LCBO助烧结剂在锂镧锆钽氧电解质烧结中的应用

使用基于Li₂CO₃-Li₃BO₃二元共熔体系的Li_2.3C_0.7B_0.3O₃助烧结剂辅助锂镧锆钽氧(LLZTO)电解质的烧结过程,并使用这种电解质与商业磷酸铁锂正极组装全电池研究其电化学性能。结果表明,LLZTO@LCBO固态电解质具备高离子电导率(5.1×10^-4S/cm)和优异的电化学性能,LiFePO4|LLZTO@LCBO|Li电池能够支持1C倍率下稳定充放电,在0.5C下充放电循环100次后,放电容量为124.6mAh/g,容量保持率为94.7%。     

电纺EVOH磺酸锂/TiO_2聚合物电解质电性能的研究

将纳米二氧化钛加入到EVOH-SO3Li中制备纺丝液,利用高压静电纺丝法制备EVOH-SO3Li/TiO2复合膜。组装扣式电池,测试EVOH-SO3Li/TiO2聚合物电解质的电化学稳定窗口及离子电导率。结果表明:复合薄膜的电化学性能稳定,离子电导率达到0.96×10-3s/cm。     

铝酸锂纳米棒改性固态电解质的制备及电化学性能研究

固态电解质离子电导率低、电化学稳定窗口窄是制约其商业化应用的关键问题。制备了一种铝酸锂(LAO)纳米棒填充聚碳酸亚丙酯(PPC)的复合固体电解质薄膜(LAO-CSE)，并通过扫描电镜、透射电镜、电化学工作站等对LAO纳米棒和复合薄膜的微观结构、电化学性能进行了表征分析。结果表明，加入LAO纳米棒后复合固体电解质膜的离子电导率达到5.0×10^-4 S/cm，电化学稳定窗口大于4.8 V;LAO-CSE应用于固态锂离子电池表现出优异的室温电化学性能，填充8%(质量分数)LAO的NCM622/LAO-CSE/Li固态电池的首次循环放电比容量为180 mA·h/g，在0.5C下循环100次后容量保持率为97.3%。LAO纳米棒的增强效果归因于棒状填料提供了连续的锂离子传输路径。该LAO-CSE复合固态电解质有望在高压固态锂电池中得到广泛应用。     

柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纤维膜的制备及电化学性能研究

利用静电纺丝技术结合水热法制备了一种柔性TiO_2@CNFs@SnS_2复合纳米纤维薄膜。超薄的SnS_2纳米片生长在TiO_2的碳纳米纤维上形成分层独特的柔性纤维薄膜,其作为锂离子电池的负极材料具备优异的电化学性能,在0.2 A/g的电流密度下充放电循环300次,可逆容量能保持在400 m A·h/g左右。此外,该电极也表现出优异的倍率性能,即使在2 A/g电流密度下循环300圈可逆容量仍达100 m A·h/g以上。     

锂离子电池用增强型凝胶聚合物电解质

用相转移法制备无纺布增强型聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物电解质,用扫描电子显微镜和循环伏安对所制聚合物膜性能进行表征,用充放电实验和交流阻抗测试聚合物电池的电化学性质。结果表明：无纺布增强后的聚合物电解质电化学稳定窗口超过5.0 V,室温离子电导率达到2.3 mS/cm,机械强度大幅度提高,以此制备的聚合物电池阻抗降低,充放电时界面阻抗稳定,循环性能得以提高。     

固态无机电解质Li7La3Zr2O12的改性研究进展

作为一种固态无机电解质材料,石榴石型立方相Li₇La₃Zr₂O₁₂具有较高的室温锂离子电导率、较宽的电化学窗口和优良的热稳定性等特点,是高安全性、高能量密度固态锂离子电池实现商业化应用的关键。阐述了Li₇La₃Zr₂O₁₂的晶体结构与锂传导机理,综述了元素掺杂、聚合物电解质复合、烧结助剂引入、表面包覆或修饰等方式对Li₇La₃Zr₂O₁₂的物相结构稳定性、界面阻抗与相容性、烧结活性、离子电导率等进行改性的最新研究进展。最后,针对Li₇La₃Zr₂O₁₂在产业化应用中所面临的障碍与挑战,提出了制备新工艺的开发、离子电导率的多重改性以及柔性复合电解质膜的结构设计与优化等应对策略,为推动高性能固态锂离子电池的发展提供依据。     

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。     

LLZTO复合PVDF-HFP基高盐聚合物固态电解质的制备及性能研究

本研究以钽掺杂锂镧锆氧(LLZTO)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)及双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)等作为原料,使用刮涂法制得一种高盐聚合物固态电解质(LSE)。采用X射线衍射仪(XRD)、交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、恒压极化法等手段对高盐聚合物固态电解质进行表征和测试。研究发现,在室温条件下,LLZTO含量为20%(质量分数)的LSE_0.20离子电导率可达到4.5×10^-4 S/cm,锂离子迁移数为0.48,电化学窗口可达到4.65 V。组装为LiFePO₄/LSE_0.20/Li全固态电池后,在室温条件下以0.2C充放电,电池的首次放电比容量为156.85 mAh/g。在50次充放电循环后,该电解质的放电比容量仅下降约3%,高达152.34 mAh/g,容量保持率可达到97%。     

电解液添加NaBO2对镍氢电池性能的影响

电解液是镍氢电池最主要的组成部分，其组成、用量对电池性能有重要影响。研究了电解液添加不同用量NaBO₂对镍氢电池性能的影响，结果表明，添加NaBO₂在高温下可以增加电池的低倍率充放电容量；在70℃、0.2 C循环充放电条件下，可以降低电池容量损失，电压、电阻等更加稳定；但添加NaBO₂会降低电池倍充性能。     

紫外光交联法制备全固态聚合物电解质

制约全固态聚合物电解质开发应用的瓶颈在于如何同时实现高离子电导率与高机械强度。采用可逆加成断裂链转移（RAFT）溶液聚合技术,以3-环己烯-1-亚甲基丙烯酸酯（CEA）为后交联单体,聚乙二醇甲醚丙烯酸酯（PEGMA）为导离子单体,制备了不同链结构的全固态聚合物电解质,再通过硫醇-烯烃之间的“点击化学”反应形成化学交联网络结构。所制备的三嵌段共聚物电解质具有独立的导离子中间嵌段,且交联单体位于分子链两端,从而能够同时满足离子电导率与机械强度的要求。该三嵌段共聚物电解质在60℃下的离子电导率为6.13×10^-5 S/cm,并应用于磷酸亚铁锂/锂（LiFePO₄/Li）全固态电池。所得电池在0.5 C下循环130圈后,放电比容量为139.1 mAh/g,容量保持率为97.8%,库仑效率高于99.0%,显示出良好的电化学性能。     

静电纺丝法制备碳包覆分级多孔Na3V2(PO4)3/C纳米纤维及电化学性能研究

Na₃V₂(PO₄)₃具有稳定的高共价三维骨架和高钠离子电导率，能够满足高性能钠离子电池正极材料的大多数要求。然而，聚阴离子基团的宽带隙特性导致其电子导电率低，极大地限制了其倍率性能。针对此问题，本工作通过静电纺丝法对Na₃V₂(PO₄)₃进行碳包覆和纳米化改性，制备出具有分级多孔结构的复合纳米纤维。研究发现，热处理的时间是构建稳定碳结构框架及控制纳米颗粒在纤维内部的尺寸和分散的关键因素。碳化时间为4 h制备的复合纳米纤维由均匀直径的200 nm左右纤维组成，表面有丰富的孔洞，Na₃V₂(PO₄)₃颗粒被纤维包裹在内部。该复合纤维表现出优异的电化学性能：在1 C倍率下，初始放电比容量为95.5 mAh g^-1,600次循环后，容量保持率为83.4%；在50和100 C的高倍率下，其放电比容量也能分别高达4...     

聚合物及离子液体电解质在锂二次电池中的应用

系统地介绍了锂离子二次电池电解质,特别是聚合物电解质及离子液体电解质的应用研究现状。开发具有高能量密度、稳定的充放电性能、循环寿命长、可塑性、高安全性与低成本的锂离子电池是当前的研究热点。离子液体具有较高的离子电导率、宽电化窗口,且无蒸汽压,而聚合物具有良好的机械加工性能。二者的结合将为锂离子电池电解质的研究提供了新的开发思路。     

蚕丝/聚氧化乙烯复合固态聚合物电解质

以天然蚕丝为骨架支撑材料,将聚氧化乙烯(PEO)和锂盐溶液浇铸在蚕丝上干燥成膜,制备得到蚕丝/PEO复合固态聚合物电解质(Silk-PEO-SPE)。通过FTIR、电子拉力机、同步热分析仪、电化学窗口测试、电导率测试对固态聚合物电解质进行了结构和性能表征,并以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极组装全固态电池,测试了电池的充放电性能。结果表明,与传统PEO固态聚合物电解质相比,复合固态聚合物具有较好的机械强度(达到10 MPa)和优异的电化学窗口(达到4.6 V),以该电解质组装的全固态锂电池在60℃、1 C电流密度下放电比容量达到113 mA·h/g,循环100次容量保持率达到97%,显示出较优异的循环稳定性。     

Li3PO4掺杂的Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2锂离子电池正极材料的流变相法合成及电化学性能表征

采用氢氧化物共沉淀法制备了锂离子电池正极材料前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)(OH)₂,并用流变相反应法合成了Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池正极材料。运用X射线粉末衍射和恒电流充放电对产物进行了结构和电化学性能的表征,结果表明Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂具有标准的层状α-NaFeO₂结构,样品为1 μm左右的片状一次颗粒聚集而成的类球形二次颗粒。掺杂1%(质量分数)Li₃PO₄的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池在0.1C的倍率下首次放电比容量达到188.6 mA·h·g^-1(2.2～4.6 V vs Li⁺/Li),30次循环后容量保持率为 92.9%。循环伏安、交流阻抗测试表明Li₃PO₄的掺杂可减少充放电过程中电解液和电极之间的电荷传递电阻和锂离子扩散电阻,减小极化作用,从而提升了Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂材料的电化学性能。     

电化学沉积制备V2O5薄膜电极的表面结构及储钠性能

以含有CTAB的V₂O₅溶胶为电解液,采用电沉积法在不锈钢基体上沉积V₂O₅薄膜前体,经300℃烧结处理后制备了无黏结剂和导电剂的V₂O₅纳米薄膜电极。XRD测试表明该方法制备的V₂O₅薄膜是含水相的V₂O₅·nH₂O,与未添加CTAB制备的薄膜相比,其层间距明显变大。FESEM和AFM测试发现CTAB辅助电沉积制备的V₂O₅薄膜具有粗糙多孔的表面形貌;XPS测试表明CTAB辅助电沉积制备的V₂O₅薄膜中含有更多的低价钒离子（V⁴⁺）。电化学测试发现该方法制备的V₂O₅薄膜具有优异的嵌/脱Na⁺循环稳定性;与未添加CTAB制备的薄膜相比,CTAB辅助电沉积制备的V₂O₅薄膜具有更好的电化学反应可逆性、更强Na⁺扩散性能和更高的储钠比容量,是一种非常有应用前景的钠离子电池正极材料。     

取向多孔Fe3O4/C复合纳米纤维膜制备与储锂性能研究

Fe₃O₄/C复合材料是一类有潜力的锂离子电池负极材料，但是其较低的电导率和显著的体积效应导致循环稳定性不够理想。采用静电纺丝技术，以乙酰丙酮铁和聚丙烯腈(PAN)为前驱体制备Fe₃O₄/C复合纳米纤维自支撑电极，通过在纺丝液中添加聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)引入孔隙缓解体积效应，通过高速收丝技术形成取向纤维膜以提高自支撑电极导电性。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、热重分析仪(TG)、X射线光电子能谱仪(XPS)、比表面积测试仪(BET)和电池测试系统，对所制备的电极材料的形貌结构和电化学性能进行表征。研究表明：PMMA的引入显著增加了中孔和大孔数量，高速收丝下纤维排列更加有序。孔隙的增加显著提高了Fe₃O₄/C复合纳米纤维膜的比容、倍率性能和循环稳定性。所得的取向多孔Fe₃O₄/C复合纳米纤维膜具有710 mAh/g的高可逆容量，在1.0 A/g电流密度下经过500次循环后依然...     

锂氧电池LATP固态电解质的制备及性能

采用Pechini法制备了钠超离子导体(NASCION)型Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)固态电解质,并将其应用于锂氧电池。通过XRD以及SEM表征了LATP的结构及形貌。结果显示:所制备的LATP电解质晶粒粒径均匀,致密度高。使用电化学阻抗谱评价了LATP固态电解质的离子电导率,并通过充放电测试考察了使用固态电解质的锂氧电池的充放电性能。结果表明:所制备的LATP具有较高的锂离子电导率,30℃时LATP的离子电导率为1.1×10–4 S/cm;LATP可以有效地降低锂氧电池在放电及充电过程中的副反应,提高锂氧电池的充放电循环性能。     

一维/二维PANI/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺和氯化铵为前驱体通过热共聚合法制备出多孔g-C₃N₄纳米片，原位聚合法制备出一维纳米纤维PANI与多孔g-C₃N₄纳米片(PANI/g-C₃N₄)复合材料。一维纳米纤维PANI具有优异电荷传输性能和良好的可见光响应，可以弥补g-C₃N₄光生电子对快速复合和可见光响应不足的缺点。多孔g-C₃N₄纳米片可以提供更多反应活性位点，同时还可以缩短光生电荷从材料内部到表面的传输距离，抑制光生载流子复合，从而提高材料光催化活性。5PANI/g-C₃N₄在180 min罗丹明B去除率达83%，经过3次循环后，对罗丹明B去除率仍保持83%，显现出优异光催化活性和稳定性。     

高分散SiO2/石油沥青基多孔碳用于锂离子电池负极

二氧化硅(SiO₂)作为锂离子电池负极材料具有理论容量高、放电电位低、成本较低等特点，但存在导电性差、充放电过程体积膨胀严重以及容量衰减过快等问题。以石油沥青为碳源，利用硅烷偶联剂KH-540对纳米α-Fe₂O₃模板剂进行表面化学包覆，然后将硅源修饰模板剂与碳源混合，经碳化、酸洗等步骤得到高分散SiO₂/石油沥青基多孔碳(SiO₂/PC)。所得SiO₂/PC作为锂离子电池负极材料，在1 A·g^-1电流密度下，循环900圈后仍具有640 mA·h·g^-1的高可逆比容量。研究结果表明，高度纳米化的SiO₂在高温碳化过程原位生成，紧密牢固地负载于多孔碳表面，提高了其导电性，同时能够有效缓解SiO₂在充放电过程中的体积膨胀，抑制SiO₂的团聚或粉化，从而表现出优异的电化学性能。     

KMn8O16纳米纤维微球及其水系锌离子电池性能研究

电池在充放电过程中，锰基材料会发生材料体积膨胀、锰的溶解、锌的腐蚀以及水的分解等副反应，从而减少电池使用寿命。为抑制二氧化锰体积膨胀，通过一步水热反应合成了由纳米纤维组成的微球嵌钾化合物(KMn₈O₁₆)。结果表明，在3 mol/L ZnSO₄和0.1 mol/L MnSO₄组成的电解液中加入40%（体积分数）的乙二醇（EG）,能一定程度上抑制析氢副反应，同时，EG可以作为低温电解液使用。KMn₈O₁₆纳米纤维微球作为锌离子电池正极材料表现出优异的倍率性能和高的比容量。电流密度为200 mA/g时，经过100次循环，容量约为200 mA·h/g,即使在1 000 mA/g大电流密度下循环200次，容量仍能达到150 mA·h/g。