固体氧化物燃料电池电解质薄膜制备技术

固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效、清洁、环境友好的能源转换装置受到了人们的广泛关注,但是SOFC的广泛应用还有待于其电解质薄膜制备技术的进一步发展.论述了制备电解质薄膜的主要方法,并对它们进行了分析和比较.讨论了它们各自的优缺点和应用场合.最后,对用于SOFCs的薄膜制备方法进行了评述和展望.     

SOFC电解质薄膜制备技术研究进展

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质薄膜制备技术与电池性能研究进展进行了综述。SOFC是高效率的电源装置,但其效率严重依赖于电解质层的薄膜化。对比分析了目前电解质薄膜制备中使用的干压法、流延法、丝网印刷、浸涂法、溶胶凝胶法、电泳沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂等技术的优劣之处,并探讨了不同制备技术对电池综合性能的影响。     

固体电解质燃料电池材料

综述了固体电解质燃料电池的构成材料,燃料电极、空气电极、电解质、支撑体、隔膜材料以及连接材料的目前研究情况。     

聚铝酸钠固体电解质的制备

用醇钠、醇铝作原料,醇锂作添加剂,制备聚铝酸钠陶瓷固体电解质.合成温度为1250℃,在1650℃下进行烧结,所得产品化学均匀性好,是性能良好的钠-硫电池固体电解质.文中详述了制备工艺过程和产品性质.     

锂镧锆氧固体电解质烧结方法的研究进展

长期以来,安全问题一直是制约锂电池发展应用的瓶颈。用固态电解质代替液体电解液是突破此瓶颈的最有效方法之一。固态电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂离子电导率高、电子电导率低、电化学稳定窗口宽,而且与Li负极接触电化学稳定性好,应用潜力大,故Li₇La₃Zr₂O₁₂的烧结制备方法一直是电池领域的研究热点。阐述了Li₇La₃Zr₂O₁₂的烧结方法,包括固相烧结法、微波烧结法、助烧剂辅助烧结法、场助烧结法、高温快速烧结法,总结了它们各自的特点。为优化现有烧结方法工艺以及寻求更好烧结方法提供参考,对烧结方法的发展方向进行了展望。     

锂离子固体电解质的研究回顾

回顾了具有LISICON结构、NASICON结构、钙钛矿型结构的晶态锂离子固体电解质及氧化物、硫化物、氧化物与硫化物混合型玻璃态锂离子固体电解质的研究情况,介绍了锂离子固体电解质薄膜的研究现状。从研究情况来看,无论是晶态还是玻璃态锂离子固体电解质的室温离子电导率都已达到或超过10-3S·cm-1,与有机液态电解质离子电导率不相上下,且合成工艺已大为简化,因此,只要改进固体锂离子蓄电池的设计和制作技术,很可能实现固体锂离子蓄电池的商业化。而对固体锂离子薄膜电池来说,用射频磁控溅射技术制成的Li/xLi2O yP2O4 zPON/LiCoO2薄膜电池具有良好的性能,已基本达到商业化要求。     

高分子固体电解质燃料电池的突破

燃料电池是当前开发的电动车用电池的主要品种之一，日本电池公司近期研发出新工艺，可保持高分子固体电解质燃料电池（ＰＥＦＣ）性能和原先一样，但白金触媒的量减少至原来的１／１０。就目前一般的ＰＥＦＣ燃料电池来说，电极中都需使用０．２ｍｇ／ｃｍ２左右的白金触媒，即使个别的最少的情况下，也要用０．１ｍｇ／ｃｍ２白金触媒。这就是ＰＥＦＣ价高的原因。现在日本电池公司可把白金的量减少为０．２２ｍｇ／ｃｍ２，但仍确保ＰＥＦＣ的性能和原先一样，这是极大的成功。 ＰＥＦＣ作为清洁能源，在汽车和发电方面有着广阔的应用前…     

锂离子无机固体电解质研究进展

锂离子无机固体电解质是先进锂电池材料研究的重点之一,对锂电池未来的发展起到非常重要的作用.综述了几种主要类型锂离子无机固体电解质材料的结构、性质和改性研究,并且对一种性能优良、具有实用前景的固体电解质材料--LiPON进行了详细叙述,最后对以LiPON为代表的锂离子无机固体电解质的可能发展方向及其改性途径做出展望.     

三价离子取代NASICON型固体电解质的制备及其性能

采用磷酸溶液法制备了Li_(1.3)Y_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LYTP)、Li_(1.3)La_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LLaTP)、Li_(1.3)In_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LInTP)三种NAS ICON型固体电解质。讨论了粉末烧结温度、电解质片烧结温度对电解质电导率的影响,结果表明:当电解质粉末的烧结温度为800℃、电解质片的烧结温度为900℃时,所制备电解质的电导率最大,电导率分别为1.85×10~(-4)、1.82×10~(-4)、1.27×10~(-4)S/cm。以制得的LYTP电解质片为电解质,LiFePO_4为正极,组装了固态电池,电池在60℃充放电时,1 C下循环100圈的容量保持率为85%。     

CeO2基中低温固体电解质材料研究进展

用稀土或碱土氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)最合适的电解质材料.综述了近年来对以掺杂的CeO2作电解质的SOFC的性能的研究情况,这些电解质材料主要是Ce0.8Sm0.2O1.9,Ce0.8Gd0.2O1.9,Ce0.8Y0.2O1.9等,目前已达到的最好性能是在500 ℃下,以Ce0.8Sm0.2O1.9作电解质的单电池输出功率为403 mW/cm2.CeO2基电解质材料不易烧结,其烧结温度一般在1 300 ℃以上.还对CeO2基电解质材料的一些制作工艺进行了介绍,包括固相反应法,溶胶-凝胶法,热液合成法.     

中温SOFC用LaGaO3基固体电解质的制备

采用固相反应法成功制备了镓酸镧基固体电解质粉体(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ),X射线衍射分析表明,经1 500 ℃煅烧24 h合成粉体为单相结构,并讨论了煅烧时间、煅烧温度对粉体物相的影响。测试结果表明,粉体的平均粒径为1 μm;粉体经过1 500 ℃下烧结15 h,得到相对密度为99%的陶瓷,采用交流阻抗测试电导率,800 ℃时离子电导率为0.12 S/cm,且高温下(≥650 ℃)活化能为0.8 eV,低温下(≤650 ℃)为1.09 eV。     

ZrO2基固体电解质的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是目前国际上燃料电池领域的研究热点,电解质是SOFC中最关键的元件,提高ZrO2基固体电解质的电导率是SOFC研究的核心的问题之一.从热力学、动力学、理论模型等方面综述了近年来ZrO2基电解质的研究进展,并对实现ZrO2基固体电解质电导率的提高提出了解决问题的路线.     

无机固体电解质用于锂及锂离子蓄电池的研究进展Ⅱ玻璃态锂无机固体电解质

玻璃态锂无机固体电解质用于锂及锂离子蓄电池具有安全、循环性能好和电化学阻抗小等突出优点.分类介绍了玻璃态锂无机固体电解质的组成与导锂机理,归纳了提高其导电性的方法,如添加锂盐、使用混合网络形成物和形成玻璃-陶瓷电解质等.展望了这类电解质材料在锂及锂离子蓄电池中的应用前景.     

含锌的分子筛型固体电解质的研究

本文在文献[6]的基础上,通过扩散的方法在4A分子筛中添加ZnCl_2和NH_4Cl,制备了一种含锌的分子筛型固体电解质Zn-MSE。由于其中含有超量的正、负离子并控制了适当的含水量,故Zn-MSE的电导率σ在室温下(12—14℃)达到了10~(-3)Ω~(-1)Qcm~(-1)的数量级。用Zn-MSE组装成的全固态Zn/MnO_2电池具有较优的性能。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

综述了现有的固体氧化物燃料电池电解质材料,包括立方萤石型、钙钛矿型、磷灰石型及几类新型的电解质材料,主要从各类材料的结构、性能、研究进展、应用情况、各类材料的优缺点及未来发展方向等方面进行了介绍。     

PVDF-HFP/AgClO4-丙酮固体电解质的制备和性能

制备了PVDF-HFP/AgClO4-丙酮高分子固体电解质,用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射光谱法(XRD)及阻抗测量表征了电解质的性能。该电解质室温电导率达7.32×10-4S/cm,添加乙酰丙酮后,电导率可上升至10-3S/cm。体系在75℃以下稳定,较高温度下由于丙酮等溶剂挥发而使导电性能下降。     

固体电解质在锂空气电池中的应用

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。     

固体聚合物电解质燃料电池中的水平衡

水的生成与排出之间的平衡对于固体聚合物电解质燃料电池的成功运行特别重要.文中详细介绍了有关水平衡方面的数学模型研究及其湿化设计.模型研究表明,在高电流密度下从膜阴极侧扩散回的水不足以使膜湿润.为了减小膜的欧姆压降,阳极气流必须湿化.并且,当用空气代替纯氧时,阴极气流也必须湿化.     

离子液体聚合物电解质的研究进展

离子液体聚合物电解质具有电导率高、力学性能和稳定性能好等特点.综述了离子液体聚合物电解质的分类、制备方法及其在电池中的应用现状,包括含浸离子液体的聚合物电解质和聚合物分子上引入离子液体结构得到的离子液体聚合物电解质.对离子液体聚合物电解质的未来发展进行了展望.