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1.
目的 在保证膜层耐蚀性能的前提下,降低镁锂合金等离子电解氧化过程中的能量消耗.方法 分别使用常规NaOH-Na2SiO3电解体系与自研的NaOH-Na2SiO3-Na2B4O7-Na3C6H5O7·2H2O(柠檬酸钠)低能耗电解体系,对LA91型镁锂合金进行等离子电解氧化,并探究其放电过程.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、掠入射X射线衍射仪(GIXRD),表征等离子电解氧化膜层的表面形貌、元素组成、物相组成.通过电化学极化曲线、盐雾试验,测试膜层的耐蚀性.结果 使用低能耗体系对镁锂合金进行等离子电解氧化处理,可将膜层的单位体积能耗降低至12.87 kJ/(dm2·μm),节约能耗约50.34%.在两个体系中制备的膜层表面均产生等离子电解氧化的特征性孔洞.低能耗体系膜层孔洞数量较少,但孔洞直径差异较大,孔隙率为14.21%;常规体系膜层孔洞大小均匀,但数量较多,孔隙率为13.93%.两个膜层表面的主要元素均为O、Mg、Na和Si.在低能耗体系中制备的膜层,主要物相为方镁石型MgO,而在常规体系中制备的膜层,物相组成较为复杂.盐雾试验和电化学极化曲线结果显示,在两种体系中进行等离子电解氧化,均能提升镁锂合金的耐蚀性.低能耗等离子氧化处理后,镁锂合金的腐蚀电流密度降低约3个数量级,腐蚀速率降低约2个数量级,自腐蚀电位正移0.261 V,有效地提升了镁锂合金的耐蚀性,并且耐蚀性的提升程度要优于常规体系.结论 使用低能耗体系电解液进行等离子电解氧化,能够形成孔洞特征不同于常规体系的等离子电解氧化膜层.与常规体系下制备的膜层相比,其厚度、孔隙率并无较大差异,但能够在节约较多能耗的情况下制备出耐蚀性能更好的等离子电解氧化膜层. 相似文献
2.
Liting Yang Xiao Li Ke Pei Wenbin You Xianhu Liu Hui Xia Yonggang Wang Renchao Che 《Advanced functional materials》2021,31(35):2103971
Large interfacial resistance plays a dominant role in the performance of all-solid-state lithium-ion batteries. However, the mechanism of interfacial resistance has been under debate. Here, the Li+ transport at the interfacial region is investigated to reveal the origin of the high Li+ transfer impedance in a LiCoO2(LCO)/LiPON/Pt all-solid-state battery. Both an unexpected nanocrystalline layer and a structurally disordered transition layer are discovered to be inherent to the LCO/LiPON interface. Under electrochemical conditions, the nanocrystalline layer with insufficient electrochemical stability leads to the introduction of voids during electrochemical cycles, which is the origin of the high Li+ transfer impedance at solid electrolyte-electrode interfaces. In addition, at relatively low temperatures, the oxygen vacancies migration in the transition layer results in the formation of Co3O4 nanocrystalline layer with nanovoids, which contributes to the high Li+ transfer impedance. This work sheds light on the mechanism for the high interfacial resistance and promotes overcoming the interfacial issues in all-solid-state batteries. 相似文献
3.
Son Ha Daesin Kim Hyung-Kyu Lim Chong Min Koo Seon Joon Kim Young Soo Yun 《Advanced functional materials》2021,31(32):2101261
The positive effects of a lithiophilic substrate on the electrochemical performance of lithium metal anodes are confirmed in several reports, while the understanding of lithiophilic substrate-guided lithium metal nucleation and growth behavior is still insufficient. In this study, the effect of a lithiophilic surface on lithium metal nucleation and growth behaviors is investigated using a large-area Ti3C2Tx MXene substrate with a large number of oxygen and fluorine dual heteroatoms. The use of the MXene substrate results in a high lithium-ion concentration as well as the formation of uniform solid–electrolyte-interface (SEI) layers on the lithiophilic surface. The solid–solid interface (MXene-SEI layer) significantly affects the surface tension of the deposited lithium metal nuclei as well as the nucleation overpotential, resulting in the formation of uniformly dispersed lithium nanoparticles ( ≈ 10–20 nm in diameter) over the entire MXene surface. The primary lithium nanoparticles preferentially coalesce and agglomerate into larger secondary particles while retaining their primary particle shapes. Subsequently, they form close-packed structures, resulting in a dense metal layer composed of particle-by-particle microstructures. This distinctive lithium metal deposition behavior leads to highly reversible cycling performance with high Columbic efficiencies > 99.0% and long cycle lives of over 1000 cycles. 相似文献
4.
Sichen Gu Si-Wei Zhang Junwei Han Yaqian Deng Chong Luo Guangmin Zhou Yanbing He Guodan Wei Feiyu Kang Wei Lv Quan-Hong Yang 《Advanced functional materials》2021,31(28):2102128
Lithium metal anodes (LMAs) are promising for next-generation batteries but have poor compatibility with the widely used carbonate-based electrolytes, which is a major reason for their severe dendrite growth and low Coulombic efficiency (CE). A nitrate additive to the electrolyte is an effective solution, but its low solubility in carbonates is a problem that can be solved using a crown ether, as reported. A rubidium nitrate additive coordinated with 18-crown-6 crown ether stabilizes the LMA in a carbonate electrolyte. The coordination promotes the dissolution of NO3− ions and helps form a dense solid electrolyte interface that is Li3N-rich which guides uniform Li deposition. In addition, the Rb (18-crown-6)+ complexes are adsorbed on the dendrite tips, shielding them from Li deposition on the dendrite tips. A high CE of 97.1% is achieved with a capacity of 1 mAh cm−2 in a half cell, much higher than when using the additive-free electrolyte (92.2%). Such an additive is very compatible with a nickel-rich ternary cathode at a high voltage, and the assembled full battery with a cathode material loading up to 10 mg cm−2 shows an average CE of 99.8% over 200 cycles, indicating a potential for practical use. 相似文献
5.
Shilei Ding Zelong Jiang Jing Gu Hongliang Zhang Jiajia Cai Dongdong Wang 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》2021,15(1):148-155
In this paper,two carbon-coated lithium titanate(LTO-C1 and LTO-C2)composites were synthesized using the ball-milling-assisted calcination method with different carbon precursor addition processes.The physical and electrochemical properties of the as-synthesized negative electrode materials were characterized to investigate the effects of two carbon-coated LTO synthesis processes on the electrochemical performance of LTO.The results show that the LTO-C2 synthesized by using Li2CO3 and TiO2 as the raw materials and sucrose as the carbon source in a one-pot method has less polarization during lithium insertion and extraction,minimal charge transfer impedance value and the best electrochemical performance among all samples.At the current density of 300 mA·h·g-1,the LTO-C2 composite delivers a charge capacity of 126.9 mA·h·g-1,and the reversible capacity after 300 cycles exceeds 121.3 mA·h·g-1 in the voltage range of 1.0–3.0 V.Furthermore,the electrochemical impedance spectra show that LTO-C2 has higher electronic conductivity and lithium diffusion coefficient,which indicates the advantages in electrode kinetics over LTO and LTO-C1.The results clarify the best electrochemical properties of the carbon-coated LTO-C2 composite prepared by the one-pot method. 相似文献
6.
高性能、高安全储能电池的迫切需求加速了橄榄石型高电压正极材料的研究步伐。为了改善高电压磷酸钴锂(LiCoPO4)的综合电化学性能,采用溶剂热法研究了溶剂比、过渡元素(Fe、Mn)单掺杂和双掺杂(掺杂元素总量占10%)对正极材料形貌、尺寸、反位缺陷和电化学性能的影响。结果表明,当溶剂比为2.3时,未掺杂LiCoPO4在0.1C下表现出163.1 mAh·g-1的最高理论比容量;双掺杂LiCo0.9Mn0.05Fe0.05PO4正极材料具有突出的循环性能,在0.5C电流密度下,循环100圈后的容量保持率为78.9%,循环稳定性得到明显改善。 相似文献
7.
常压条件下,实验测定了不同温度(283.15~343.15 K)下吸收制冷/热泵工质对——溴化锂(LiBr)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])和1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐([BMIM][SCN])水溶液的密度、黏度和表面张力,借助线性方程和Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)模型,分别成功关联了密度和黏度实验值。研究结果表明:在相同条件下,溴化锂水溶液的密度大于离子液体水溶液的密度,而前者的黏度小于后者;对表面张力,随着溴化锂含量增加,其水溶液的表面张力值增加,而少量离子液体可使水的表面张力快速下降。根据实验黏度和表面张力分别获得了能量势垒和表面熵/焓,表明各水溶液中分子或离子迁移难易程度遵循[EMIM][OAC] > [BMIM][SCN] > LiBr,表面有序性遵循[BMIM][SCN] > [EMIM][OAC] > LiBr。研究结果可为吸收制冷/热泵工质对及低温余热回收系统的设计和计算提供可靠的数据支撑。 相似文献
8.
9.
黏结剂对电极的性能有着重要的影响。本文设计并制备了一种新型水性聚(乙烯-乙烯醇)-磺酸锂(EVOH-SO3Li,简称ES-Li)电极黏结剂,并对其键接结构及组成进行分析;对其溶解性、电解液稳定性、热稳定性进行测试;对所制电极柔性、微观形貌及电化学性能进行研究。经与聚(乙烯-乙烯醇)(EVOH)及商业的聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂进行对比。结果表明:ES-Li水性黏结剂具有不溶解于电解液,热稳定性良好等优点;ES-Li黏结剂制备负极柔性及微观形貌优良,采用ES-Li作为负极黏结剂的电池在电化学稳定窗口、界面阻抗、首次循环效率、循环及倍率等方面均表现优异,ES-Li负极的首次库仑效率为89.93%,在1C下循环100次的容量保持率为96.93%,且在2C、5C倍率下的循环性能均优于EVOH及PVDF制备的负极,具有应用潜力及商业化前景。 相似文献
10.
依托新颖的表面表征技术开尔文探针力显微镜(KPFM)获悉磷酸铁锂表面势的情况,以期深入研究锂离子在磷酸铁锂表面的动力学行为。研究结果表明,磷酸铁锂薄膜在常温下的功函数为5.38 eV,并且其功函数随着外界温度的上升而呈现出逐渐下降的趋势,在80 ℃时的功函数为4.69 eV。此现象意味着高温状况下的磷酸铁锂具有较好的电子迁移能力。此外,非原位的开尔文探针检测发现不同电压平衡状态下的磷酸铁锂具有不同的表面功函数。充电至4.3 V时,磷酸铁锂功函数为4.91 eV,放电至2.5 V时,功函数稳定在5.01 eV。显然,磷酸铁锂的功函数非常敏感于表面的锂离子脱出量。研究从功函数的新角度探究磷酸铁锂表面的锂离子动力学行为,期望能够为其他储能材料的脱锂过程研究提供参考。 相似文献