碳材料进行复合,以CF_(x)、CF_(x)@Ag1(复合纳米Ag线)、CF_(x)@Ag2(复合纳米Ag颗粒)为正极活性物质,制备5 Ah软包装锂氟化碳电池,研究纳米Ag线和纳米Ag颗粒复合对电池电化学性能的影响。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)对材料的形貌结构进行表征分析并利用四探针测定其电导率,采用恒流放电测试及交流阻抗对电池的电化学性能进行分析,并测定电池恒流放电下的温度变化。结果表明,纳米Ag线和纳米Ag颗粒复合均可以提高CF_(x)材料的电导率,以改性材料为活性物质制备的电池具有更好的电化学性能和热稳定性,其中CF_(x)@Ag1的改性效果好于CF_(x)@Ag2。 展开更多
关键词 cf_(x) 纳米Ag线 纳米Ag颗粒 锂氟化碳电池 热稳定性
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高容量铬氧化物复合材料的制备及性能 被引量:3
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作者 滕久康 张亮 +1 位作者 张红梅 王庆杰 《电池》 CAS 北大核心 2022年第5期564-568,共5页
铬氧化物(Cr_(8)O_(21))用作锂一次电池正极材料时,倍率性能较差,可用高容量的氟化碳(CF_(x))和高导电性的石墨烯进行改性。将前驱体CrO_(3)、CF_(x)和石墨烯球磨混合,在270℃下热处理48 h,利用CrO_(3)的热解特性制得Cr_(8)O_(21)/CF_(x... 铬氧化物(Cr_(8)O_(21))用作锂一次电池正极材料时,倍率性能较差,可用高容量的氟化碳(CF_(x))和高导电性的石墨烯进行改性。将前驱体CrO_(3)、CF_(x)和石墨烯球磨混合,在270℃下热处理48 h,利用CrO_(3)的热解特性制得Cr_(8)O_(21)/CF_(x)/C复合材料。CrO_(3)、CF_(x)和石墨烯质量比为80∶15∶5时制得的复合材料性能较好,以0.05 mA/cm2在2.0~3.8 V放电,比容量为415.19 mAh/g,比Cr_(8)O_(21)材料的348.37 mAh/g提升了66.82 mAh/g。该复合材料制备的软包装电池,0.1 C放电比容量达390.40 mAh/g,比能量达402 W·h/kg,而Li/Cr_(8)O_(21)制备的软包装电池分别仅有312.20 mAh/g、320 W·h/kg。 展开更多
关键词 铬氧化物 复合正极 氟化碳(cf_(x)) 高导电性 锂一次电池
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