固态电解质的理论计算与实验研究进展述评

固态电解质是固态电池的核心材料,而当前应用的固态电解质可以分为聚合物、氧化物和硫化物三种体系.在固态电解质的理论计算中,它的研究对象主要是无机固态电解质材料,也就是氧化物固态电解质和硫化物固态电解质.阐述了氧化物和硫化物固态电解质在理论计算和实验研究方面的进展,以期加深对固态电解质传输机理的认识,为开发和设计新型的固态电解质提供思路和参考.最后,对第一性原理计算在开发新型固态电解质方面的应用提出了展望.     

矿物材料在燃料电池质子导体中的研究进展

质子交换膜燃料电池作为能源结构转型的重要载体,其性能、寿命以及成本受到电解质膜发展的制约。相比于传统的聚合物质子交换膜,利用矿物材料制备的无机质子导体成本低廉且性能优异。因此,无机质子导体是理想的电解质材料。然而,无机质子导体同时实现高质子传导性能和化学稳定性是一项极具挑战的任务。本综述详细讨论了质子在电解质中的传导过程、传导机制以及传导机制判定,明确了物质结构与质子传导之间的关系。详细论述了各种具有质子传导性能的无机电解质材料,以及针对各种质子导体本身缺陷而提出的改善措施。氧化物作为无机质子导体的主要类型,其快速发展对推动燃料电池的广泛商业化起着关键作用。因此,本综述最后对氧化物型无机质子导体的发展进行了三个方面的展望:(1)界面工程,研究和优化氧化物界面结构和性质,以提高质子传输速率;(2)多功能复合材料,将氧化物与其他材料相结合,形成复合材料,以实现更好的质子传导性能和致密性;(3)新的低成本烧结技术的开发,通过引入人工智能、开发新型烧结介质等手段降低放电等离子烧结、微波烧结等非常规烧结技术的成本。     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

复合固结体巷式充填全采技术应用研究

针对建下不规则煤层块段开采问题,根据充填控制地表沉陷的原理,提出了高水速凝材料与矸石复合固结体巷式充填全采技术,即首先掘进煤巷,然后充填复合固结体,以多轮置换方式实现充填区域煤炭的全部开采。通过充填体强度测试,研究了复合固结体强度与高水速凝材料水灰比、矸石掺入量、龄期之间的关系。经充填体稳定性需求分析,给出了确定充填体强度的方法。工程应用结果表明,该技术既可有效控制地表沉陷,又可避免矸石升井带来的环境危害,取得了良好的技术经济效果。     

硫化矿浮选的电化学

一、冶金体系中的混合电位机理1.绪论冶金体系中许多重要的反应发生在电子导体和电解质溶液的界面上。从和熔融盐接触的熔融金属到水溶液中的金属硫化物都属于这类体系。反应涉及到电荷在两相间界面上的传递,例如金属的溶解:M→M~(n+)+ne~- (1)每一相中的电荷被同时发生的逆向还原反应     

岩石热流固耦合下细观孔隙结构演化规律及弱化机理

为研究煤炭地下气化开采、高温岩体地热和煤层气等开发的稳定性,揭示固流热耦合条件下岩石的细观参数演化规律,采用固流热耦合万能试验仪对北山花岗岩在高温(100～700℃)、三轴条件下(静水压力25 MPa)进行渗透试验。对试验后的试件进行了细观物理参数(孔体积、孔比表面积、孔数量比例、平均孔吼半径、平均孔径、迂曲度、孔隙率和分形维数)测定。研究结果表明:在固流热耦合试验条件下,花岗岩的孔隙率和分形维数随着温度的升高并非持续增大,在300℃会出现下降的现象;在固流热耦合试验条件下,花岗岩的超微孔(10nm)的细观物理参数值均随着温度的升高出现先减小再增大然后再减小的趋势,其中400℃是拐点,花岗岩的中孔(1000～10000nm)和大孔(10000nm)的细观物理参数值随温度的变化规律与超微孔相比截然相反;当温度大于500℃时,由于花岗岩高温裂化严重,三轴应力对花岗岩会造成较大的损伤。试件细观物理参数随温度的变化率要大于100～300℃时细观物理参数的变化率。试验结果可为高温地下工程岩石的稳定性分析提供理论指导。     

水泥浆浆体稳定性对聚合物缓凝剂使用效果的影响

针对长封固段井固井对领浆稳定性要求较低的现状,为保证固井施工的安全性,利用AMPS/IA两种材料合成二元聚合物缓凝剂,对比其在不同稳定性的水泥浆浆体中的缓凝效果,研究水泥浆浆体稳定性对聚合物缓凝剂使用效果的影响。实验结果表明:水泥浆浆体稳定性会大幅影响水泥浆的稠化时间,稳定性较差的浆体在加入聚合物类缓凝剂进行稠化实验时可以明显地看出在升温过程中稠化曲线在80℃~100℃范围内有明显波动,稠化实验结束,稠化实验浆杯内的水泥石水化反应程度不同,整体强度软硬不一。因此,水泥浆浆体在稳定性较低的情况下不能应用于井底循环温度超过80℃的井眼且水泥浆浆体的稳定性低会降低聚合物缓凝剂的使用效果。     

影响新疆油田滴西油气田尾管固井质量的原因分析及解决方法探讨

新疆油田滴西油气田目前新钻井大部分采用裸眼段尾管固井工艺,由于在尾管固井过程上下环空间隙大小不同,固井水泥浆不能均匀分布,水泥浆候凝过程中失水,容易出现尾管固井水泥浆小循环现象,造成悬挂器及尾管与上层套管重叠段无水泥,并且由于套管与水泥浆胶结不好,导致固井质量差、环空气串和套管抗外挤能力降低等问题。通过对影响尾管固井质量的原因进行分析,针对性地提出了几个解决办法,并对几个解决办法可行性及实施效果进行了探讨。为以后在该区块及其他区块的尾管固井完井施工类似问题的处理提供了参考。     

球形 Si/carbon gel@void@C 复合材料的制备及电化学性能

商业用锂离子电池负极为石墨材料,理论容量较低,不能满足现代社会对锂电池高能量密度的要求。硅因具备高的理论容量、合适的电极电位以及地球丰度高等优势,是新一代锂电池负极材料的候选者。但作为锂电负极,硅在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,且本征电导率较低,限制了其实际应用。利用柠檬酸盐对L-赖氨酸体系改性,强化Fe~(3+)配体的络合效果,获得以碳为包覆层的球形Si/carbon gel@void@C凝胶电极。结果表明,在0.5A/g电流密度下,电极展示出较高的初次充/放电容量(1 828.8/1 508.3mA·h/g)和较高的初始库仑效率(82.47%),300次循环后容量稳定在1 201.3mA·h/g。同时,良好的导电性能使其展现出良好的倍率性能。     

1831在蒙脱石上的吸附及其稳定性研究

以潍坊蒙脱石为原料,研究了十八烷基三甲氯化铵(1831)在蒙脱石上的吸附反应,建立了等温吸附模型,探讨了吸附量随时间和介质pH值的变化及机理,通过脱附反应研究了有机蒙脱石的稳定性。结果表明,Lang-muir吸附等温式和Redlich-Peterson等温吸附式能较好地拟合吸附曲线,利用表面活性剂在固液界面上的吸附公式也得到了较好地拟合。pH值较高有利于季铵盐在蒙脱石上的吸附,80℃的条件下得到的有机蒙脱石稳定性好于30℃。     

废旧锂离子电池正极材料再生技术现状

锂离子电池因具有高能量密度、高功率、低成本、优异的循环性能和较长的循环寿命等优点,已成为大部分可移动设备的储能装置。近年来,废旧锂离子电池的数量不断增加。废旧锂离子电池正极材料的再利用成为当前研究热点。介绍了废旧锂离子电池正极材料再生的研究现状,主要介绍了溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、高温固相法和碳热还原法等再生锂离子电池正极材料的方法,分析了不同方法存在的优缺点,阐述了微波加热技术在废旧锂离子正极材料再生技术中的重要性。对未来废旧锂离子电池正极材料再生技术进行展望,提出了离子交换法再生三元锂离子电池正极材料的方法,以及微波加热技术对制备锂离子电池正极材料的重要性。     

二次锂离子电池电解质研究的进展

综述了二次锂离子电池电解质研究的发展概况，介绍了电解质溶剂，溶质及固体电解质的研究情况，讨论了电解质应具备的性质及发展方向。     

MH-Ni电池的发展与展望

从MH Ni电池原理、材料特性与电池性能的关系角度综述电极材料的研究进展。通过与Cd Ni电池和锂离子电池比较 ,阐述MH Ni电池特点和存在的问题 ,并展望MH Ni电池的发展趋势。     

某废旧电瓶炼铅厂环境污染损害评估研究

废铅酸蓄电池是指正极的活性物质由铅化合物构成,负极由铅构成,电解液由硫酸溶液构成的失去原有功能的蓄电池。废铅蓄电池和废铅蓄电池拆解过程中产生的废铅板、废铅膏和酸液均属于危险废物。废旧铅酸蓄电池的液体内不仅含有腐蚀性的硫酸,而且还含有重金属铅等,未经处置排放会对水体、土壤造成环境污染。以某非法废旧电瓶炼铅厂案件为例,通过文献调查和对基本工艺的研究,结合现场照片、监测报告等,确定该厂必备的基本生产条件和工艺流程,分析废旧电池炼铅过程的污染源、废旧电池炼铅工艺及排污环节,并以钠钙双碱法脱硫工艺投入成本来评估涉案炼铅厂的二氧化硫大气环境损害赔偿数额,以文丘里洗涤器来评估涉案炼铅厂的扬尘大气环境损害赔偿数额,以市场调研法确定了固体废物环境损害数额,并选取合适的方法对土壤和地下水损害进行了确认,以期为相关环境损害案例评估提供参考。     

微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收技术进展

在国际前沿和国家战略性关键金属保护的大背景下, 废旧锂电池正极材料中的高价值材料如镍、钴、锰和锂等的回收利用已成为当前的研究热点。论文概述了锂电池正极废弃物有价金属回收工艺, 介绍了微波技术的原理及在冶金过程中的应用, 重点讨论了微波辅助火法—湿法联合工艺在焙烧还原过程、浸出过程、萃取过程的发展态势, 微波的参与节约了碳热还原时间、提高了金属离子的浸出率以及加快萃取过程的传质速率, 最终实现目标金属的产率和品质的提高。最后, 对未来废旧锂电池回收市场的发展前景进行了展望。      

氧化锌作为锂离子电池负极材料的研究进展

氧化锌作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高(978 mAh/g),来源广,环境友好和价格便宜等优势,是新一代高效环保的锂离子电池负极材料之一。然而氧化锌电极材料固有的电导率较低,不利于电池大电流充放电。并且在循环充放电过程中,易产生枝晶及周期性应力,导致材料体积膨胀或结构损坏,致使电池的循环性能衰减过快,容量保持率低。本文综述了改善氧化锌电化学性能的两种常用的策略：制备不同维度具有纳米结构的氧化锌电极材料;与碳材料、金属单质和金属氧化物等复合制备氧化锌复合电极,并对该类负极材料进一步研究、应用前景予以展望。     

Influence of deposition temperature on ionic conductivity of perovskite (Li0.5 La0.5) TiO3 solid state electrolyte thin film

Thin film microbattery is a promising micropower source for its high energy density and good cell performances, and the application of fast lithium ion conducting solids as electrolytes is thus very important. (Li0.5 La0.5 )TiO3 (LLTO) thin film electrolytes for thin film microbattery were prepared onto Pt/Si substrates using magnetron sputtering. As-deposited LLTO thin films showed amorphous-like phases and when deposition temperature increases the ionic conductivity raises accordingly. The ionic conductivity of LLTO thin film reaches 8. 7 × 10-6 S/cm when the deposition temperature is 400℃, which shows that the LLTO thin films deposited by magnetron sputtering are suitable for application as an electrolyte for thin film microbattery.     

湿法工艺在锂离子电池材料制备中的应用

介绍了湿法工艺在锂离子电池材料(包括正极材料、负极材料、膜电极、电解液、隔膜材料)制备的应用, 指出湿法工艺是锂离子电池材料制备的重要方法。