全固态锂离子电池的研究进展与挑战

全固态锂离子电池具有安全性高、电化学性能优异等优点,但存在电极与电解质界面相容性差、室温离子电导率低等问题。本文总结了以上问题产生的原因及解决方案。对于正极界面,可复合正极材料与固态电解质、构造三维多孔结构固态电解质或在界面处引入缓冲层。对于负极界面,可设计界面层、原位聚合生成固态电解质、构造固态电解质骨架或使用自愈合和弹性固态电解质。对于固态电解质自身,以聚氧化乙烯（PEO）固态聚合物电解质为例,可添加增塑剂、无机陶瓷填料或构造聚合物共混物与嵌段共聚物。最后,对今后的研究方向提出了建议：应注重优化电极/固态电解质界面层;探索锂离子传输机理;构建具有高离子电导率的固态电解质等。     

无机有机复合固态电解质研究进展

基于固态电解质的锂电池具有高能量密度和高安全的优势,是下一代储能系统的重要发展方向。然而单一固态电解质存在离子电导率低、界面阻抗大等问题。无机有机复合固态电解质结合了氧化物和聚合物材料的优势被认为是最有潜力的体系。本文综述了无机有机复合固态电解质的研究进展,包括电解质的设计制备以及界面行为的改善,并展望了固态电池的发展。     

新型锂电复合电解质的性能研究

固体电解质被认为是解决锂金属电池安全隐患和循环性能的关键,然而较低的离子电导率和较差的界面相容性限制了固态锂电池的进一步发展。本文将Li_(10)GeP_2S_(12)粉末和聚合物单体聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯(PEGMEA)复合并完成原位聚合,从而制备出具有高电导率和良好界面相容性的有机无机复合固态电解质。在钴酸锂电池充放电测试中,实现了室温下经0.2C倍率充放电200次后,仍有76%的高容量保持率。对于发展高能量密度、高安全性、高循环寿命的全固态锂离子电池提供了重要参考价值。     

锂电池用PEO基固态聚合物电解质研究进展及应用

介绍了锂电池用聚氧化乙烯(PEO)基固态聚合物电解质的研究进展,论述了国内外在PEO改性、锂盐改进和制备PEO-无机复合聚合物电解质等三方面在提高其电导率、电化学稳定窗口和离子迁移数等性能进行的研究,综述了PEO基聚合物电解质的应用情况.     

锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展

有机-无机复合固态电解质是锂离子电池材料的研究热点,由于其兼有聚合物与无机电解质的优点而有望成为下一代全固态锂离子电池的重要组成部分。在这篇综述中,以不同种类的无机填料为依据,总结了常见的复合电解质研究形式,对其最新进展进行了综述。从工作的新颖性、性能提升和实用性等方面考察,对最新研究的不同种类无机填料对复合电解质性能的影响做了分析。     

锂离子电池中有机-无机复合固态电解质的研究进展

在新一代储能领域中,相比于传统的有机液态电池,全固态电池具有安全性高、能量密度高和循环寿命长等优势,对其电解质的研究更是关注的重点.有机-无机复合固态电解质结合了无机固态电解质高强度、高稳定性、高离子电导率与聚合物固态电解质的质软、易加工的优势,是目前最有潜力的电解质体系.对锂离子固态电解质的基础进行了简介,并着重对有...     

聚氧乙烯-改性蒙脱石复合材料电性能的研究

用离子交换法对蒙脱石进行有机及无机改性制备了3种改性蒙脱石。采用溶液浇铸法分别对3种改性蒙脱石与聚氧乙烯、LiClO4进行复合制备了聚合物电解质膜。用X射线衍射对改性前后的蒙脱石及部分电解质膜进行了结构表征。采用交流阻抗法对复合型电解质膜的离子电导率进行了测试。结果表明：一定量的改性蒙脱石可以使（PEO）16LiClO4的离子电导率提高几倍到几十倍。改性蒙脱石对基体离子电导率提高程度的不同取决于改性蒙脱石的含量和结构。     

锂离子电池用聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质的研究进展

聚偏氟乙烯—六氟丙烯基微孔聚合物电解质是当前锂离子电池材料的研究热点之一,介绍了聚偏氟乙烯-六氟丙烯基微孔电解质膜的制备方法如萃取法、直接法、静电纺丝法和倒相法,但制备出的微孔聚合物电解质膜存在性能上的缺陷,无机填料的掺杂能有效改善聚合物电解质膜的机械性能和离子电导率,概述了无机填料的种类,并介绍了无机填料的添加方法和改性方法。最后对聚偏氟乙烯—六氟丙烯基聚合物电解质的发展趋势做出了展望。     

提高凝胶电解质电导率的最新研究进展

综述了一种新型功能高分子材料——凝胶电解质近几年来的研究进展.说明了凝胶电解质的类型:固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、复合凝胶聚合物电解质.重点阐述了提高凝胶电解质导电性能的方法.主要包括:采用电导率高和化学稳定性高的锂盐,采用交联、共聚和共混等方法对分子结构进行改性,降低结晶性能,添加增塑剂,添加无机填料等.并预...     

有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

本文以聚环氧乙烯(PEO)为基体,添加无机固态电解质颗粒(LA),通过超声分散法制备出电化学性能优异且具有自支撑柔性的有机无机复合固态电解质膜,并组装扣式电池测试电性能,包括离子电导率、电化学窗口、锂离子迁移数及界面阻抗,得出LA对电解质膜电性能的影响。     

生物质基含硅骨修复复合支架材料的制备、特性及评价

模仿天然骨的精密结构制备有机-无机复合骨修复支架材料已成为骨组织工程发展的重要方向。生物质材料如胶原、明胶、壳聚糖、丝素蛋白等由于具有优良的生物学性能而得到广泛关注。含硅生物活性材料由于具有良好的骨传导性和骨诱导性,成为骨修复支架材料中重要的无机组分。本文主要介绍了粉体复合和原位复合两种骨支架材料组分的复合技术,阐述了冷冻干燥、静电纺丝、仿生矿化以及3D打印等骨支架材料结构的构建策略,着重总结了生物质基含硅骨修复支架材料研究进展,阐明当前骨支架材料制备的难点在于支架材料的力学性能和多孔性结构以及生物降解性能与新骨生成速率之间的匹配性问题,并对骨支架材料的发展进行了展望。     

金属有机框架孔径调控进展

金属有机框架(MOFs)以其可灵活调节的孔道结构、大孔隙率和大比表面积等特点受到广泛关注。设计并构建能够实现目标功能的、具有合适孔径分布的MOFs材料关系到MOFs材料在分离、催化以及质子传导等领域中的应用。综述了MOFs材料孔径的主要调控方法，包括原位合成调控、后合成修饰调控、穿插调控以及辅助合成调控，总结了四种调控方法的特点和不足，并对未来MOFs孔径调控的发展方向进行了展望。     

有机介质体系锂离子电容器

锂离子电容器（lithium ion capacitor，LIC）是一种新型的电化学储能器件，可以填补锂离子电池和超级电容器两者之间的性能空白，是下一代高能量密度超级电容器的前进方向。本文首先介绍了锂离子电容器的储能原理分为电解液消耗机制、锂离子交换机制以及混合机制，并围绕高能量密度的有机介质体系锂离子电容器，着重阐述了各类电容及电池型正负极材料的性质特点、优化方向及其研究现状，指出不同材料的优缺点及改性方法。同时叙述了与产业应用相关的预嵌锂技术、隔膜、电解液以及体系匹配等方面的研究现状，总结归纳了这些部件的研究对于比能量、功率、安全、稳定性等性能的提升。在产业化应用方面，针对锂离子电容器不同于锂离子电池和传统超级电容器的性能指标，总结其在智能物流、起重机电源、机器人电源及轨道交通等方面独特的应用前景。最后展望了电极材料微观结构优化及功能集成、电解液专用化，预嵌锂成本进一步压缩、以及检测及原位表征方法的开发等锂离子电容器未来的发展方向。     

共价有机骨架聚合物功能膜制备方法的研究进展

共价有机骨架聚合物（COFs）是由共价键连接,经热力学可逆聚合形成的有序多孔有机晶态材料,具有比表面积大、孔分布规则可调和可拆剪等特性,其二维或三维COFs功能膜在气体分离、化学传感、催化、药物传输等方面具有广阔的发展前景。COFs膜材料的制备决定膜组成、微规整结构和性能,成为COFs膜功能应用的研究基础和技术关键。本文综述了COFs材料提出以来形成的共混法、原位聚合法、层层堆叠法和界面聚合等制备方法的研究现状,结合各方法优缺点,分析并提出COFs膜制备技术的关键方向和技术要点。为COFs功能膜分子设计、优化和功能化应用提供合理的制备方法,促进高性能COFs功能膜实用化制备方法的形成。     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

麦羟硅钠石/聚合物纳米复合材料研究进展

麦羟硅钠石（magadiite）是一种新型的层状纳米硅酸盐材料,由于其具有制备工艺简单、比表面积大、阳离子交换性能高、吸附性能强、层间膨胀性能好等优点,成为纳米材料提升聚合物性能最具有发展潜力的材料之一。本文主要综述了麦羟硅钠石/聚合物纳米复合材料的常用制备方法及其优缺点,包括聚合物插层法、单体原位插层聚合法、锚固插层聚合法。浅谈了国内外利用3种方法制备的基于聚苯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、尼龙6、聚己内酯和聚甲基丙烯酸甲酯等多种聚合物的麦羟硅钠石/聚合物纳米复合材料,对在纳米复合材料结构中出现界面不相容、麦羟硅钠石分布不均匀的问题提出了解决方法,并阐述了麦羟硅钠石对纳米复合材料结构和性能的影响,最后展望了麦羟硅钠石/聚合物纳米复合材料的发展前景。     

磁响应分离膜研究进展

随着智能材料和纳米技术的发展，具有刺激响应的新型功能膜材料是膜分离技术发展的主要方向之一。磁响应分离膜是一种由磁性颗粒和聚合物高分子混合制备的，可以对磁场刺激产生响应的分离膜。磁响应分离膜兼具膜分离技术的低能耗、高效率等优点和磁性颗粒的磁性响应和催化性能等。磁性颗粒对磁场的响应不仅会影响膜的结构和分离选择性，还会改变膜材料的润湿性以及提高膜抗污染性能。本文从共混法、涂层法、接枝法和原位生长法对磁响应分离膜的制备方法展开论述，介绍了不同制备方法的优缺点及未来发展方向。从调控膜表面润湿性、调控膜抗污染性、调控膜孔径三部分对磁响应分离膜的磁场响应机理进行了详细阐述。并从过滤、吸附、降解、交换分离四方面对磁响应分离膜的应用领域展开论述。最后对磁响应分离膜的发展进行了总结，并对其发展前景进行了展望。     

原位构建富氟SEI的凝胶电解质用于金属锂二次电池

以六氟磷酸锂（LiPF₆）为四氢呋喃的聚合引发剂制备凝胶电解质,同时作为氟源在金属锂负极表面原位构建富含LiF的固态电解质界面层（solid electrolyte interface,SEI）来抑制锂枝晶的生长以及金属锂/电解液之间的副反应。所制备的凝胶电解质具有较高的室温离子电导率（1.33 mS·cm^-1）和较宽的电化学稳定窗口（4.5 V）。原位聚合方式组装金属锂对称电池循环后,锂负极表面没有明显的锂枝晶和被损毁的形貌出现;XPS结果表明锂负极表面生成了富含LiF的SEI。组装的LiFePO₄全电池在1 C的电流密度下,稳定循环400周后仍保持118.7 mAh·g^-1的放电比容量。得益于四氢呋喃在开环聚合反应过程中,促进了LiPF₆分解反应平衡的正向移动,在锂负极表面形成稳定的富含LiF的SEI,能够抑制锂枝晶的生长并防止其被持续性的腐蚀破坏。     

生物炭催化生物质热化学转化利用的研究进展

热化学转化是生物质高值化利用技术中最具前景的技术之一，在此过程中引入催化剂可进一步提高反应速率及目标产物产率。生物炭由于具有较发达的孔隙结构和丰富的含氧官能团，近年来开始被应用于生物质热化学转化。本文简述了生物炭催化相关特性，介绍了生物炭作为催化剂催化生物质热化学转化为高品质生物油、气体燃料及催化焦油脱除的相关研究，总结了生物炭原位催化和非原位催化时的转化机理，讨论了生物炭活性位点作用与失活情况，描述了生物炭作为载体时与负载金属粒子间的相互关系，指出应进一步深化对生物炭催化生物质热化学转化利用机理的系统研究，通过调控生物炭物化结构和活性位点，以实现生物质热化学转化过程中较高的目标产物选择性、稳定性和经济性。     

原位构建富氟SEI的凝胶电解质用于金属锂二次电池

以六氟磷酸锂（LiPF₆）为四氢呋喃的聚合引发剂制备凝胶电解质,同时作为氟源在金属锂负极表面原位构建富含LiF的固态电解质界面层（solid electrolyte interface,SEI）来抑制锂枝晶的生长以及金属锂/电解液之间的副反应。所制备的凝胶电解质具有较高的室温离子电导率（1.33 mS·cm^-1）和较宽的电化学稳定窗口（4.5 V）。原位聚合方式组装金属锂对称电池循环后,锂负极表面没有明显的锂枝晶和被损毁的形貌出现;XPS结果表明锂负极表面生成了富含LiF的SEI。组装的LiFePO₄全电池在1 C的电流密度下,稳定循环400周后仍保持118.7 mAh·g^-1的放电比容量。得益于四氢呋喃在开环聚合反应过程中,促进了LiPF₆分解反应平衡的正向移动,在锂负极表面形成稳定的富含LiF的SEI,能够抑制锂枝晶的生长并防止其被持续性的腐蚀破坏。