PVDF-HFP/TiO2多孔杂化电解质膜的研究

将溶胶-凝胶法与相转化法结合,以偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、钛酸四丁酯为主要原料,制备了PVDF-HFP/TiO2多孔杂化膜,经电解液活化后得到PVDF-HFP/TiO2多孔杂化电解质膜。采用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、交流阻抗法等手段对多孔杂化电解质膜的结构和性能进行了测试分析。研究结果表明,与PVDF-HFP多孔电解质膜相比,PVDF-HFP/TiO2多孔杂化电解质膜在微孔结构、离子电导率等方面都有明显的改善;同时,随着TiO2含量的增加,也增大了多孔杂化膜的孔隙率和电导率。     

全氟磺酸膜燃料电池的研究

电解质膜的性能直接影响燃料电池的性能。目前全氟磺酸树脂膜(PFSA)是燃料电池应用最广泛的电解质膜,具有良好的稳定性和质子电导率。在研究高温质子传导率和燃料渗透率的基础上,采用磺化度为30%的磺化聚砜(SPSF)对全氟磺酸膜进行改性,取得了良好效果,为全氟磺酸膜燃料电池的商业化应用打下了良好的基础。     

质子交换膜燃料电池催化层孔隙率检测方法

孔径分布和孔隙率是催化层的重要结构参数,影响质子交换膜燃料电池的性能。由于催化层多孔、脆弱,自身缺乏自支撑作用,采用压汞法测量催化层的孔径分布和孔隙率时,所测结果包含了基底(碳纸或电解质膜)的贡献,催化层与基底的孔隙混合,难以分离,致使误差偏大,影响测量的准确度。采用无压缩性且具有柔韧度的无孔材料作为催化层的基底,改进了压汞法测量工艺和孔隙率的计算方法,提高了催化层的孔径分布和孔隙率测量的精确度。     

熔融碳酸盐燃料电池关键部件匹配与性能诊断

为研究熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)电极、隔膜与碳酸盐电解质的匹配关系,以及关键部件匹配关系的评价方法,用流延法制备了固含量25％～40％的γ-LiAlO2隔膜,固含量35％和45％的电解质碳酸盐膜.将不同固含量的偏铝酸锂隔膜、碳酸盐膜与镍多孔电极组装成单电池,通过在烧结过程中测定电池开路电压的方法测试电池的性能,并对实验结果进行了计算和理论分析.实验结果表明:固含量40％的γ-LiAlO2隔膜,固含量45％的碳酸盐与多孔电极组装的电池具有良好的性能.计算分析结果表明,碳酸盐与隔膜的固含量质量比达到1.16时,电池性能最优.由于烧结过程双电层的存在,电池的烧结过程伴随着开路电压的变化,可通过开路电压的变化趋势预测电池的性能.     

原位复合SiO_2的P(AN-MMA)凝胶电解质

利用乳液聚合法制备了聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯[P(AN-MMA)],采用原位复合以及倒相法制备了复合SiO2的P(AN-MMA)共聚物微孔膜,用电解液增塑制备了P(AN-MMA)凝胶电解质.P(AN-MMA)膜的孔径为1～5 μm,孔隙率为70%,热稳定性良好.与未复合SiO2的膜相比,原位复合SiO2的P(AN-MMA)膜的拉伸性能有所改善.以LiFePO4为工作电极、锂片为对电极与原位复合SiO2的P(AN-MMA)凝胶电解质组装的扣式电池,首次循环的放电比容量为148.2mAh/g,放电效率为84.4%;第95次循环的放电比容量为132.2 mAh/g,容量保持率为89.2%.     

气压及孔隙率对锂-空气电池放电特性的影响

建立二维瞬态有机电解质锂-空气电池数学模型,对电荷守恒方程、电极反应动力学方程和传质方程进行耦合,研究气压及多孔电极渐变孔隙率对电池放电性能的影响。在电流密度为0. 1 m A/cm~2的放电条件下,电池比容量随着气压增大而增大,生成物在多孔电极内部的分布更均匀。多孔电极使用渐变孔隙率,氧气更容易进入电极内部,为反应提供较大的空间来容纳沉积物过氧化锂。渐变孔隙率多孔电极电池的比容量增加到1 580 m Ah/g,常规孔隙率电池为720 m Ah/g。     

溶剂选择对P(MMA-Vac)聚合物电解质性能的影响

利用乳液聚合法合成了新型聚甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯P(MMA-Vac),以此共聚物制备了聚烯烃多孔膜支撑的凝胶聚合物电解质膜,用扫描电镜(SEM)、差热分析仪(DTA)、交流阻抗(AC)、电池充放电实验等方法比较了该共聚物在丙酮和N-N二甲基甲酰胺(DMF)中溶解成膜后的行为。结果表明:以DMF为溶剂制得到的聚合物膜具有较高的吸液率,制得的聚合物电解质有良好的离子传输性能和电池性能,比丙酮用作溶剂的效果更好。     

膜电极性能的影响因素研究

文章以有机多孔膜为电极支撑体制备了亲水电极,用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。考察了电极在全氟代磺酸离聚物(Nafion)的玻璃化温度处理、催化层中Nafion的含量、以及不同厚度的有机多孔膜等因素对电极性能的影响。测试结果表明亲水电极中Nafion分子的有序排列可以减小电极的极化,减小作为电极支撑体的有机多孔膜的厚度有利于电极性能的提高。采用70%Pt/C制备电极时,Nafion的最佳含量为25%,在1000mA/cm2的电流密度下,电池电压为0.615V。     

锰离子及过氧化氢对质子交换膜稳定性的影响

采用热重及红外光谱技术研究了全氟磺酸离子膜与锰离子及过氧化氢溶液的相互作用,使用热重分析法(TGA)考察了锰离子、过氧化氢浓度及浸渍时间对膜稳定性的影响;热重分析表明降解膜磺酸基团热解峰温几乎消失,在高温区生成新的热解峰温。测定了腐蚀膜的扫描电镜(SEM)、动态热机械分析(DMA)、阻抗电导率和热寿命。等温质量损失表明在空气气氛及200℃时,腐蚀前后膜的红外光谱振动峰没有变化,但是在315℃受热时,-CF2-基团在1 210 cm-1处伸缩振动峰强度下降67.7%;在空气气氛中等温失重膜的转化率远大于在氮气气氛中的非等温失重。     

液晶离聚物/PEO固体聚合物电解质的研究

采用溶液铸膜法制备了含磺酸离子液晶离聚物(LCI)-PEO-高氯酸锂全固态聚合物电解质(SPE)。运用扫描电镜、数字显微镜、差示扫描量热法(DSC)、拉伸测试和交流阻抗对复合电解质膜的性能进行了表征,研究了液晶离聚物(LCI)对电解质结晶度、力学性能以及电导率的影响。结果表明,液晶离聚物(LCI)的加入虽然增加了聚合物电解质的结晶度,但是提高了电导率。当液晶离聚物(LCI)含量为3%时,电解质的室温电导率达最大值,为1.30×10-5S/cm。     

新型锂离子聚合物电解质体系的研究

从三个方面即单一离子导体、ＭＥＥＰ系列、ＰＶＡ＋增塑剂,对聚合物电解质体系进行了初步的研究。磺基聚醚（ＳＰＥＯ）与聚氨酯（ＰＵ）接枝可以制得单一离子导体的聚合物电解质,室温电导率达１０－４Ｓ／ｃｍ,Ｎａ＋离子迁移数０．９９;磷氮三烯环侧基梳形聚乙炔骨架电解质,可以消除聚合物的蠕变性,提高机械强度,制成自支撑膜,但电导率较低;ＰＶＡ通过掺杂（ＬｉＣｌＯ４）可以制得Ｌｉ＋离子导电聚合物电解质,经添加增塑剂,可以提高离子电导率,降低玻璃化温度ｔｇ。     

聚醚固体电解质锂电池放电性能研究

利用氧亚甲基连接的聚氧乙烯-聚氧丙烯多嵌段共聚物或氧亚甲基连接的聚氧乙烯多嵌段共聚物与高氯酸锂的络合物作电池的电解质,锂片作负极,几种含钒的化合物作正极,组装了全固态二次锂电池.研究了不同正极材料、不同电解质和不同温度对电池短路放电性能的影响以及电池的重复短路放电性能.研究表明,正极材料V_6O_(13)的性能优于Na_(1+x)V_3O_8;电解质(PEO)_n·LiClO_4的性能优于(PEO-PPO)_n·LiClO_4,这与它们的电导率分别为3.2×10~(-3)S·cm~(-1)和2.2×10~(-3)S·cm~(-1)是一致的.     

全固态锂电池用聚合物电解质的研究

用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯作为增塑剂制备了PEO-LiCl_4 聚合物电解质,实验结表明增塑剂不仅阻止了聚氧化乙烯结晶的生长,减小了聚合物的结晶度,降低了玻璃化温度,增加了聚合物分子链段的运动能力,而且促进了聚合物电解质中LiClO_4的电离,增加了聚合物电解质中的载流子数,因此提高了聚合物电解质的电导率.其室温下电导率可达到2X10~(-3)S/cm.讨论了改性聚合物电解质电导率提高的机理,在室温下测试了聚苯胺全固态锂电池的性能.     

PVDF-PEO交联复合型聚合物电解质膜研究

对使用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)共混并添加气相SiO2组成的聚合物电解质膜中的聚偏氟乙烯进行交联处理,得到交联复合型聚合物电解质膜。交联后的聚偏氟乙烯使聚合物膜具有良好的强度,聚合物膜中未交联的聚氧化乙烯能在电解液中溶涨,使聚合物膜具有良好的电导率并与电极具有良好的复合能力。比较了聚偏氟乙烯与聚氧化乙烯投料比例对交联比例、电导率的影响,在聚合物电池中进行了电性能初步试验。结果表明,所制备的聚合物电解质膜具有良好的高低温性能,与锂具有良好的相容性,组成的聚合物锂离子蓄电池具有良好的循环性能。     

改性P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是先进锂离子电池材料研究的重点之一,对其未来的发展起到至关重要的作用.总结了国内外近年来聚合物锂离子电池改性P(VDF-HFP);凝胶聚合物电解质的研究成果;重点介绍了共混凝胶聚合物电解质和纳米复合凝胶聚合物电解质的制备方法及其离子导电性;并对P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用做出了展望.     

锂蓄电池PEO基全固态聚合物电解质研究进展

从提高锂蓄电池聚环氧乙烷(PEO)基全固态聚合物电解质的电导率、锂离子迁移数和改善电解质与锂电极之间的界面稳定性三个方面介绍了其研究进展。复合聚合物电解质的机械性能和电化学性能都有较大的提高,有利于实现锂蓄电池的商品化。此外,还讨论了PEO基全固态聚合物电解质的导电机理和界面稳定机理,特别是无机陶瓷粉末的加入对提高电解质电导率和界面稳定性等方面的作用机理。     

扣式锂离子蓄电池的制备及性能

结合对电池极群组结构和电解液组成的研究,制备出了4种扣式锂离子蓄电池。在电池组装过程中,电池极群组采用叠片组装结构,提升了电池的放电容量并改善了电池的放电性能。使用加有1%(体积百分比)碳酸亚乙烯酯(VC)或1%(质量百分比)N,N-二甲基-二硫代甲酰胺丙磺酸钠(DPS)的电解液,可使电池封口化成时的厚度减少30%以上,有效地解决了电池厚度超标问题。加入VC同时也可提高电池的容量和循环寿命。此外,在电液中添加5%(质量百分比)的联苯或2%(体积百分比)的三乙胺后,可改善电池的过充性能。以所制备的扣式2016锂离子蓄电池为例,经过上述改进,电池的放电容量达到30mAh,0.5C充放电循环500次后容量为初始容量的80%。