高锂盐含量聚氨酯基固态电解质的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇和一缩二乙二醇为原料,合成硬段质量分数为30%的聚碳酸酯型聚氨酯(PCPU),将合成的聚氨酯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)复合制得不同锂盐质量分数的固态聚合物电解质(SPE)。通过红外光谱分析了聚氨酯结构,采用TG、DSC测试了聚氨酯及电解质的热学性能,并采用交流阻抗、线性扫描伏安测试探究了不同LiTFSI质量分数对电解质电化学性能的影响。结果表明,随着LiTFSI质量分数的增加,聚氨酯基固态聚合物电解质的室温离子电导率呈现先增大后减小再增大的趋势,当锂盐质量分数为70%时,制备的电解质离子电导率达到最大值(1.28×10~(–8)S/cm),以此固态电解质与LiFePO4正极组装的固态电池在60℃、0.2 C电流密度时放电比容量为153 mA·h/g,循环100次容量保持率为84%。     

一维薄水铝石制备高Na-β″-Al2O3相相含量电解质材料

以水热合成的一维γ-AlOOH为原料,采用固相反应法制备了具有高Na-β"-Al_2O_3相相含量的电解质材料,研究了前驱体形貌及烧结制度对Na-β"-Al_2O_3材料的影响。结果表明:γ-AlOOH经预烧后的产物形貌为一维棒状形貌,良好的拓扑继承γ-AlOOH前驱体的一维形貌,经高温固相反应形成Na-β"-Al_2O_3相后无法进一步继承前驱体的一维结构,得到具有层片状结构的Na-β"-Al_2O_3材料。预烧可以提高β"-Al_2O_3相含量,当预烧温度为1 100℃时,β"-Al_2O_3相含量达95.7%,300℃时的电导率为0.017 S?cm~(–1)。     

La_2O_3掺杂对Na-β″(β)-Al_2O_3固体电解质电导率的影响

以分析纯Al_2O_3、Na2CO3、Li2CO3为原料,加入少量La_2O_3,采用无压埋烧方式,制备Na-β″(β)-Al_2O_3固体电解质。通过XRD、SEM、DH7000型电化学工作站等表征测试手段,研究La_2O_3添加量对电解质相组成、微观结构、电导率、活化能的影响。结果表明,适量的La_2O_3掺杂可以起到促进β"-Al_2O_3相晶体发育、改善材料的微观形貌、提高固体电解质材料的电导率的作用;当La_2O_3掺杂量为0.5 wt%时,样品的电导率最高,300℃下的电导率从未掺杂样品的0.0152 S·cm~(-1)提高到0.0235 S·cm~(-1),电导活化能由未掺杂样品的0.1481 eV降低至0.1213 eV。     

应用钠/钠β—氧化铝电极测量钠汞齐中的低钠含量

钠—β氧化铝(Na_2O·11Al_2O_3)是近年来发展起来的一种固体电解质陶瓷新材料,这种材料具有优良的钠离子传导性和电子绝缘性,其电子迁移数<10~(-8)。因而可用其制作各种电化学器件,例如用作Na—S电池、电解制碱(高纯度固碱)、提纯金属钠(99.999％)的固体电解质隔膜及用于测定热力学和动力学参数的固体电解质电池。最近,西德专利报导了NaxHg1—x/β—AI_2O_3钠分析探头用于氯碱工业水银法制碱中钠含量的测定。本工作研究了Na/β—AI_2O_3/NaxHg1—x电池电动势与浓     

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。     

聚合物基镁离子固态电解质的研究进展Q

镁离子电池因其比容量高、资源丰富、环境友好、安全性高(无枝晶)等优势,在储能电池领域脱颖而出.然而,镁金属负极在液态电解质中易钝化,导致其电化学性能不佳.因此,开发高效适用的固态电解质对实现高性能、实用化镁离子电池至关重要.聚合物电解质具有优异的机械稳定性、电化学稳定性、热稳定性且离子电导率高、成本低.但镁离子较高的电荷密度和较强的溶剂化作用限制了其在固态电解质中的解离与扩散.从纯固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、复合聚合物电解质3个方面综述了国内外聚合物基镁离子固态电解质的离子电导率对解决镁金属负极钝化效应的贡献及其应用研究进展,指出聚合物基镁离子固态电解质当前面临的挑战并对其研究方向进行了建议和展望.     

苯酐改性聚氨酯基固态电解质的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚对苯二甲酸-3-甲基-1,5-戊二醇酯二醇(TPA-1000)、聚乙二醇(PEG-2000)、一缩二乙二醇(DEG)为主要原料合成了系列热塑性聚氨酯弹性体,然后加入占体系质量分数20%的锂盐,制备了不同的苯酐改性聚氨酯基固态聚合物电解质(SPE),研究了TPA-1000的加入量对SPE的影响。利用FTIR、DSC、TGA等对SPE的性能进行表征。结果表明:随着TPA-1000质量分数的减少,固态聚合物电解质的耐热性增加,玻璃化转变温度(Tg)减小。其离子电导率与温度的关系符合Arrhenius方程,在80℃时,电化学窗口达到4.0 V以上。以m(TPA-1000)∶m(PEG-2000)=1∶2制备的固态聚合物电解质(SPE4)综合性能最佳,拉伸强度为1.87 MPa,电导率为2.15×10-4 S/cm、电化学窗口为4.3 V。SPE4组装的固态电池在80℃、0.2 C放电比容量为150 mA·h/g。     

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。     

g-C3N4增强聚氧化乙烯-聚己内酯共混钠离子固态电解质电化学性能

采用溶液浇筑法结合热压法制备了复合固态电解质,将Na-β-Al2O3和g-C3N4无机颗粒加入到聚氧化乙烯和聚己内酯共混聚合物中得到复合电解质,结合物相表征和电化学测试研究了复合电解质性能.通过优化各组分特别是g-C3N4的质量比例,聚合物复合电解质获得了在室温下较高的离子电导率、宽的电化学稳定窗口以及较好的抑制钠枝晶...     

NASICON型钠离子导体固态电解质研究进展

地球上有限的锂资源以及传统液态电解质的安全性问题使得开发全固态钠离子电池势在必行。钠离子固态电解质作为全固态钠电池的核心部件，对提高电池的安全性和电化学性能具有极其重要的作用。NASICON型固态电解质Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂(0≤x≤3)因其独特的3D开放微观结构、化学/热稳定性好等优点而受到广泛关注，近几年在材料开发和性能优化方面取得长足进步。为了更好地了解该类材料的研发进展和最新动态，本文综述了近年来Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂在晶体结构、离子传输机制、粉末制备方法以及电解质片烧结方法等关键特性方面的研究进展，深入分析了Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂目前面临的挑战：离子电导率较低和电极–电解质界面接触差2大问题，重点介绍了其针对性...     

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。     

烧结Caβ~〃-Al_2O_3固体电解质性质的研究

采用直接烧结法制备了Caβ~(?)-Al_2O_3固体电解质。为了与用离子交换法从Naβ~(?)-Al_2O_3得到的Caβ~(?)-Al_2O_3比较,采用交流阻抗谱图法测定了576—1028K的离子电导率及电导活化能;用Wagner非对称极化技术测定了834—920K的电子电导及电导活化能。最后由所测数据计算了离子迁移数。 实验结果表明,直接合成的多晶Caβ~(?)-Al_2O_3,同用离子交换法制成的多晶Caβ~(?)-Al_2O_3一样,具有优良的性能。本测量结果为多晶Caβ~(?)-Al_2O_3的应用提供了必要的数据。     

电子探针对β-Al_2O_3固体电解质中钠沉积现象的研究

本文用电子探针分析仪以不同加速电压发射的稳定电子束流定点注入和定域扫描β-Al_2O_3陶瓷样品,模拟在稳定自然电场内观察钠离子的活动情况及其产生的效果。发现钠在β-Al_2O_3中迁移速度、沉积浓度及其集合特征,除受电场制约外,还明显地受材料自身各部分显微组织结构和电化学过程中导电离子Na~+自身迁移和富集规律的强烈影响。     

气相法制备Na-β″-Al2O3固体电解质

以纳米h-Al_2O_3为原料、Na_2CO_3、Li2CO3和Mg O为添加剂,采用气相法制备Na–β″-Al_2O_3固体电解质。结果表明:纳米h-Al_2O_3活性高、尺寸小,1 400℃热压烧结制备出相对密度为99.2%的高致密性氧化铝陶瓷。MgO的掺杂在氧化铝烧结过程中形成尖晶石相,有利于加快气相法的进程,适量MgO的加入有利于提高电解质中β″-Al_2O_3含量,减小试样的晶界电阻,提高试样的离子电导率;过多的MgO掺杂量造成试样致密性下降,增大了试样的晶界电阻,导致试样的离子电导率降低。当MgO的加入量为1.0%时,试样在300℃时的离子电导率最大,为0.164 S·cm~(–1)。     

MgO掺杂钠β氧化铝的电子电导

应用Wagner极化法,测量了掺杂2.5wt％MgO的钠β氧化铝固体电解质的电子电导。实验使用电池为:Na|Na~+-β-Al_2O_3|S+C。在高于钠-硫(富硫成分)的开路电压及低于β氧化铝分解电压的测量电压下,获得125～350℃电子电导率σ_e和温度T的关系式为:σ_e=2.455×10~(-2)exp(-6401/T)。     

金属钠在β氧化铝陶瓷内的电解沉积现象

钠β氧化铝(Na_2O·7～11Al_2O_3)是一种快离子导体材料,300～350℃的离子导电率为10~(-1)欧姆~(-1)·厘米~(-1),可用作钠电极高能电池、电化学器件或电解池的电解质隔膜。但是在传输钠离子电流过程中,可能引起钠沉积作用,即钠原子在β氧化铝晶格内或多晶材料晶界内沉积积累,从而使材料破裂或产生电子电导,是影响其使用寿命的一个重要原因。对损坏后的β氧化铝电解质隔膜进行分析和研究发现,在裂纹附近的钠较为集中,许多实验表明,钠沉积现象是在Na~ e→Na的反应界面上,即钠离子转变为金属钠时发生。     

Li+电池固态聚合物电解质研究进展

固态聚合物电解质具有高安全性、高成膜性和黏弹性等优点,并与电极具有良好的接触性和相容性,是实现高安全性和高能量密度固态Li⁺电池的重要电解质体系。然而聚合物电解质室温离子电导率较低（10^-8~10^-6 S·cm^-1）,不能满足固态聚合物电池在常温运行的需求。因此,在提高离子电导率、机械强度和电化学稳定性等本征属性的基础上,同时探究改善电解质/电极的界面处及电极内部的离子输运是研发固态聚合物Li⁺电池面临的关键问题。主要从改性聚合物电解质用以提高Li⁺电池电化学性能的角度出发,综述了凝胶聚合物电解质、全固态聚合物电解质和复合固态电解质中的离子输运机制及其关键参数,总结了近年来聚合物电解质的最新研究进展和未来的发展方向。     

离子掺杂对Nasicon型化合物电化学性能的影响

Nasicon化合物的优点是变换其中的过渡金属不会改变其结构,由此衍生的化合物既可作为电池的电极材料,也可是固体电解质。综述了阴阳离子掺杂对材料电化学性能的影响,发现阳离子掺杂对改善Nasicon固体电解质的离子导电性能比较有效,其中LiGe_2(PO_4)_3基化合物的离子电导率最高(如:Al~(3+)浓度为0.5时产物的σ_(298)=5.1×10~(–3) S/cm,电化学势能窗为6 V);阴离子掺杂虽也能显著改善其离子电导率,但绝对值不如前者高,约为10~(–4) S/cm。阳离子掺杂能显著改善Li3V2(PO_4)_3正极材料的电化学性能,其中Nb~(3+)的掺杂效果最好,0.5 C倍率下的放电性能高达162.4 mA·h/g;而阴离子掺杂则能显著提高Li_3Fe_2(PO_4)_3的放电性能,VO_4~(3–)掺杂浓度为0.45时,所得化合物在2C倍率下的放电容量高达96.6 mA·h/g,并且循环60次的容量保持率为96%。     

有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

本文以聚环氧乙烯(PEO)为基体,添加无机固态电解质颗粒(LA),通过超声分散法制备出电化学性能优异且具有自支撑柔性的有机无机复合固态电解质膜,并组装扣式电池测试电性能,包括离子电导率、电化学窗口、锂离子迁移数及界面阻抗,得出LA对电解质膜电性能的影响.     

锂金属电池用复合固体电解质及其界面研究进展

相比于液态锂电池,固态锂金属电池由于电解质不易燃、不挥发而具有更高的安全性。此外,固态电解质能够有效抑制锂枝晶的生长,使基于高能量密度的锂金属作为负极材料成为可能。但是,固态锂金属电池存在着界面阻抗大、固体电解质/电极兼容性差、电解质离子电导率低及电化学窗口较窄等问题。因此,开发高性能的柔性固体电解质对推动固态锂金属电池的发展起着重要作用。本工作总结了固态锂金属电池中聚合物与不同类型填料复合最新研究进展及复合固体电解质匹配电极材料时存在的界面阻抗大问题与解决策略。