面向锂硫电池的高负载量碳硫复合正极材料研究进展

在近20多年的发展过程中,锂离子电池已经越来越接近于其理论能量密度的极限,并且随着化石能源消耗和电动车需求量的增加,锂离子电池已经不能满足于社会的需要,寻找可替代的绿色新能源也变得愈发重要。其中,锂硫电池是最有希望代替锂离子电池,成为下一代电化学储能系统的电池之一。由于硫的无毒性、低成本和高的能量密度等优势,使得锂硫电池吸引了研究者们的广泛关注。硫作为锂硫电池中非常重要的一部分——正极材料,对于电池的循环寿命、循环稳定性、能量密度、库伦效率等方面产生了非常重要的影响。但是锂硫电池中存在的关键问题亦限制了其实际应用,例如硫的导电性差、多硫化物中间体的"穿梭效应"、较低的硫负载量、大的体积膨胀以及复杂的内部反应机理等。为了提高锂硫电池整体的性能,设计具有高的比表面积、优越的导电性以及更多的活性位点的基底材料来负载硫变得越来越重要。为解决这些问题,研究者们设计了各种不同材料来进行硫的负载,例如碳-硫复合材料、金属氧化物-硫复合材料、聚合物-硫复合材料等。其中由于碳材料具有密度低、比表面积大、导电性好、结构多样、易于加工制备和价格低廉等优点,引起了研究者们的广泛关注,因此研究者们相继实现了用一维、二维以及三维等不同结构的碳材料来负载硫,使得锂硫电池的循环寿命、循环稳定性和库伦效率得到了有效的提高。虽然在循环寿命等方面,研究者们做出了很大的贡献,但是硫的负载量却有限,从而导致电池整体的能量密度仍然很低。从商业化的角度来看,电池能量密度的高低才是研究者们关注的重点,因此研究者们在提高其性能的同时,也在不断地提高硫的负载量,以求达到更高的能量密度。本文主要从四个方面进行了相关总结:首先,概述了锂硫电池最新发展状况;其次,概要介绍了锂硫电池中存在的反应机理和阻碍锂硫电池发展的主要问题;再次,重点总结了提高锂硫电池的性能和载硫量方面的研究进展,并简单介绍了面载量、面容量和电解液与硫的比值对电池整体性能的影响;最后,总结和展望了锂硫电池未来可能的发展方向。     

Synthesis of NdCl_3-FeCl_3-Graphite Intercalation Compounds

Graphiteintercalationcompounds(GlC)areaclassofnewtypefunctionalmaterials,whichwillpossiblybewidelyusedinthefuture.Manyscientistspayattentiont0thembecauseoftheirexcellentphysicalandchemica1properties,suchashighelectricalconductivity,highmagneticconductivityandhighcatalyticactivity["'j.Var-iousworkhasbeendoneinmanyc0untriesformanyyearsandgreatprogressinstructureandpropertydevelopmenthasbeen..hi...d[3~7].However,onlyafewinvestigationshavebeenmadeonrareearthchloridesgraphiteintercala-.tionc0mpoun…     

TiO_2纳米颗粒自清洁航空涂料的性能研究

以有机硅改性聚氨酯树脂为主要成膜物质,经氟硅烷进行表面改性后的TiO2纳米颗粒作为无机填料,制备具有自清洁功能的航空涂料。利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)及接触角分析仪对氟硅烷的改性机制进行了分析,讨论了改性TiO2纳米颗粒的用量对涂层疏水性及其力学性能的影响,探讨了表面微观结构和涂层疏水性能之间的关系,并分析了有效改善涂层力学性能的技术途径。结果表明,氟硅烷分子水解后相互联结,在TiO2纳米颗粒表面形成一层氟硅烷分子包覆层,提高了TiO2纳米颗粒的分散性及疏水性。随着氟硅烷改性后的TiO2纳米颗粒添加量逐渐增多,制备的有机涂层表面粗糙度逐渐增大,疏水效果越来越明显。当改性TiO2纳米颗粒的用量为24%时,涂层具有超疏水性,水接触角为151.40°,涂层表面为微纳米双重粗糙结构。通过在基底表面刷涂一层质量分数为5%~15%的硅烷偶联剂(KH-550)乙醇溶液,可以提高涂层的力学性能,达到航空涂料的基本使用要求。     

NdCl3—FeCl3—石墨层间化合物的结构表征及稳定性研究

采用熔盐交换法成功地合成了ＮｄＣｌ３－ＦｅＣｌ３－石墨层间化合物,采用ＸＲＤ技术对其层间结构进行了表征,结果表明所得产物为２,３,４ 阶共存的阶结构,其中３ 阶ＮｄＣｌ３－ＧＩＣ的特征层间距为１６５３．６±２．４ｐｍ 。通过扫描电镜（ＳＥＭ） 观察了其形貌的变化, 同时利用Ｘ射线能谱仪（ＥＤＳ） 测定了各元素的相对含量。分析其插入机制认为, ＦｅＣｌ３ 的存在对ＮｄＣｌ３的插入过程有所影响。同时对其在空气中的稳定性和热稳定性进行了研究。     

Study of NdCl_3-FeCl_3-Graphite Intercalation Compounds by X-Ray Photoelectron Spectroscopy

Ａｓａｎｅｗｃｌａｓｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｎａｎｏｍｅｔｅｒｓｉｚｅ ,ｇｒａｐｈｉｔｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎｃｏｍ ｐｏｕｎｄｓ (ＧＩＣ)ｃｏｎｓｉｓｔｏｆａｌｋａｌｉｍｅｔａｌｓｏｆｌｏｗｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｏｆｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｆｆｉｎｉｔｙ ,ｓｕｃｈａｓｈａｌｏｇｅｎ ,ｈａｌｉｄｅ ,ｉｎｏｒｇａｎｉｃａｎｄｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｅｔｃ[1] .Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ＧＩＣａｔｔｒａｃｔｍｕｃｈａｔｔ…     

Study on RE-Al-Zr-C-N Coating by X-ray Photoelectron Spectroscopy

Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｔｈｅｒｍａｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｒａｒｅｅａｒｔｈｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｍｅｔａｌｓａｎｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｇｒｅａｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ .Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｒａｒｅｅａｒｔｈｓｃｏｕｌｄｂｅｐｅｒｍｅａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｍｅｔａｌｓａｎｄａｌｌｏｙｓ ,ａｎｄｔｈｅｙｇａｔｈｅｒｅｄａｎｄｄｉｆｆｕｓｅｄａｔｇｒａｉｎｂｏｕｎ…     

Investigation on Law of Intercalation of Metal-Ammonia into Graphite by a Microstructural Parameter Method

0moxe-(NH3).,metalsolutioninliqUidammniahasbeenextensivelyusedasachethecalreducingagentinavarietyofsysternsfortheycontainhighlyreactives0lvated.l..t..[lJ.Whenc0ntact1rithgraphitee-(NH,),actSasareducers,andM"+(NH3),s0lvatedmetalcati0n,in-tercalatesintOgraphiteandformsmetal-ammnia-gnphitebiintercalationcomP0tind(MAGBC),whichdiffersfiDmmetalgraphiteintercalationcomPOnd(MGIC)s}vitLhe-sizedundergasphasec0nditioninboththeirstructUreandchemicalproPenies.MAGBCshavesofarbeens}vithe-sizedbyr…     

金属卤化物石墨层间化合物结构与性能研究新进展

金属卤化物石墨层间化合物 (MXGIC)是一种具有广泛应用前景的新型功能材料 ,因其突出的稳定性和优良的物理化学性能而引起了材料界的关注。特别是近年来成为GIC研究的一个热点领域。本文评述了MXGIC的结构、性能的最新研究成果 ,展望了GIC的未来发展方向。