储能科学与技术

增程式电动汽车及其动力锂离子电池

吴小员, 沈越, 胡先罗, 黄云辉, 余卓平

2014 (6): 565-574. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.001

摘要 ( 621 )

PDF(8821KB) ( 362 )

增程式电动汽车(E-REV,extended-range electric vehicle),是指在纯电动汽车基础上,增加一个内燃发电机增程器(RE),给电池充电或直接驱动电机以增加续航里程,从而克服纯电动汽车续驶里程短的瓶颈的新型电动汽车.是介于传统混合动力汽车与纯电动汽车之间的车辆类型,在排放,噪音,系统复杂性等方面优于传统混合动力汽车,但又比纯电动汽车在续驶里程和成本方面更具优势,因此,E-REV更具大规模商业化应用推广价值.E-REV所携带的动力电池本身的续驶里程并不大,但它要求具备更高的效率,同时具备高能量密度与高功率密度,这势必给锂离子电池的发展带来新的挑战与机遇.本文简要介绍E-REV及其发展以及对我国新能源汽车发展的重要意义,在此基础上,重点对适合于E-REV的动力电池进行分析.

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新型炭材料在超级电容器与铅炭电池中的应用研究进展

王峰, 廉嘉丽, 王康丽, 程时杰, 蒋凯

2014 (6): 575-583. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.002

摘要 ( 712 )

PDF(11143KB) ( 365 )

新型炭材料是电化学储能领域中非常重要的一类储能材料,目前广泛应用于各种电化学储能器件.本文综述了具有电容特性的高比表面积炭材料在超级电容器与铅炭电池中的应用.采用不同的方法合成具有高比表面积的新型炭材料作为超级电容器电极材料,能够得到较高的比容量.适量高比表面积的炭材料应用于铅酸电池负极,形成铅炭电池,极大地提高了电池的储能特性.论文最后探讨了新型炭材料在超电容以及铅炭电池中应用的发展方向.

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无机添加剂用于锂离子电池电解液的研究进展

贠娇娇, 刘红梅, 郑会元, 郑洪河

2014 (6): 584-589. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.003

摘要 ( 779 )

PDF(5883KB) ( 736 )

总结了无机添加剂用于锂离子电池电解液的发展概况和最新的一些研究进展,结合其作用机制或作用效果将其具体分成三类进行探讨:无机成膜添加剂;研究阴极活性物质溶解与容量衰减关系的过渡金属盐添加剂;其它种类添加剂,如除去电解液中的HF,抑制锰沉积对石墨负极性能的影响和增加电解液电导率等.详细阐述了这些无机添加剂的作用机理,作用效果以及应用的局限性,并分析了这类添加剂的未来前景.

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有机叠层太阳能电池的研究进展

童金辉, 熊思醒, 周印华

2014 (6): 590-596. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.004

摘要 ( 502 )

PDF(6887KB) ( 257 )

有机太阳能电池是20世纪90年代发展起来的新型太阳能电池,它是以有机半导体作为实现光电转换的活性材料.与无机太阳能电池相比,它具有成本低,厚度薄,质量轻,制造工艺简单,易于做成大面积柔性器件等优点,具有广阔的发展和应用前景.有机叠层太阳能电池由于相对于单结电池具有更高的能量转换效率,越来越吸引研究者的注意.本综述将会从有机叠层太阳能电池的结构,中间层设计,窄带隙活性层材料及高效率有机叠层太阳能电池研究进展等方面阐述有机叠层太阳能电池的研究现状和未来的发展趋势.

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钙钛矿型太阳能电池的研究进展

徐长志, 靳映霞, 柳清菊

2014 (6): 597-601. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.005

摘要 ( 531 )

PDF(4672KB) ( 443 )

在最近几年的时间里,钙钛矿型太阳能电池获得了令人难以置信的发展,其光电转换效率从2009年的3.8%快速增加到2014年的19.3%.钙钛矿型太阳能电池正在经历爆发式的发展,其潜力难以估量.本文综述了此类型电池在结构和材料方面的研究进展,分析了其未来的发展趋势以及需要解决的问题.

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Si NWs/PEDOT∶PSS杂化太阳电池的发展现状及问题研究

李瑞科, 付鹏飞, 黄睿, 王泰, 李英峰, 宋丹丹, 申超, 赵彦, 李美成

2014 (6): 602-606. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.006

摘要 ( 615 )

PDF(5284KB) ( 443 )

硅基太阳电池作为当前主流的光伏器件,进一步降低成本并提升效率仍是人们努力的方向.基于此,一方面,可以从太阳电池材料入手,用硅纳米线阵列代替平板硅,硅纳米线阵列具有优异的光学和电学性能,可大幅减少光反射,增加光的吸收和利用,有望提高光伏器件的效率,并可降低硅原料消耗,降低材料成本;另一方面,将硅微纳结构与有机材料进行复合,充分利用两种材料的优势,制备杂化太阳电池,以达到增强稳定性,提高效率和降低成本的目的.本文概括了Si纳米线阵列SiNWs/PEDOT∶PSS杂化太阳电池的发展现状和存在的问题,并针对相应问题的解决思路和发展方向进行了讨论.

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多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

张水蓉, 刘开宇, 易小艺, 何方, 谢清亮

2014 (6): 607-613. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.007

摘要 ( 537 )

PDF(7793KB) ( 360 )

以Co(NO₃)₂·6H₂O 和 Ni(NO₃)₂·6H₂O为原料,金属有机骨架材料MOF-5为模板剂和碳锌的原料来源,制备了前驱体,随后通过高温煅烧法合成了多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物.应用X射线衍射,扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附测试等手段对样品的微观结构和表面形貌进行研究,发现钴-镍-锌氧化物/碳复合物有多孔结构,比表面积高达155 m²/g.采用循环伏安,恒电流充放电和交流阻抗等方法研究了样品的电化学性能.结果表明,在1 A/g的电流密度下,钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物的比容量为804 F/g,远高于钴-镍氧化物的比容量(180 F/g),且1000次循环后其比容量仍保持94.4%;在高电流密度10 A/g下,比容量保持率为90%.

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扫描近场光电多功能探针系统

徐耿钊, 刘争晖, 钟海舰, 樊英民, 黄增立, 徐科

2014 (6): 614-619. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.008

摘要 ( 403 )

PDF(10069KB) ( 218 )

通过将光源和光学探测系统,电化学测量装置等与扫描探针显微镜相集成,研制了扫描近场光电多功能探针系统,在获得高分辨表面形貌像的同时还可同位测量局域光谱,光电压/光电流等光电性质,并可对固液界面光电化学过程进行原位观察.介绍了该系统的主要架构和功能及在石墨烯/氮化镓界面接触电学性质,氮化镓表面光电压等研究中的应用.通过同位的表面结构,拉曼光谱和局域导电特性的综合表征和分析,发现了石墨烯电极能够自适应地降低与半导体的接触势垒以及单个褶皱形成的局域导电通道.在紫外波段扫描光电压测试中捕捉到了单个位错所引起的局域表面光电压谱起伏.该系统有助于从实验上研究表界面和缺陷等微观要素对器件性能的影响.

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富锂制备LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正极材料

陈涨宗, 袁徐俊, 温美盛, 陈明峰, 黄连友, 张世龙, 应皆荣

2014 (6): 620-623. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.009

摘要 ( 453 )

PDF(4746KB) ( 499 )

本文采用共沉淀法制备球形Ni_0.80Co_0.15Al_0.05(OH)_2.05前驱体,经预氧化后,采用富锂配比在氧气和空气气氛下烧结合成LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正极材料.用X射线衍射,扫描电镜和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构,形貌及电化学性能进行表征.结果表明:当锂配比为1.15时,氧气和空气中烧结合成的LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正极材料的形貌,结构和电化学性能相当.富锂配比方法可在空气气氛下制备出电化学性能优异的LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正极材料.0.1 C放电克比容量在200 mA·h/g以上,首次效率在87%左右;1 C放电克比容量在168 mA·h/g以上;800周循环容量保持率在80%以上.

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尖晶石镍锰酸锂全电池常温循环寿命分析

谢佳, 彭文, 杨续来

2014 (6): 624-628. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.010

摘要 ( 695 )

PDF(6108KB) ( 675 )

分别以石墨和钛酸锂为负极活性物质,制备了尖晶石镍锰酸锂的32131型圆柱锂离子电池.石墨负极电池和钛酸锂负极电池容量分别为7.5 A·h和5.5 A·h,质量能量密度分别达到152 W·h/kg和81 W·h/kg.常温充放电循环测试结果表明,石墨和钛酸锂两种负极体系电池循环寿命将分别达到400次和1000次,这种循环寿命的差别主要体现在负极上,即正极材料中溶解的Mn在石墨负极表面沉积并持续催化SEI膜生成,减少了电池中可使用的活性Li⁺,进而导致电池寿命快速衰减;相比而言,钛酸锂负极表面不存在明显SEI,同时正极过量设计电池也使得钛酸锂体系电池的镍锰酸锂与电解液间的界面副反应低于石墨体系的负极过量设计电池.

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锂电池百篇论文点评(2014.8.1--2014.9.30)

王昊, 徐凯琪, 林明翔, 唐代春, 孙洋, 闫勇, 陈彬, 胡飞, 詹元杰, 陈宇阳, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰

2014 (6): 629-641. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.04.011

摘要 ( 483 )

PDF(13863KB) ( 347 )

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,我们以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2014年8月1日至2014年9月30日上线的锂电池研究论文,共有1541篇,选择其中100篇加以评论.层状氧化物正极材料的研究工作有材料结构和表面结构分析以及表面包覆对材料充放电循环寿命的影响,尖晶石结构材料主要研究了掺杂和表面包覆的作用,磷酸铁锂的研究涉及材料充放电过程中的结构演变过程.高容量的硅基负极材料一直是研究的热点,硅负极材料嵌脱锂过程中结构和微结构的变化以及表面改性是研究重点,金属锂负极的研究受到重视,还有Sn基负极和碳负极材料的表面改性.电解液方面的研究论文包括固态电解质和液体电解质添加剂方面的,锂空气电池的研究包括Li₂O₂的催化分解和电解液的作用,锂硫电池的研究涉及硫和硫化锂正极的微结构的改进.电池失效分析,寿命预测合热电模型方面有多篇文章.理论模拟工作包括和硅负极材料嵌锂研究以及界面反应,除了这些以材料为主的研究之外,针对电池的原位分析,电池制造技术的研究论文也有多篇.

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锂离子电池基础科学问题(Ⅻ)----表征方法

李文俊, 褚赓, 彭佳悦, 郑浩, 李西阳, 郑杰允, 李泓

2014 (6): 642-667. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.06.012

摘要 ( 1242 )

表征技术的进步对于锂离子电池科学与技术的发展至关重要.一般希望获得锂离子电池材料及电池的广泛信息,包括化学组成,材料形貌,晶体结构,微观组织,表面结构,输运特性,力学特性,热学特性等.本文总结了锂电材料常用的表征技术及其研究现状与发展趋势,包括最近发展的具有高时间和空间分辨的表征手段,如原子力-拉曼光谱联用,原位扫描电镜,原位透射电镜,球差校正扫描透射电镜,扫描透射X射线成像,中子衍射以及二次离子质谱等.

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攻克储能关键技术，为智能电网保驾护航——专访中国科学院院士、华中科技大学教授程时杰

郗向丽, 于水

2014 (6): 668-670.

摘要 ( 345 )

PDF(4234KB) ( 425 )

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