金属预置层后硒化法制备CIGS薄膜的研究进展

系统综述了国内外采用金属预置层后硒化法制备Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜的研究进展,重点从预置层制备过程中靶材的选择、叠层方式以及后硒化过程中硒源种类和硒化方式的选择等几个方面对各种工艺的优点、存在的问题和可能的解决方案进行讨论,并对金属预置层后硒化法的发展前景和趋势进行了展望。     

锂金属负极中抑制锂枝晶生长的研究进展

不受控的锂枝晶生长限制了锂金属负极在二次电池中的应用.金属锂和电解液之间的SEI膜的形态、电极本身的热力学和动力学性能以及电流密度都是影响锂枝晶生长的重要因素.根据影响锂枝晶生长的不同因素,不同策略被提出用来抑制锂枝晶生长,主要有优化SEI膜、采用固态电解质、结构化复合锂金属负极等.综述了这些策略发展过程,讨论了不同类型的策略的优点以及存在的缺陷,展望了抑制锂金属负极锂枝晶生长的存在前景的策略方向.     

设计和建造人工固体电解质界面膜实现锂金属阳极无枝晶形态

锂金属与电解质自发反应形成的固体电解质界面膜在成分和形态上的不均匀是诱导锂枝晶生长的重要因素,为了解决这个问题,本文设计和建造由聚偏二氟乙烯和Li7La3Zr2O12组成的人工固体电解质界面膜,该膜具有稳定的、均匀的成分和形态,可以为电极和电解液的固液界面建立均匀的电场,从而诱导锂均匀的成核和生长,无机纳米颗粒Li7La3Zr2O12具有良好的Li+传输性能,并且可以减缓聚偏二氟乙烯的结晶,稳定聚偏二氟乙烯的化学形态,聚偏二氟乙烯具有良好的机械性能,可以适应锂金属阳极在循环中体积的变化.利用该保护膜,在Li与LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)组成的全电池在恒流测试中表现出稳定的放电容量保持率和库伦效率.     

电化学模板法制备多晶Ni纳米线有序阵列

采用两种简化的电化学模板(自制的多孔阳极氧化铝膜直接作为模板和铜箔复合的商品AAO模板)法制备了长度在微米级,直径为50和200 nm的Ni纳米线阵列.XRD及扫描电子显微镜(SEM)分析表明制备出的Ni纳米线具有面心立方结构且排列规则.上述两种简化的模板法工艺也可用于制备其他金属、合金等的有序纳米线阵列.     

固化工艺对银导电胶导电性能的影响

以微米银粉为导电填料、环氧树脂(EP)为基体,制备了银导电胶。研究了固化条件和后固化热处理对银胶导电性能和微观结构的影响。结果表明:当固化温度为150℃时,银胶固化18 min时出现电阻,固化63 min时体积电阻率降至8.33×10-4Ω·cm;当固化温度为180℃时,银胶固化5 min时出现电阻,固化30 min时体积电阻率降至7.51×10-4Ω·cm。低温长时间固化有利于提高银胶的导电性能,高固化温度有利于提高低银粉含量银胶的导电性能,后固化热处理对已固化完全样品的导电性能和微观结构影响不大。     

导电胶在材料学方面的研究进展

介绍了导电胶(ECAs)的特点、组成及其分类,主要综述了ECAs的树脂基体改进以及导电填料的多样化、复合化和纳米化研究进展。最后对ECAs的未来发展方向进行了展望。     

薄膜锂离子电池关键电极材料的研究

进入21世纪以来,以智能卡和电子标签为代表的便携式及微型化电子产品逐渐步入普通家庭生活。在军事科技领域,微型飞行器、航天器和机器人等微型系统也从早期的概念研究逐渐过渡到应用研究阶段。开发与这些微型器件和系统相匹配的特种供电单元迫在眉睫,预计具有较     

固态离子学的新应用

固态离子学是研究固体中快离子输运规律及其应用的科学。它是上世纪70年代发展起来的一门新兴学科, 重点研究具有快离子传导特性的固体电解质材料以及具有离子/电子混合传导特性的电极材料。近年来, 固体离子及混合导电化合物在二次电池、燃料电池、传感器、超级电容器、电色器件、太阳能电池等方面的应用取得了突破性进展, 锂离子电池在各种电子器件中的大规模应用及其新材料体系的发现[1-2]、钠硫电池在大规模储能应用中的领先地位、ZEBRA电池在储能市场上的崛起、固体氧传感器在市场上的稳步发展以及SOFC逐步迈进市场成为固态离子学领域一个个闪光点, 极大地促进了新能源利用、电动汽车开发以及智能电网建设等重大任务的实施, 多领域的科学家和工程技术人员投身到固态离子学的研究中。
　　在众多的新能源技术研究方向中, 高比能量二次电池的研究是当前热点, 也是目前电动汽车开发和智能电网建设公认的瓶颈技术。近几年, 金属电极电池技术的发展使人们对二次电池的未来充满了信心。以金属为负极的二次电池得益于金属电极本身极高的比容量。金属负极主要以碱金属锂、钠和碱土金属镁为代表, 其中锂的重量和体积比容量分别高达3860 mAh/g和2062 mAh/cm3, 远高于目前商业化的碳类负极材料, 成为未来高比能量二次电池的目标。近期, 以金属锂负极活性材料的锂硫电池和锂空气电池的研究在国内外如火如荼, 并不断取得进展。
　　这些电池不仅具有高比能量的特点, 更有价格低廉的绝对优势, 同时也存在尚需改进之处。(1)在锂硫电池方面, 美国Sion Power公司利用PolyPlus公司的锂负极保护膜技术, 有望实现锂硫电池能量密度500 Wh/kg及循环500次的目标[3]。就在近期, 英国Oxis Energy公司报道其研制的200 Wh/kg的锂硫电池预计循环1700~1800次后的容量维持率仍达80%, 该公司计划明年早些时候实现量产[4], 这无疑是对锂硫电池的有力推动。国内有众多研究锂硫电池的机构, 如防化研究院、国防科技大学、北京理工大学、上海硅酸盐研究所、南开大学等均研制了软包装锂硫电池[5]。上海硅酸盐研究所研制的硫电极在2C倍率下循环500次后比容量达到900 mAh/g以上。不过目前看来, 锂硫电池虽然前景良好, 但要在市场上展现其价值尚需开展很多工作。(2)在锂空气电池方面, 针对电解质隔膜、催化剂、载体等核心材料有大量的文献报道, 通过无碳电极设计以及基于LATP锂离子固体电解质的电池设计, 很好地改进了锂空气电池的基本性能[6-8], 但离实际应用还差距甚远, 其电池反应机理方面尚存在争议, 电池技术还没有取得公认的突破。然而, 以锂空气电池为代表的金属空气电池由于其极高的比能量仍是未来电动汽车无法抗拒的追逐目标。
　　金属负极电池的开发在很大程度上取决于固体电解质新体系和新型电极材料的开发, 固态离子学成为高比能量二次电池研究与开发必须掌握的一门重要的科学, 无论是已经获得规模化应用的LiCoO2和LiFePO4等锂离子电池正极材料, Na-β/β″-Al2O3、ZrO2等离子导体, 还是新近突破的Li10GeP2S12和Li7La3Zr2O12[1-2]等锂离子导体新体系, 都为实现锂金属电池新的突破以及锂电池的全固体化、从而从根本上解决锂离子电池的安全性问题奠定了坚实的基础。正因为如此, 锂离子电池的企业界也在大力拓展市场的同时, 不断关注新型二次电池以及固态离子学的进展, 仅以我国两年一届的全国固态离子学学术会议为例, 其规模也从1980年的数十人发展到2012年第16届全国会议的与会代表400余人, 其中近20%代表来自电池与材料企业。可以说, 未来固态离子学将越来越发挥其重要作用, 为新能源技术的发展保驾护航。     

化学蚀刻法制备纳米硅线作为高能锂离子电池的负极

采用金属催化剂诱导化学蚀刻法首先在单晶硅片上制备出具有高长径比的纳米硅线阵列, 然后通过超声振荡法将硅线阵列破碎为纳米硅线粉体, 最后将其作为锂离子电池的负极材料, 系统研究了金属银催化剂制备过程和各向异性化学蚀刻过程对硅片表面形貌特征的影响, 发现银催化剂在蚀刻过程出现溶解/再沉积现象。通过优化AgNO₃、HF、H₂O₂等试剂的浓度, 在大面积范围内得到了高长径比的纳米硅线阵列。借助超声波的作用将硅线从硅片上切割下来, 制备成纳米硅线负极进行了充放电循环测试, 观察到标准的硅锂合金/去合金化反应平台, 前五次循环的比容量均超过1800 mAh/g。     

纳米银线柔性透明导电薄膜研究进展

随着时代的发展,柔性电子产品的应用越来越广。柔性透明导电薄膜是柔性电子器件中的重要组成部分,由于氧化铟锡并不适合应用到柔性电子器件中,寻找新一代材料引起了研究者的广泛关注。纳米银线作为一种新型的纳米材料,在纳米尺度上有很多新奇的性能,其优良的导电性及良好的光学性能被认为是替代氧化铟锡的最佳材料。本文主要综述了纳米银线柔性导电薄膜的研究进展,主要包括纳米银线导电油墨的物化性能、纳米银线柔性透明导电薄膜的常用制备方法以及主要应用领域。此外,还结合国内外纳米银线柔性透明导电膜的研究现状,指出该研究方向仍存在的一些挑战。