研究成功制备两种复合电极材料

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室在石墨烯（Graphene）基超级电容器电极材料研制方面取得系列进展。     

钴酸镍/多孔碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究

以玉米芯碳渣为原材料,通过高温热解法制得多孔碳(PC),并以此为基体,以硝酸镍和硫酸钴为原料,通过水热-煅烧两步法成功制备了NiCo_2O_4/PC复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。在三电极系统中,通过循环伏安和恒电流充放电测试表明NiCo_2O_4/PC复合材料的电容性能较好,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到497 F/g。     

银基复合透明导电薄膜作为薄膜太阳能电池前电极的研究

提出采用超薄银薄膜和具有陷光结构的薄TCO薄膜组成的复合膜层作为薄膜太阳能电池前电极,有效利用了超薄银膜的高电导性、高透过性,并解决了单银膜无法制作陷光结构以及在产业化生产过程中存在的激光选择性刻划问题。实验采用直流磁控溅射法在9个不同厚度的SnO2：F薄膜导电玻璃上制备方阻为3/,透过率为89%,厚度为10-15nm的超薄银膜构成前电极,并采用相同的工艺制作成单节的非晶硅薄膜太阳能电池组件,结果表明,方阻为80/的SnO2：F薄膜与超薄银膜构成的前电极能获得最佳的非晶硅薄膜太阳能电池输出性能,相比于普通的非晶硅薄膜太阳能电池输出功率提升了4%。     

CNT/α-MnO_2复合正极对锂空气电池性能的影响研究

作为锂空气电池的关键组成部分之一,正极材料性质对锂空气电池的性能起到重要影响。以CNT为碳载体,以α-MnO_2为催化剂,制备CNT/α-MnO_2复合电极作为电池正极。通过恒流定容充放电测试、深度充放电测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱测试和扫描电镜测试,研究CNT/α-MnO_2复合正极材料对锂空气电池性能的影响,并获得最优电极材料配比。研究表明:制备的CNT/α-MnO_2复合电极表现出高循环稳定性和高催化活性,显著提升了锂空气电池的性能;当正极材料中CNT与α-MnO_2的质量比为3∶6时,装备CNT/α-MnO_2复合正极的锂空气电池表现出最佳性能,其循环次数高达170次。     

二氧化钌/活性炭复合电极材料的性能研究

用sol-gel法制备了水合二氧化钌,进而制备了二氧化钌/活性炭复合电极,并对各种不同配比的复合电极的电化学性能和物理性能进行了实验研究。引入参数Cp,RuO2·xH2O,解释复合电极的电容特性,更好地考察了水合钌氧化物的利用率。结果表明,在二氧化钌中加入适量的活性炭,可以改善电极材料的阻抗特性,但将以降低电容量为代价,当二氧化钌含量为60%(质量分数)时,复合电极的比容量为567F/g,内阻为0.4331Ω,是一种理想的超级电容器电极材料。     

二次电池化成电源技术的研究

本文深入研究了二次电池化成电源装置的电路设计原理及实现方法,并阐明了本电源装置的主要技术及主要特点。     

染料敏化太阳能电池TiO2薄膜电极的染料吸附性能研究

采用手工刮涂法制备了染料敏化太阳能电池( DSSC)的TiO2薄膜电极,用解吸的方法和正交试验研究了DSSC电池TiO2薄膜电极的染料吸附性能,并结合统计分析方法对染料吸附试验数据进行了分析处理.研究结果表明TiO2薄膜电极具有最优染料吸附性能的烧结条件为:以2℃/min的速率升温至450℃,保温50 min后随炉冷却...     

二氧化钒的相变调控特性及可重构超表面天线应用研究

对二氧化钒(VO₂)薄膜的相变调控特性及方法进行了理论分析和实验探索。采用电激励方式研究了不同电极对相变程度的影响,发现电极尺寸和形状与绝缘状态下电阻的变化密切相关,从而影响相变程度。此外,相变程度也受不同调控方式的影响,可以用焦耳热原理解释。进一步将VO₂薄膜与超表面结构相结合,设计实现了大范围频率可重构的超表面天线。相比传统开关,VO₂薄膜在毫米波频段具有隔离度高、损耗低的优势,可为进一步研制高性能可调器件和天线提供重要的技术指导。     

聚氨酯乳液／纳米石墨微片复合导电涂料的制备及其电磁屏蔽性能

以纳米石墨微片为导电填料,聚氨酯乳液为基体,制备水性导电复合涂料,研究其导电性能和电磁屏蔽性能。结果表明,质量分数为35wt％纳米石墨微片,粘度区间160～180MPa·s,质量分数为2％的OP-10分散剂为最佳配方,最佳施工工艺为超声波分散30min后喷涂,涂层厚度控制在80um左右,在65℃的条件下固化。通过该法制备得到的导电涂料,其涂层表面电阻率降低至7．5Ω·cm^-2,平均的电磁屏蔽效能在27dB左右（300kHz～1．5GHz）。     

ZnSnO/AgNW双层透明电极的制备及性能研究

利用旋涂银纳米线和磁控溅射ZnSnO薄膜相结合的方法,实现了高性能ZnSnO/AgNW双层透明电极的制备。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对电极的结构和形貌进行了表征分析,利用紫外可见分光光度计和四探针测试仪分别对ZnSnO/AgNW双层透明电极的电学和光学性能进行了表征。结果表明,制备的ZnSnO/AgNW双层透明电极具有优异的电学和光学性能,在透过率为88.1%时,其方阻为12.3Ω/□,品质因子高达231。在5.0 mm的曲率半径下,对ZnSnO/AgNW双层透明电极进行了1 000次弯曲测试,其电阻仅增加了13%,表明ZnSnO/AgNW双层透明电极具有优异的柔性性能。此外,ZnSnO/AgNW双层透明电极经过20次胶带粘附测试和高温高湿测试后,方阻都基本保持不变,这说明ZnSnO/AgNW双层透明电极具有优异的粘附性以及抗氧化性。     

V2O5(TiO2)/S复合材料作锂电池正极的性能研究

为了改善锂硫电池的循环性能,将单质硫分别与纳米金属氧化物(V2O5,TiO2)机械混合。用XRD对材料的晶体结构进行了表征。通过循环伏安、交流阻抗和电池性能的对比,对材料的电化学性能进行了分析。结果表明:采用V2O5改性的硫材料,首次放电比容量达844.68 mAh.g–1,样品循环容量衰减明显改善,30次后比容量保持在696.71 mAh.g–1。而TiO2/S复合材料,初始放电比容量为578.21 mAh.g–1,30次循环后比容量为347.71 mAh.g–1。     

飞机复合材料搭接结构导电性研究

分析了复合材料的组成、导电特性,以及与复合材料导电性相关的因素.介绍了航空设备中部分复合材料结构件的装配工艺方法,描述了这种方法可能对其电性能和EMC性能的影响,并结合试验结果给出了工艺指导意见.     

Efficient cell design and fabrication of concentration‐gradient composite electrodes for high‐power and high‐energy‐density all‐solid‐state batteries

All‐solid‐state batteries are promising energy storage devices in which high‐energy‐density and superior safety can be obtained by efficient cell design and the use of nonflammable solid electrolytes, respectively. This paper presents a systematic study of experimental factors that affect the electrochemical performance of all‐solid‐state batteries. The morphological changes in composite electrodes fabricated using different mixing speeds are carefully observed, and the corresponding electrochemical performances are evaluated in symmetric cell and half‐cell configurations. We also investigate the effect of the composite electrode thickness at different charge/discharge rates for the realization of all‐solid‐state batteries with high‐energy‐density. The results of this investigation confirm a consistent relationship between the cell capacity and the ionic resistance within the composite electrodes. Finally, a concentration‐gradient composite electrode design is presented for enhanced power density in thick composite electrodes; it provides a promising route to improving the cell performance simply by composite electrode design.