院士风采

<正>査全性1925.04.11～化学家。生于江苏南京。1950年毕业于武汉大学化学系。武汉大学教授。早年曾对阴、阳离子和非离子型表面活性物质在电极表面上的吸附于联合吸附过程,以及它们对电极反应过程的影响做过比较系统的工作,所总结出的规律对选择电镀添加剂和电池缓蚀剂具有一定的指导意义。     

银类添加剂在降低MH/Ni电池内压中的应用

研究了含银添加剂对电池性能的影响。试验表明 ,在贮氢电极中添加 3 % (质量分数 )的银添加剂 ,明显降低了模拟电池气体的析出量。因而在贮氢电极中添加Ag类氧化还原催化剂是一种有效降低电池内压的方法     

SrCO_3/TiO_2复合薄膜太阳能电池的性能研究

采用丝网印刷法制备了SrCO3/TiO2复合薄膜电极;组装电池,研究了复合电极的光电性能。结果表明:敏化SrCO3/TiO2复合薄膜电极太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子比敏化TiO2电极电池均有增加,总的光电转换效率从3.01%提高到了3.53%,增加了17.3%。另外紫外光谱表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极吸附更多的染料。电化学阻抗谱研究表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极相对于空白TiO2电极有更小的阻抗,有利于电子在薄膜中的传输,提高了太阳能电池的性能。     

锂离子电池多层复合电极结构研究进展

随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池的能量密度和寿命等电化学性能有了更高的要求.正负极活性材料的改性和修饰、新型导电剂和黏结剂的应用以及电极组分的优化设计,能够有效提升锂离子电池的循环性能和倍率性能.然而,传统电极因其单层结构本身存在的活性涂层表面结构不稳定,内部存在极化现象等问题,在一定程度上限制了高负载电极在锂离子电池中性能的发挥.因此改善传统电极中的单层结构,是锂离子电池研究的重要方向.本文通过归纳分析多层复合电极结构的相关研究,总结出解决单层电极结构本身问题的三种方案,分别为增加电极表面结构稳定性,增加电极表面导电性以及调整电极内部组分分布增加电极内部结构稳定性.这三种方案分别具备各自的优势,通过整合分析其特点,本文对目前多层复合电极结构的研究现状进行了总结,为锂离子电池及其他体系电池的电极设计提供了新的方向和思路.     

全氟表面活性剂对电极反应的影响─—非离子型全氟表面活性剂与碳氢链表面活性剂的比较

研究了非离子型全氟表面活性剂在汞电极表面的吸附行为及对若干典型电还原反应的影响，并与相应的碳氢链表面活性剂作了比较。结果表明，在零电荷电位附近，两类表面活性剂均以憎水链吸附于电极表面，由于全氟链的吸附活性弱于碳氢链，其对电极表面的屏蔽作用及对电极反应的阻碍均较弱。在负极化区，憎水链脱附，亲水基团吸附于电极表面，这时两类表面活性剂对电极反应的阻碍作用一般相差不大。     

气体多孔电极反应微观机理及宏观现象的研究

提出多孔电极研究的新思路、新方法，探索电极反应的微观机理及宏观现象，试图为制造高效多孔电极提供理论参考。通过锌空气电池实验对比了立式多孔碳电极相对于传统多孔碳电极在放电中的优点。通过实验观察了三相界面的形成形态随时间变化的3个宏观过程，根据3个宏观过程对应的电化学过程定义了电极反应中所形成的2种有代表性的三相界面。分析了电解液在多孔电极中运动的微观机理并得出理想突变界面是气体电极的最佳工作状态的结论。     

纳米碳管电极成型工艺对其电吸附脱盐性能影响的研究

添加不同种类和含量的粘结剂, 通过冷压和热压方法, 结合炭化处理等不同工艺制备纳米碳管电极, 利用DC-5电池测试仪分析其在盐水中的充放电性能, 比较其电吸附比电容和等效电 阻, 发现当聚四氟乙烯(PTFE)的量为10%, 聚偏氟二乙烯(PVDF)的量为15%时, 电极可以冷压成型; 酚醛树脂(PR)的量为20%时, 电极可以热压成型, 随着粘结剂的增加, 电极在盐水中的电吸 附比电容降低, 等效电阻增大. 通过纳米碳管电极表面结构、形貌、亲水性及在盐水中电吸附电容和等效电阻的分析, 对其脱盐性能进行比较, 发现添加20%PR粘结剂热压成型电极经 炭化后, 其比表面积大, 内部孔隙丰富, 亲水性好, 在盐水中电吸附比电容大, 等效电阻小, 电吸附脱盐效果最为显著.     

锂离子电池用多孔电极结构设计及制备技术进展

随着人们对锂离子电池需求的日益增加, 高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度, 除此以外, 孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定电极及电池性能的关键因素。通过优化电极结构设计提升高比能电池的性能逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了锂离子电池多孔电极结构设计优化的研究进展, 总结了多孔电极结构设计要素及制备方法, 最后对电极结构设计优化以及推动新型制备技术的规模化应用在高比能锂离子电池领域的未来发展前景进行展望。     

全氟表面活性剂对电极反应的影响—非离子型全氟表面活性剂与碳氢链表面活

研究了非离子型金属表面活性剂在汞电极表面吸附行为及对若干典型电还原反应的影响，并与相应的吸氢链表面活性剂作了比较。结果表明，在零电荷电位附近，两类表面活性剂均以憎水吸附于电极表面，由于全氟链的吸附活性弱于碳氢链，其对电极表面的屏蔽作用及对电极反应的障碍均较弱，在负极化区，憎水链脱附，亲水基团吸附于电极表面，这时两类表面活性剂对电极反应的障碍作用一般相差不大。     

酸度计玻璃电极的选择

酸度计的玻璃电极是pH测量中极重要的组成部分,它的作用是与甘汞电极一起组成一个测量电池,该测量电池电动势的大小与容液中氢离子的浓度在一定范围内成线性关系。在使用中它的寿命是有限的,正常情况下只有一年多,部分玻璃电极(以下简称电极)往往用不到一年就会因各种原因...     

膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一，其结构和组成对电池的性能有着重要的影响。提高膜电极性能的一个重要的指导思想是在催化粒子的周围形成良好的质子、电子和气体通道。以此为主线，从电极制备工艺的发展历程，Nafion的使用与质子通道的改进、电子通道的改进、阴极催化等几个方面详细地总结和讨论了近年来MEA的研究状况，并在此基础上对MEA的进一步研究提出了若干建议。     

锂离子电池浆料的制备技术及其影响因素

新能源汽车行业的蓬勃发展对高性能锂离子电池需求越来越迫切.作为锂离子电池的重要组成部分,电极性能对于锂离子电池整体性能的影响十分显著.而在电极中,作为多组分混合物浆料的均匀性和稳定性对于电极片性能的影响巨大.但是目前研究者们的重点通常都是放在电极特性和电池组装工艺上,对决定电池性能浆料的特性研究较少.电极组分的均匀性是由浆料组分的均匀性和稳定性决定,而浆料是一种多组分悬浮颗粒组成的复杂体系,其均匀性和稳定性难以直接观测,浆料的流变性能是当前能反映浆料均匀性和稳定性的最有效的指标参数.本文阐述了近年来锂离子电池电极浆料制造过程中活性物质、黏结剂、导电剂、溶剂、分散添加剂、pH值、温度、混合步骤对浆料流变性能的影响,总结了这些因素对浆料流变性能的影响规律,为研制出更加均匀和稳定的浆料体系及高性能锂离子电池提供一定的指导作用.     

炭材料在全钒氧化还原液流电池中的电化学活性

炭材料在全钒氧化还原液流电池(钒电池)中主要用作电极。由于传统炭材料对钒电对氧化还原反应的电化学活性较差,因此,对以石墨毡为代表的炭材料电化学活性研究成为钒电池电极研究的重要组成部分。研究从石墨毡电极改性和炭材料作为催化剂应用两方面详述炭材料在钒电池中的电化学活性研究现状,先介绍含氧官能团和含氮官能团对钒电对氧化还原反应的电催化作用,回顾碳纳米管和石墨烯两类新型炭材料在钒电池中的应用。对炭材料电化学活性的今后研究工作进行展望,通过对炭材料性构关系的全面了解和对碳电极上的钒电对电化学反应过程动力学的深入研究,才能为炭材料在钒电池中的实际应用奠定扎实的理论和应用基础。     

电活性有机材料在钠离子电池中的研究进展

由于钠资源储量丰富、成本低廉,钠离子电池近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。但由于钠离子重量及其半径大于锂离子,这必然引起对电极材料不同的要求,从而限制了钠离子电池产生如锂离子电池一样的电化学性能。研究发展优异的电极材料应用于钠离子电池成为了关键。相对于目前报道的许多无机电极材料而言,有机电极材料具有储量丰富、结构多样、环境友好等特点,同时具有很高的理论能量密度,极具研究价值。综述了3类典型有机电极材料在钠离子电池中的应用,并对有机电极材料未来的发展进行了展望,将为钠离子电池电活性有机材料的研究提供十分有用的资料。     

选择性混合型燃料电池膜电极的制备及性能研究

以Pt-Ru/C和Pt/C分别为阴极、阳极催化剂,以多孔聚丙烯薄膜浸渍Nafion溶液作为CMRFC的固体电解质膜(MEA),自制多孔选择性膜电极,并组装了单电池以及测试系统。以甲醇和氧气共同输送作为混合燃料,研究了阴极PTFE与Nafion含量及其分布对单电池的极化与功率特性以及单电池在放电运转过程中阴极氧化剂种类对单电池性能的影响,并考察了单电池的放电性能。研究表明,气体扩散层中微孔碳层中PTFE的质量含量为40%,催化层PTFE为30%时,在燃料供给条件为18.9mL.min-1,0.5mol.L-1的甲醇溶液+0.21 min-1O2时,MEA的电性能最好,稳定放电时最大功率可达0.55mW.cm-2(0.125V时)。     

全钒液流电池用碳纳米管-石墨复合电极的研究

将石墨(GP)和多壁碳纳米管(MWNT)按不同比例压片制成电极,用于全钒氧化还原液流电池电极材料,通过循环伏安、交流阻抗、充放电测试、SEM手段对MWNT-GP复合电极进行表征和分析.研究结果表明,MWNT含量为15wt%的MWNT-GP复合电极性能最佳,对组装成的静态电池在电流密度20~80mA/cm2进行充放电性能比较,电流效率均在93%以上,电压效率随着电流密度的增加而有所下降.     

导电聚合物在锂离子二次电池电极材料改性方面的应用

导电聚合物具有较高的电导率、较短的离子交换路径、出色的电化学行为,在化学电源领域占有独特的地位。近年来,诸多研究显示,导电聚合物包覆后的锂离子电池电极材料展示出优良的电化学性能,这方面的研究一直在电极材料改性研究领域备受关注。文章主要介绍了（聚吡咯和聚苯胺）对锂离子二次电池电极材料的改性,研究发现,通过导电聚合物的改性,电极材料的比容量以及循环寿命都得到了大幅度提高。     

非水电解质锂空气电池的开发与探索

由于锂空气电池有很高的理论能量密度,受到了研究人员的广泛关注。该种电池使用纯金属锂作为负极,正极为氧气,不需要在电极中储存,直接来自空气中。然而锂氧电池在实际应用中,仍然有许多的问题需要解决。诸如正极结构的设计、电解质组分的优选、以及充放电过程中电极的放电反应的研究等。综述了锂氧电池研究过程中面临的主要限制因素,并做了相应的阐述。     

电子纸显示ITO电极保护层研究及其性能表征

为了避免电化学反应对电子纸显示电极和显示材料的损坏，用PVA（聚乙烯醇）、PET（聚酯）和PI（聚酰胺）等惰性高分子材料对ITO（氧化铟锡）薄膜电极进行了修饰，并通过原子力显微镜、电化学工作站以及红外、紫外可见光光谱分析等手段对修饰效果进行了研究。通过红外光谱和电化学工作站，研究了金属络合染料在电极上发生的电化学反应，通过紫外可见吸收光谱，研究了染料和颜料在电极保护层上的吸附与染色。试验结果表明，PI在ITO薄膜玻璃电极上粘接牢固，涂层致密，绝缘效果良好，能够有效地避免显示材料在电极上的电化学反应。     

柔性储能电池电极的设计、制备与应用EI北大核心CSCD

随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展,柔性储能器件的研究逐渐转向微型化、轻柔化和智能化等方向。同时人们对器件的能量密度、功率密度和力学性能有了更高的要求。电极材料作为柔性储能器件的核心部分,是决定器件性能的关键。柔性储能电子器件的发展,又迫切需要新型电池技术和快速、低成本且可精准控制其微结构的制备方法。因此,柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池等新型储能器件的研发成为目前学术界研究的热点。本文论述了近年来柔性储能电池电极的研究现状,着重对柔性电极材料的设计(独立柔性电极和柔性基底电极)、不同维度柔性电极材料的制备工艺(一维材料、二维材料和三维材料)和柔性储能电极的应用(柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池)进行对比分析,并对电极材料的结构特性和电化学性能进行了讨论。最后,指出了柔性储能器件目前所面临的问题,并针对此类问题展望了柔性储能器件未来的重点在于新型固态电解质的研发、器件结构的合理设计及封装技术的不断优化。