纳米SiO_2复合聚电解质的制备及电化学性能

以聚环氧乙烷/高氯酸锂络合物(PEO/LiClO4)为基体,前驱体正硅酸乙酯(TEOS)在基体中水解缩合原位生成纳米SiO2,制备了PEO/LiClO4/SiO2复合聚电解质膜,采用AFM、DSC和交流阻抗等方法研究了聚电解质膜的表面形貌、热性能和离子电导率。结果表明,原位生成的纳米SiO2粒子,均匀分散于PEO基体中。复合纳米SiO2后聚电解质膜的玻璃化转变温度和结晶度均降低。聚电解质膜的离子导电行为满足Arrhenius方程,并在10%SiO2含量时体系的电导率出现最大值2.6×10-5S/cm(30℃)。以此膜为电解质组装的全固态聚合物锂电池放电电压平稳,初始放电比容量为115mAh·g-1,40次循环后放电容量保持在92mAh·g-1。     

固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

以SiO2、Li2CO3与FeC2O4·2H2O为原料,利用固相法制备出锂离子电池正极材料Li2FeSiO4,并通过X射线衍射,扫描电镜对材料的结构和形貌进行了分析.结果表明,制备出的Li2FeSiO4正极材料,粒度为300～400nm,颗粒分散均匀.在电压1.5～4.8V,室温下用0.1C倍率恒电电流进行充放电测试,Li2FeSiO4正极材料首次充电容量为297mAh/g,放电容量接近170mAh/g,具有良好的电化学性能.     

Y(Ⅲ)/Mg(Ⅱ)复合掺杂非晶态氢氧化镍材料的电化学性能

采用微乳液化学共沉淀法制备出稀土Y(Ⅲ)与Mg(Ⅱ)复合掺杂非晶态氢氧化镍粉体材料。应用XRD、SAED、SEM及Raman测试样品材料的表观形貌及微结构特征,同时研究样品材料电极的电化学性能。结果表明:复合掺杂Y(Ⅲ)/Mg(Ⅱ)的非晶态氢氧化镍粉体微结构缺陷较多,无序性增强,呈不规则的类球形;材料粉体作为MH-Ni电池正极活性物质,在充放电过程中电化学阻抗较小,在以0.2C充放电,终止电压为1.0V的制度下,其放电比容量高达到364.75mAh·g-1,同时放电中值电压较高并稳定于1.276V,1C下其放电比容量可达348.82mAh·g-1,充放电循环50次容量保持率为91.87%,显示出良好的较大倍率放电性能和循环可逆性能。     

Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly富锂正极材料的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成富锂正极材料,900℃煅烧12 h得到产物Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly。X射线衍射光谱(XRD)测试表明,材料均具有层状α-NaFeO2结构;扫描电镜(SEM)观察材料颗粒均匀,粒径达到纳米范围;充放电测试显示,Cl-、Cr3+共掺材料在2~4.8 V电压范围及0.1 C倍率下,20℃时,首次放电比容量达到239.8 mAh·g-1,首次库伦效率为81.2%;55℃时,首次放电比容量和首次库伦效率分别为308.3 mAh·g-1和92.7%。并且40个循环之后在1 C倍率下,材料在20和55℃时放电比容量仍分别达到173.5和207.7 mAh·g-1。     

电沉积制备锡钴碳复合负极材料的结构与性能

采用电沉积法把Sn、Co原子沉积在硬碳颗粒上得到Sn-Co-C复合负极材料,然后球磨。XRD分析表明复合粉体由Sn、Co2C、CoSn2和C组成。电子探针测试表明试样中Sn、Co、C原子分数分别为2.9145%,0.6921%,95.3879%。SEM观察显示,锡钴粒子尺寸为50～100nm,沉积在片状的硬碳颗粒上。试样与锂片组成模拟电池,首次放电比容量为551.5mAh/g,充电比容量为309.4mAh/g。循环50次后放电比容量仍保持在319.6mAh/g,充电比容量保持在281.6mAh/g。交流阻抗测试表明,在第一次放电后形成了固体电解质层膜,但循环一次后消失。     

化学还原-球磨法制备Sn-Co-C锂离子电池负极材料的性能

采用化学还原法得到纳米级Sn-Co粉末,再经过与硬碳粉混合球磨得到Sn-Co-C复合粉体.能谱测试表明,样品Sn、Co、C原子分数分别为3.89%、1.47%、94.64%.SEM观察显示,50～100 nm锡钴微粒附着在片状的硬碳颗粒上.复合粉体与锂片组成模拟电池,首次放电比容量为558.4 mAh/g,首次充电比容量为338.5 mAh/g.30次循环后,放电比容量保持在348.2 mAh/g,保持率为62.4%;充电比容量保持在335.4 mAh/g,保持率为99.1%.充放电比容量较硬碳提高3倍左右.由分析放电曲线可知,第一次放电后在电极表面形成了固体电解质界面膜(SEI)膜,循环一次后该膜消失.     

Zn^2＋掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4性能的影响

以Zn(NO4)2·6H2O为Zn源,蔗糖为C源,对LiFePO4进行了Fe位掺杂和包覆研究.用XRD、交流阻抗方法和恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能.结果表明:包覆掺杂后的材料具有橄榄石型晶体结构.从LiFePO4、LiZn0.01Fe0.09PO4到LiZn0.01Fe0.99PO4/C其电荷转移阻抗逐渐减小,材料的可逆性能逐渐增强.掺杂后的材料初始容量和循环性能都得到明显的改善,在0.1C的倍率下,LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4和LiZn0.041Fe0.99PO4/C首次放电容量分别为93.1mAh·g-1、130.4mAh·g-1和159.2 mAh·g-1.放电倍率提高到0.5C时,LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量仍有137.3 mAh·g-1,其后的70次循环容量衰减仅4.3%.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成与性能研究

以Li2CO3,FeSO4·7H2O、(NH4)2HPO4和Na2EDTA为原料,采用水热法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4,研究了原料混合液pH值对产物形貌和电化学性能的影响.结果表明,在pH=8下合成的样品属于橄榄石结构,0.1C、3.0～4.3V条件下充放电的首次放电比容量为141mAh·g-1,第20次循环的比容量为138mAh·g-1.     

微波法一步合成锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究(英文)

以NH4H2PO4、Li2CO3和V2O5为原料,采用微波法快速合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。考察了微波功率、加热时间及产品中的理论碳含量对材料物理及电化学性能的影响。添加的乙炔黑具有还原剂、微波吸收体及导电剂的多重作用。XRD测试表明采用该法可以获得单相的Li3V2(PO4)3。电化学测试表明含2%C的Li3V2(PO4)3具有较好的充放电性能,充放电电流密度为7mA·g-1时,首次放电比容量为115.7mAh·g-1,20次循环后容量保持率为87.5%。与传统方法相比,微波法具有工艺简单,效率高,经济性好的优点。     

Li2MnSiO4/C复合正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li2MnSiO4/C复合正极材料,并用TG-DTA,XRD和电化学性能测试对材料进行了表征.前驱体的TG-DTA曲线表明,合成Li2MnSiO4时烧结温度应高于500℃.XRD测试表明Li2MnSiO4具有正交结构,对应Pmn21空间群.将Li2MnSiO4/C组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,600℃烧结10h所得样品性能最好,首次放电比容量达到124.2mAh·g-1,为理论比容量的74.5%;循环30次后放电比容量为71.5mAh·g-1.     

阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm²,阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm²,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm²增加到3.75 A/dm²时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm²时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10^‒4 mm³/(N.m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm²时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。     

无机填料对高分子固体电解质与金属铝键合性能的影响

阳极键合技术是一种在MEMS封装技术中常用的一种方法,目前仅可实现玻璃与金属、玻璃与半导体材料的键合;试验采用聚氧乙烯(PEO)为基质,复配少量纳米无机填料,制备出新型的固态复合聚合物电解质作为新的阳极键合材料,通过采用DSC和XRD等分析手段研究PEO与无机填料的相互作用及导电机制,进而探讨聚合物固体电解质作为新型的封装材料在阳极键合应用中的可行性. 结果表明,无机填料的加入有效的抑制了PEO 的结晶,使得键合界面过渡层明显,键合质量良好.     

溶胶-凝胶法制备含氟聚丙烯酸酯/SiO2杂化材料

用酸催化溶胶-凝胶法制得SiO2溶胶,与丙烯酸酯单体原位聚合,制备了含氟聚丙烯酸酯/SiO2杂化材料.通过红外光谱、场发射扫描电镜、X射线光电子能谱对杂化材料的结构、形态及表面化学组成进行了表征,表明SiO2在杂化体系中以Si-O网络的形式存在,并且与有机相之间有良好键合.并研究了SiO2相的形态、分布和界面状况对杂化材料的表面性能、热学性能和力学性能的影响.测试结果证实,随着SiO2含量的增加,杂化材料的疏水性、热稳定性和硬度都逐渐增强,附着力则是先增大后减小.     

Electrochemical and interfacial properties of (PEO)<Subscript>10</Subscript>LiCF<Subscript>3</Subscript>SO<Subscript>3</Subscript>−Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> nanocomposite polymer electrolytes using ball milling

Electrochemical and interfacial properties of (PEO)₁₀LiCF₃SO₃−Al₂O₃ composite polymer electrolytes (CPEs) prepared by either ball milling or stirring are reported. Ball milling was introduced into a slurry preparative technique utilizing PEO, lithium salt and Al₂O₃ powder ranging from 5 to 15 wt.%. The ionic conductivity was increased by ball milling over a range of temperatures. In particular, a significant increase at low temperature below the melting point of crystalline PEO was observed. Interfacial stability between lithium electrode and CPE was significantly improved by the addition of alumina as well as by ball milling. The electrochemical stability window produced by (PEO)₁₀LiCF₃SO₃−Al₂O₃ ball milling was higher than that of stirring, which was about 4.4 V. Charge/discharge performance of Li/CPE/S cells with (PEO)₁₀LiCF₃SO₃−Al₂O₃-12 hr ball milling was superior to that of a pristine polymer electrolyte due to the low interface resistance and high ionic conductivity.     

甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响

以甲醇和水为混合溶剂,KOH、Na2SiO3为电解质,恒电压方式对AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,通过原子吸收分光光度计检测等离子体电解氧化处理后电解液中镁离子含量,研究甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响。结果表明,在等离子体电解氧化过程中,甲醇的加入影响镁合金PEO过程放电特性;随着甲醇浓度的增大,镁离子溶出量逐渐减少,耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀性能均有提高;甲醇的加入能有效降低PEO过程能耗,当溶剂中甲醇浓度为12%(体积分数)时,能耗比未加甲醇时降低42.9%。     

磁控溅射和退火制备ZnO/SiO2复合薄膜

采用射频磁控溅射和退火处理的方法在单晶硅衬底上制备了ZnO/SiO2复合薄膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和接触角测量等测试手段研究溅射气压、溅射功率、氧氩比和退火温度等对复合薄膜成分组成、组织结构及润湿性能的影响。研究表明,复合薄膜中主要有ZnO、SiO2、Zn2SiO4 3种物相,且分别以六方纤锌矿结构、无定形态和硅锌矿型等形式存在。随着溅射和退火工艺的改变,复合薄膜的接触角在41°～146°间变化,组织形态由颗粒状向纳米竹叶状变化。溅射气压0.5 Pa,溅射功率120 W,氧氩比(O2∶Ar)为0∶30,退火温度为700℃的条件下获得具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米组织,该组织呈现出竹叶状,在薄膜表面交错排列形成了无序多空隙的微观形貌,使复合薄膜具有超疏水性,接触角为146°。     

Development and characterization of ionic liquid doped solid polymer electrolyte membranes for better efficiency

Solid polymer electrolyte membranes based on poly(ethylene oxide) (PEO) polymer electrolyte incorporated with low viscosity ionic liquid (IL), 1-ethyl 3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMImTFO^?) have been prepared and used in dye-sensitized solar cell (DSSC) application. Ionic conductivity (σ) measurement shows improvement in σ due to reduced crystallinity and free charge carriers provided by IL which was further affirmed by our differential scanning calorimetry (DSC) and optical microscopy (OM) measurements. Surface feature of films was characterized by scanning electron microscopy (SEM) measurement. The photovoltaic characteristics of the fabricated DSSC are compared with those without IL, in which the low viscosity IL doped solid polymer electrolyte system shows excellent improvement in efficiency.     

熔盐电解CuO/SiO2制备铜硅合金

以质量比为1∶1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,熔融的CaCl2-NaCl为电解液,在槽电压2.8 V、电解温度700℃下,电解5 h制备得到Cu3Si/Si复合物。热力学计算结果表明,在700℃下,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2在SiO2/CaCl2-NaCl电解质/Cu三相反应界面进行电解还原,生成的单质Si与Cu自发进行合金化反应,生成Cu3Si。新生成的Cu3Si合金作为新的导电集流体,推进SiO2的电解反应。电解产物Cu3Si/Si的微观形貌为粒径在0.1~1.9μm之间的多孔颗粒堆积,Si颗粒覆盖在Cu3Si合金颗粒表面。     

Compositions of Composite Polymer-Oxide Coatings on Aluminum from Pyrolytic Gas Chromatography Mass-Spectrometry Data

Data on the composition of the external polymer part of the composite polytetrafluoroethylene (PTFE) oxide coatings obtained on an aluminum substrate by plasma electrolytic oxidation (PEO) within a single stage are presented. The coatings were formed in an aqueous silicate electrolyte with addition of PTFE dispersed powder in a siloxane–acrylate emulsion. It has been established that the external polymer-like layer of the PTFE/PEO coatings does not represent a physical mixture of the siloxane–acrylate copolymer and PTFE particles, but is composed of fragments of them. A partial substitution of fluorine by hydrogen in fluorocarbons contained in the coatings has been revealed. The obtained data are crucial for expanding knowledge on the formation, structure, composition, and properties of the composite polymer-containing oxide coatings formed within a single stage by means of plasma electrolytic oxidation on the valve metal surface.