三元锂离子电池氢气产生原因探索

本工作通过气相色谱(GC)和可充电对称锂离子电池探索了三元锂离子电池(LIBs)中H2产生的原因.除了公认的氢气是由电池中微量水分还原产生之外,本工作则主要是探索质子电解质氧化物(R-H+)和碳酸酯解离成H?两种氢气产生机理对于三元锂离子电池是否成立.鉴于R-H+作为正负极间的关联产物沉积在负极表面,分别制备了具有充放电能力的石墨/石墨负极软包对称电池、NCM/NCM(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2被定义为NCM)正极软包对称电池以及石墨/NCM软包全电池,经过常温循环以及过充测试后,GC结果显示H2产生于软包全电池以及负极对称电池,而正极对称电池中没有.此结果侧面验证了R-H+机理成立,即H2由正极端生成沉积在负极表面的产物R-H+还原所产生,因此单独的正极对称电池无H2产生.为了排除电池中微量水分还原产生氢气对R-H+机理验证的干扰,选择循环以后未产生氢气的正极对称电池,加入微量水分再循环后,GC结果检测到氢气.说明对称电池中原本微量水分对最终产生氢气的结果影响可忽略不计.最后,选择了正极对称电池对碳酸酯解离成H?产氢机理进行验证,根据前面的实验结论,此体系可排除R-H+以及水分对最终产氢结果的影响.高温存储及高温过充测试后,正极对称电池循环后内部均未检测到H2,因此碳酸酯解离成H?产氢机理不成立.     

锂电池百篇论文点评（2022.2.1—2022.3.31）

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter~*”为关键词检索了Web of Science从2022年2月1日至2022年3月31日上线的锂电池研究论文,共有3128篇,选择其中100篇加以评论。层状正极材料的研究集中在高镍三元材料、镍酸锂、钴酸锂和富锂相材料,其相关研究关注表面包覆层、前驱体及合成条件、循环中的结构变化。负极材料的研究重点包括对硅颗粒的包覆,具有三维结构的硅/碳、硅/锡复合材料。金属锂负极的界面构筑及三维结构设计受到重点关注和研究。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物与氧化物固体电解质复合材料的合成以及相关性能研究。液态电解液方面包括适应高电压正极材料及提升金属锂负极、石墨负极电池性能的添加剂与溶剂研究。针对固态电池,复合正极制备、双层电解质结构、锂界面枝晶及副反应抑制有多篇,其他电池技术主要偏重液态锂硫电池正极设计。表征分析涵盖了锂扩散、SEI形成、硫化物电解质的电化学与化学稳定性等方面。理论模拟工作涉及三元材料掺杂、电解液物化性质以及新型固态电解质搜寻,电池中电解液与正负极的界面以及固态电解质与Li的界...     

锂电池百篇论文点评(2021.2.1-2021.3.31)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以"lithium"和"batter*"为关键词检索了 Web of Science从2021年2月1日至2021年3月31日上线的锂电池研究论文,共有2566篇,选择其中100篇加以评论.本文对层状氧化物正极材料的研究集中在掺杂、包覆、前驱体及合成条件、循环中的结构变化,其中,高镍三元材料是讨论的重点.硅基负极材料方面关注体积膨胀及其带来的后续问题,相关研究内容包括对硅颗粒的包覆、复合硅基负极及其结构调控.金属锂、碳负极和氧化物负极等其他负极也有涉及,其中,对金属锂负极界面的研究和三维结构负极设计是重点.固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物-氧化物复合固体电解质的合成、掺杂以及相关性能研究.液态电解液方面主要为针对适应高电压三元层状氧化物正极和金属锂负极的电解液及添加剂研究,还有添加剂对正/负极界面层的调控作用和对石墨、硅负极的性能提升.对于固态电池,复合正极制备和设计、活性材料的表面修饰、锂金属/固态电解质界面等都是主要研究内容.其他电池技术偏重于基于催化、高离子/电子导电基体的复合锂硫正极构造以及"穿梭效应"的抑制.表征分析部分涵盖了金属锂沉积,石墨和硅负极的体积膨胀问题,正极的微结构、过渡金属元素溶解和产气以及固态电池中电解质分解、界面接触损失等问题.理论模拟工作涉及固态电池中界面接触损失、锂负极的沉积和剥离、电极界面稳定性.界面主要涉及固态和液态电池中SEI及其可视化表征.     

充放电过程液相锂离子浓度变化及机理

采用三电极电池实时监测不同倍率充放电过程中全电池、正极对锂、负极对锂以及浓差电池电压变化,得到不同倍率下充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化规律,与此同时还研究了不同层数隔膜三电极电池正负极之间液相锂离子浓度的变化趋势.本工作通过恒电流间歇滴定法(GITT)测试了三电极电池中正极Li(Ni0.65Co0.2Mn0.15)O2(NCM65)电极表观化学扩散系数和负极石墨电极表观化学扩散系数.结果表明,充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化与负极对锂电位有关,且充电过程正负极之间液相锂离子浓度大于放电过程正负极之间液相锂离子浓度.充电过程中,倍率越大,正负极之间液相锂离子浓度越大,放电过程则相反.通过增加正负极之间隔膜层数以此增加扩散路径,隔膜层数增加正负极之间液相锂离子浓度有所降低,总体锂离子浓度变化趋势保持不变,但靠近正负极侧液相锂离子浓度有一定差异.GITT测试正极NCM65电极表观化学扩散系数(3.57×10-9～5.63×10-8cm2/s)大于负极石墨电极表观化学扩散系数(1.16×10-10～8.21×10-8cm2/s),且负极石墨表观化学扩散系数的变化趋势也与负极对锂电位有关,因此得出正极脱嵌锂速度大于负极,液相锂离子浓度变化受负极扩散的影响.     

锂电池百篇论文点评（2022.12.1—2023.1.31）

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“battery*”为关键词检索了Web of Science从2022年12月1日至2023年1月31日上线的锂电池研究论文,共有3084篇,选择其中100篇加以评论。正极材料的研究包括高镍三元材料、镍酸锂和镍锰酸锂的掺杂改性和表面包覆层来稳定结构及抑制界面副反应。负极材料的研究重点包括硅基负极材料、金属锂负极和无负极技术。其中硅基负极材料的相关研究集中在通过表面包覆、界面构建和开发新黏结剂体系来缓解体积膨胀问题。金属锂负极和无负极集流体的界面构筑受到重点关注和研究。固态电解质的研究内容主要包括对硫化物固态电解质、聚合物固态电解质与硫化物-聚合物复合电解质相关的合成、电解质薄膜制备以及电解质-电极界面构筑。液态电解质方面的研究集中在使用添加剂进行电解质-电极界面设计和调控。针对固态电池、正极材料的表面包覆、复合正极制备以及锂枝晶及界面副反应抑制有多篇文献报道。其他电池技术主要偏重液态锂硫电池正极设计。表征分析涵盖了化学成分和电池失效分析、锂除沉积行为和负极SEI。理论模拟工作涉及电池性能预测和电解质设计。电池中电解质与正负极的...     

石榴石型Li7La3Zr2O12固态锂金属电池的界面问题研究进展

固态锂金属电池具有高能量密度、高安全性、宽工作温度范围、长服役寿命等优势,是下一代锂电池体系的重要发展方向之一.作为典型的氧化物固态电解质,Li7La3Zr2O12(LLZO)具有锂离子电导率高、电化学窗口较宽、机械强度高和热稳定性好等优点,因此LLZO固态锂金属电池受到业界的广泛关注.但是,LLZO固态锂金属电池还存在锂枝晶穿透固态电解质生长造成电池短路、电解质/电极界面电阻过高等问题,影响其实际应用.这些问题与LLZO的显微结构特征、正极材料与LLZO的化学和电化学相容性、正极与电解质的界面结合性、金属锂负极对LLZO的浸润性等因素有关.本文总结了以上问题的解决策略.对于正极侧,通过活性颗粒表面包覆、三维固态电解质界面构筑、柔性聚合物或凝胶电解质中间层引入、正极活性颗粒与柔性或黏性离子传导材料复合等手段,可改善正极与LLZO的相容性,并降低正极界面电阻.对于负极界面,消除LLZO电解质表面碳酸锂、引入反应活性或柔性中间层、调控金属锂负极组成等方法,可改善锂对LLZO的浸润性,降低负极界面电阻.最后,本文对未来研究和发展方向给出了建议.     

锂金属负极的研究策略

全固态电池由正极材料、固态电解质和锂金属负极组成,锂金属负极是全固态电池的重要组成部分.锂金属负极的成功应用不仅可以提高电池能量密度和安全性能,还能降低现有电化学体系的制造成本,全面取代液态锂离子电池.但在实际的应用过程当中,锂金属负极还存在着下列难以解决的问题:锂枝晶、"死锂"粉末化、体积膨胀和抗空气氧气稳定性.针对...     

基于LLZO的复合电解质对Li-S电池穿梭效应的抑制

相对于传统锂离子电池,锂硫电池具有高比容量、高能量密度、环境友好等特点,因而在作为未来的动力电池和储能电池上被寄予厚望。但是,目前的锂硫电池存在穿梭效应、硫利用率低、充放电体积变化大等问题。本工作主要针对硫的穿梭效应、硫在负极材料沉积等问题开展研究。首先制备出室温离子传导率为6.4×10-4 S/cm的含锂石榴石（LLZO）固态电解质;再引入LLZO固态电解质作为隔膜,使用石墨烯气凝胶复合硫正极组装电池进行测试。充放电循环测试结果表明,该电池结构可以解决锂硫电池难以有效充电的问题,获得了接近100%的库仑效率。此外,采用XRD、SEM等检测手段分析了充放电循环后LLZO隔膜的微观物相结构,证明了LLZO能够有效阻挡多硫化物,抑制穿梭效应。     

Reviews of selected 100 recent papers for lithium batteries (Jun. 1, 2019 to Jul. 31, 2019)

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述，以"lithium"和"batter^*"为关键词检索了Web of Science从2019年6月1日至2019年7月31日上线的锂电池研究论文，共有3486篇，选择其中100篇加以评论。正极材料主要研究了层状三元材料和钴酸锂材料的掺杂表面包覆对其性能的改善作用。硅基负极材料和金属锂负极侧重于设计三维结构、表面修饰和使用功能电解液添加剂来提高循环性能和库仑效率。固体电解质研究集中在硫化物、含卤素的硫化物和聚合物，电解液侧重于研究提高正极表面CEI稳定性的和抑制正极溶解的过渡金属离子对负极SEI稳定性影响的功能添加剂。固态电池的研究主要为固态锂电池和锂离子电池正负极的复合电极设计。锂硫电池的研究重点在于正极的催化活性研究和负极界面的稳定性研究。原位分析偏重于锂离子和固态锂二次电池的失效机制分析。还有少数几篇涉及理论计算和电池回收。     

The cycle life investigation for spinel LiNi0.5Mn1.5O4 full cells

分别以石墨和钛酸锂为负极活性物质,制备了尖晶石镍锰酸锂的32131型圆柱锂离子电池.石墨负极电池和钛酸锂负极电池容量分别为7.5 A·h和5.5 A·h,质量能量密度分别达到152 W·h/kg和81 W·h/kg.常温充放电循环测试结果表明,石墨和钛酸锂两种负极体系电池循环寿命将分别达到400次和1000次,这种循环寿命的差别主要体现在负极上,即正极材料中溶解的Mn在石墨负极表面沉积并持续催化SEI膜生成,减少了电池中可使用的活性Li⁺,进而导致电池寿命快速衰减;相比而言,钛酸锂负极表面不存在明显SEI,同时正极过量设计电池也使得钛酸锂体系电池的镍锰酸锂与电解液间的界面副反应低于石墨体系的负极过量设计电池.     

生态水泥及其发展前景

从生态水泥与普通水泥的概念,着重讲述普通生态水泥与矿渣型生态水泥的各种特性以及与普通水泥在生产工艺、生产费用到对环境的影响分别加以对比和介绍,并对生态水泥的发展趋势进行了归纳,同时提出发展生态水泥,改善人居环境,促进人与自然和谐共存.     

具有智能化特征的安全稳定分析与控制决策技术

安全稳定预警与控制辅助决策是智能电网调度技术支持系统不可缺少的应用类功能。在分析安全稳定分析与控制决策计算工作特点的基础上,提出安全稳定分析与控制决策支持智能化的主要特征：自动化和自适应性。介绍了自动化的安全稳定分析计算技术,包括输入数据准备、任务执行和输出结果的自动化处理;阐述了自适应电网运行工况、外部环境和硬件运行状态的安全稳定分析技术,包括调整应用功能的输入数据和妥善处理安全稳定性交互影响,以及根据分析计算任务要求动态优化调度计算资源。这些技术已用于安全稳定综合防御系统,提高了分析结果的适应性和分析计算的效率,在电网运行规划、计划安全校核、超短期安全态势预测、调度操作安全校核和在线分析与控制等电网调度运行管理中发挥作用。     

省柴节煤灶炕技术及其推广

“烧柴做饭，火炕取暖”是我国广大农村的传统习惯。沿用多年的旧式灶炕，热效率低，每年要烧掉大量农作物秸秆和薪柴，还不能很好地解决农民炊事和取暖的问题。     

过热器再热器爆漏事故的原因分析及对策

过热器、再热器爆漏事故严重影响了锅炉机组的安全性和经济性,而造成过热器、再热器爆漏事故的主要因素有超温爆管、磨损、高温腐蚀、热疲劳、质量失控等。通过对这些因素的主要原因和爆口特征的分析,提出了一些过热器、再热器爆漏事故的防治措施。     

Direct and indirect uses of energy and materials in engineering and construction

The energy content of final products is made up of two parts: the direct energy content, the energy purchased by the firm making and selling the product; and the indirect energy content, the energy used in the manufacture of suplies and in the services purchased by the company. The present paper notes from published energy statistics that in both the UK and the USA the industries which extract and refine materials directly purchase far more energy than the industries which convert the materials into final products. An input-output analysis of the total, direct and indirect, energy purchased by the UK engineering and construction industries confirms the expectations that indirect energy purchases far exceed direct, in the main because large amounts of energy are consumed in the manufacture of materials.It follows that minimisation of the energy required in the manufacture of the products of the engineering and construction industries needs to be carried out in the context of a wider systems optimisation process, in which an industry's suppliers, and in particular its suppliers of materials, are considered an integral part of the system.Some implications of this observation are discussed both from the short and long term point of view.     

冶金渣综合利用与节能环保

论述以磁选除铁后的冶金渣为主要原料,集成高炉煤气、蒸汽等再生能源生产节能环保的建材产品的方法。该方法具有能利用大量冶金渣和再生资源、能多途径有效节省能源消耗、避免了冶金渣对环境的二次污染和再生资源的浪费。