纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题 , 以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物( PVDF2 HFP)为基体 , 通过加入高氯酸锂(LiClO 4) 、 增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯) 、 纳米二氧化硅等 , 制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质。用 X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构 , 用交流阻抗法测定其电导率 , 用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性 , 并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试。结果- 3表明 , 在 20℃ 时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达 7. 56×10 S/ cm , 该电解质在 41 6 V 以下电化学窗口稳定 , 以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能 , 说明纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用。     

纳米SiO2/LiClO4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题,以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)为基体,通过加入高氯酸锂(LiC1O4)、增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯)、纳米二氧化硅等,制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质.用X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构,用交流阻抗法测定其电导率,用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性,并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试.结果表明,在20℃时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达7.56×10-3S/cm,该电解质在4.6 V以下电化学窗口稳定,以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能,说明纳米SiO2/LiC1O4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用.     

镁离子电池固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3的实验研究

镁离子电池发展到现在,能够适合其多次充放电的稳定结构液相电解质至今没突破,使镁离子电池的发展应用严重受限~([1-2])。如有优良的固体电解质~([2-3])取代受限的液相电解质,镁离子电池的发展将上升一个维度。本实验的研究是通过溶胶-凝胶法合成镁离子电池固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3,用Ni~(2+)取代原有固体电解质MgZrNi_(1.5)(PO_4)_3中一部分Zr~(4+),通过加入镍离子加大原有固体电解质的电导率,同时能加大电解质原有容量。通过实验证明,经过溶胶-凝胶法并进行离子取代,制备出的镁离子电池固体电解质电导率较原有固体电解质有较大提高,810℃温度下合成后的样品,电导率达到6.2×10~(-6) S/cm,比未经离子取代的固体电解质Mg_(0.5)Zr_2(PO_4)_3~([2]),电导率提高明显,为今后镁离子电池固体电解质的发展提供了重要参考。     

基于高电导率的疏水气相SiO_2复合凝胶电解质的高性能电致变色器件（英文）

凝胶电解质具有化学稳定、难燃和易于封装等特点,其低离子电导率(10~(–4)～10~(–5) S·cm~(–1))阻碍了电致变色器件(ECDs)凝胶电解质的进一步发展。本研究制备了一种高电导率的疏水SiO_2/PMMA/PC/LiClO_4凝胶聚合物电解质(H-SiO_2 GPEs),并用电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)分析了ECDs的电化学行为。实验结果表明,仅引入0.5wt%的疏水性气相SiO_2,即可使H-SiO_2 GPEs的离子电导率达到5.14mS·cm~(–1)(25℃时)。离子电导率的增加归因于SiO_2添加物和有机电解质之间良好的相容性和疏水–疏水吸引力促进了高氯酸锂的离解。同时,不同气相二氧化硅含量的GPEs的粘度与剪切速率的关系表现出剪切稀化行为,这表明研究体系形成了三维网状结构。该结构为离子提供了传输通道,进而提高了基于H-SiO_2GPEs电致变色器件的响应速度(t_(bleaching)=4 vs 8 s和t_(coloring)=14 vs 16 s)。同样,通过探究添加疏水性气相SiO_2对液态电解液的影响表明:复合疏水性气相SiO_2使得LiClO_4/PC液态电解液的离子电导率由原来的6.94 mS·cm~(–1)增大到7.58 mS·cm~(–1)。疏水性气相SiO_2作为填料对电解质的离子电导率具有一定的积极作用, H-SiO_2GPEs的研究为解决ECDs高离子电导率和易泄漏之间的矛盾提供了新思路。     

PEO/LiClO_4-(PC)_x-(SiO_2)_y电解质薄膜的制备及性能

以聚环氧乙烷(PEO)/高氯酸锂(LiClO_4)为基体材料,碳酸丙烯酯(PC)为增塑剂,正硅酸乙酯(TEOS)水解制得的纳米SiO_2为掺杂相,采用匀胶法制备了PEO/LiClO_4-(PC)_x-(SiO_2)_y电解质薄膜,考察了PC单掺和PC-SiO_2共掺对电解质薄膜微观形貌、电性能和物相结构的影响。结果表明,随着PC掺量的增加,室温下电解质薄膜离子电导率呈现先增加后减小的趋势,PEO/LiClO_4-(PC)0.4电解质薄膜的电导率达到极值6.26×10~(-6)S/cm,与未增塑PEO/LiClO_4薄膜相比提高了66%,表面平整度有所提高但仍存在少量波纹。PC与纳米SiO2共掺时制备的PEO/LiClO_4-(PC)0.4-(SiO_2)0.08电解质薄膜离子电导率达到最高值为1.55×10-5 S/cm,与PEO/LiClO_4-(PC)0.4电解质薄膜极值相比提高了1.5倍,薄膜表面平整。X射线衍射分析表明,PC和纳米SiO_2的加入大大降低了PEO的结晶度,有利于提高电解质薄膜的离子电导率。     

掺杂型固态电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3的制备及其在锂硫电池中的应用

以LiNO_3、Al(NO_3)_3、ZrO(NO_3)_2、NH_4H_2PO_4、Ti(OC_4H_9)_4为原料,采用修饰的溶胶凝胶法制备出NASICON型固态电解质Li_(1.4)Al_(0.4)Zr_xTi_(1.6-x)(PO_4)_3(LAZTP),通过烧结得到固态电解质片。研究了Zr~(4+)掺杂取代Ti~(4+)对固态电解质性能的影响。分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、电化学阻抗谱(EIS)表征了固态电解质的结构和电化学性能。结果表明,固体电解质Li_(1.4)Al_(0.4)Zr_xTi_(1.6-x)(PO_4)_3在掺Zr量为x=0.1时具有最高的纯度、好的致密度(98%)和高的离子电导率(体电导率和总电导率分别为2.8×10~(-3)S/cm、1.4×10~(-3)S/cm)。将该样品用作锂硫电池的电解质并采用恒流充放电法测试电池的电化学性能,电池在50mA/g的电流密度下首次可逆容量为1187mAh/g,循环40次后可逆容量仍达990mAh/g,显示出比液态锂硫电池更好的充放电性能和循环稳定性。     

聚丙烯酸钠吸水树脂/聚乙烯醇/高氯酸锂聚电解质的制备与性能

制备了SPA/PVA/LiClO4凝胶电解质和固体导电膜。结果表明,LiClO4和SPA的质量分数分别为0.9%和3.5%的水凝胶电导率可达8.30×10-3S/cm;SPA、PVA、LiClO4的浓度分别为3.75g/100mL、3.75g/100mL和0.9g/100mL的水凝胶电解质电导率可达8.42×10-3S/cm,经过流延法制备的固体薄膜表面电导率为3.00×10-10S/cm,体积电导率9.8×10-8S/cm,证明固体膜具有固体电解质性能。固体膜的红外光谱分析表明PVA中的-OH基与SPA中的-COO-有氢键作用,使树脂对Li+,Na+的作用减弱,加速了Li+,Na+在弱交联网络中的络合-解离过程,提高了离子的迁移速率,从而实现了离子导电。     

(PEO)8LiClO4-TiO2复合电解质膜的制备表征及导电性能

以聚氧化乙烯/高氯酸锂复合物(简记为(PEO)8L iC lO4)为基体,通过钛酸丁酯的水解缩合反应在其中原位生成T iO2粒子,制备了(PEO)8L iC lO4-T iO2复合聚合物电解质膜,采用原子力显微镜(AFM)、差示扫描量热法(DSC)和交流阻抗方法研究了复合电解质膜的形貌、结晶、熔融行为和离子电导率。结果表明,T iO2粒子在基体中分散均匀,加入T iO2后复合电解质体系的玻璃化转变温度和结晶度均有所下降,而电导率明显提高,当T iO2添加量为5%时电导率最大,20℃和80℃的电导率分别为5.5×10-5S/cm和1.1×10-3S/cm。     

Poly(VBMIMPF_6)/BMIMPF_6离子凝胶的制备与性能

以1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐(VBMIMPF6)为单体,1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)为溶剂和电解质,并以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,采用原位紫外交联的方法制备出了一种新型聚离子液体基离子凝胶电解质。通过扫描电子显微镜、流变性能、力学拉伸和电化学交流阻抗等手段,考察了离子凝胶电解质的微观结构、流变性能、力学性能和电学性能。流变性能测试结果表明,离子凝胶具有很高的储能模量(10~4~10~5 Pa),且温度200℃内储能模量基本保持不变。拉伸性能测试结果表明,体系具有很强的力学性能且拉伸强度达到10~5 Pa数量级。电学性能测试结果表明室温下离子凝胶具有很高的电导率(10~(-4)~10~(-3)S/cm),且电导率随BMIMPF6含量的增加而增大。     

水性聚氨酯-聚二甲基硅氧烷共混体系聚合物电解质的研究

通过共混法,将不同质量分数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)添加到水性聚氨酯(WPU)中,并加入适量锂盐(LiClO4)得到一系列聚合物电解质膜.测试结果表明,与WPU聚合物电解质相比,PDMS改性后的WPU聚合物电解质体系具有良好的热稳定性.将聚合物膜浸泡在1 mol/L LiClO4(PC)溶液中12h,可得到吸液率为119%凝胶聚合物电解质,其电导率在30℃时可达到1.01×10-3S/cm,80℃为5.17×10-3/cm.     

钠离子电池Na3Zr2Si2PO12陶瓷电解质的喷雾干燥法制备及性能优化

目前钠离子电池采用的有机电解液存在易燃易爆等安全隐患,迫切需要开发高性能的固体电解质材料.其中NASICON型Na3Zr2Si2PO12电解质具有宽电化学窗口、高机械强度、对空气稳定、高离子电导率等优点,应用前景广阔.但已有研究的陶瓷生坯由于黏结剂包覆不均匀导致生坯内部气孔较多,难以烧成高致密、高离子电导的陶瓷电解质....     

纳米SiO2微球在PMMA凝胶聚合物电解质中的尺寸效应及其在全固态电致变色器件中的应用

本文采用St?ber法制备了不同粒径纳米SiO_2微球,将其加入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质中,研究了纳米SiO_2的尺寸效应及其对全固态电致变色器件性能的影响。研究发现,正硅酸乙酯和乙醇的体积比影响所得纳米SiO_2微球粒径大小,乙醇所占体积比例越大,制备的纳米SiO_2微球粒径越小。在PMMA基凝胶聚合物电解质中,当纳米SiO_2微球用量相同时,电解质的电化学窗口随着纳米SiO_2微球粒径的减小先增大后减小,离子电导率随纳米SiO_2微球粒径的增大而增大,在纳米SiO_2微球粒径为150 nm时电化学窗口达到最大,离子电导率的增速也变得不明显。当粒径为150 nm的纳米SiO_2微球含量为7wt%时,PMMA凝胶电解质的电化学窗口为4.8 V,电导率为1.13 mS/cm。以该电解质组装结构为:导电玻璃(ITO)‖SiO_2/碳酸丙烯脂(PC)-LiClO_4/PMMA‖金属-超分子聚合物‖ITO的透射式全固态电致变色器件,所得器件可在淡绿色和深蓝色之间变色,对比度高达60.1%,且器件的稳定性得以明显提高。     

疏水性气相SiO2改性环氧树脂的耐电晕性能

采用砂磨机将疏水性气相SiO₂纳米粒子分散到无溶剂环氧树脂（Epoxy,EP）中,经加热固化后制备了不同掺杂量的疏水性气相SiO₂/EP复合材料,通过XRD检测和SEM表征,证实疏水性气相SiO₂纳米粒子以无定形态均匀分散在EP中。疏水性气相SiO₂/EP复合材料的理化性能测试结果表明:其热稳定性、介电常数、介电损耗和电导率均随纳米SiO₂粒子掺杂量的增加而有所升高;纳米SiO₂粒子掺杂量为2wt%时,击穿场强达到最大值为24.66 kV/mm,较纯EP材料提高了21.35%;疏水性气相SiO₂/EP复合材料耐电晕寿命随纳米SiO₂粒子掺杂量增加而增加。在室温、80 kV/mm电场强度下,纳米SiO₂粒子掺杂量为8wt%时,疏水性气相SiO₂/EP耐电晕寿命可达42.7 h,是纯EP的18.9倍。      

Measurement of the current transient in Ta2O5 films

Current vs. time (I−t) measurements were performed on Ta₂O₅-based devices. Charge build-up at the Ta₂O₅/SiO₂ interface was used to explain the transient. The interfacial charge density was calculated from the I−t curve and the maximum was found to be 398 nC cm^-2 and 317 nC cm^-2 for Al/Ta₂O₅/Si and Al/Ta₂O₅/SiO₂/Si capacitors respectively. The value for MTOS was comparable with the value obtained by quasi-static measurements.     

固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质

固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10 ^-5S/cm; 60 ℃, 5.8×10 ^-4 S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm ^-2电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。     

硫化物固态电解质Li6PS5Cl的球磨-固相烧结制备与性能

硫银锗矿结构的硫化物固态电解质Li₆PS₅Cl（LPSC）具有离子电导率高（>3×10^-3 S·cm^-1）和对锂稳定性良好等特点,是构建全固态锂离子电池的理想电解质材料之一,具有良好的发展前景。本工作采用高能球磨和惰性气氛固相烧结相结合的方法制备硫银锗矿型固态电解质LPSC,并采用粉末X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman spectra）和扫描电子显微镜（SEM）等对其进行表征,探究制备工艺对LPSC结构、成分和电学性质等的影响。结果表明：高能球磨会破坏原料的晶粒,降低晶粒尺寸,延长球磨时间有利于LPSC前驱体粉末的非晶化和后续烧结,提高烧结温度将促进制备的LPSC电解质的物相变纯和离子电导率升高,但烧结温度过高会导致LPSC的分解。综合考虑球磨时间和烧结温度对材料离子电导率和电子电导率的影响,经8 h球磨和500℃烧结制备的LPSC在室温下具有最高的离/电子电导率比（2.091×10⁵）,其离子电导率高达4.049×10^-3 S·cm^-1,而电子电导率仅为1.936×10^-8 S·cm^-1。利用该电解质制备的712 NCM/LPSC/In-Li全固态电池在0.1 C的充放电倍率下首周放电比容量高达151.3 mAh·g^-1,且具有优良的循环稳定性。     

原位聚合三维陶瓷骨架增强全固态锂电池电解质

有机/无机复合电解质被认为是全固态锂电池中最具潜力的固态电解质之一, 但由于无机填料易团聚, 通过提高无机填料含量来改善复合电解质的电导率难有成效。此外, 在全固态锂电池中, 电解质和电极之间松散的固-固接触造成过大的界面阻抗, 限制了全固态锂电池的性能。本研究采用固相法合成具有Li⁺连续传输通道的自支撑三维多孔Li_6.4Al_0.1La₃Zr_1.7Ta_0.3O₁₂骨架, 并利用原位聚合的方法构筑一体化电解质/电极固-固界面。此策略指导合成的复合电解质的室温电导率可达1.9×10^-4 S·cm^-1。同时, 一体化的界面使得Li-Li对称电池的界面阻抗从1540 Ω·cm ²降低至449 Ω·cm ², 因此4.3 V(vs. Li⁺/Li)的LiCoO₂|Li全固态锂电池展现出良好的电化学性能。     

非晶LiSiON薄膜电解质的全固态薄膜锂电池性能

全固态薄膜锂电池(TFLB)是理想的微电子系统电源.目前报道的固态非晶电解质存在离子电导率偏低的问题,限制了TFLB性能的提升.本工作采用磁控溅射法制备了一种新型非晶锂硅氧氮(LiSiON)薄膜用作TFLB的固态电解质.结果表明,优化制备条件后的LiSiON薄膜具有6.3×10–6 S·cm–1的高离子电导率以及超过5...     

PEO基固态聚合物电解质膜的静电纺丝制备及性能EI北大核心CSCD

PEO基固态聚合物电解质被认为是目前固态锂电池领域极具产业化前景的固态电解质。为适应工业化生产,采用静电纺丝技术制备PEO/LiClO_(4)固态聚合物电解质(SPE),研究纺丝电压、纺丝液质量浓度和锂盐含量对SPE纤维膜形貌和直径的影响。通过扫描电子显微镜观察SPE中纤维的形貌,利用Image J软件分析SPE纤维的直径。通过DSC,XRD,FTIR-ATR和拉伸测试等手段对静电纺丝制备的SPE纤维膜的组成、结构、性能等进行研究。结果表明:当纺丝电压为15 kV、PEO/LiClO_(4)纺丝液质量浓度为6%、[EO]∶[Li^(+)]=10∶1(摩尔比)时,静电纺丝方法制备的PEO/LiClO_(4) SPE纤维膜具有较好的纤维形貌,平均直径为557 nm,分布均一;当[EO]∶[Li^(+)]=10∶1时,SPE纤维膜中PEO的熔点仅为53.8℃,结晶度低至18.9%;电解质在30℃时的离子电导率达到5.16×10^(-5)S·cm^(-1),同时具备良好的电化学稳定性和界面稳定性。     

光学设计用于全固态电致变色器件的高溅射效率三明治结构电解质

全固态电致变色器件以其光学对比度高、响应速度快以及良好的循环稳定性等特点而广泛应用于节能窗、屏幕显示、多功能储能设备等诸多领域.然而,传统的基于单层电解质体系的全固态电致变色器件常受限于光学透过率和溅射效率的不足.本工作利用反应直流磁控溅射技术成功制备了基于LiAlOx/Ta2C5/LiAlOx(ATA)三明治结构电解...