铝空气电池阳极、空气阴极及电解质材料研究进展

铝空气电池具有无毒无害、比能量高、成本低、安全性好等优点,被称为"面向21世纪的绿色能源",作为燃料电池在备用电源、应急电源以及新能源汽车等领域有很好的发展前景。然而,目前铝空气电池的产业化进展缓慢,其瓶颈问题归根结底还是材料问题,铝合金阳极材料和空气阴极催化剂的电化学特性提升是拓展其应用的关键。简单介绍了铝空气电池的基本原理,重点综述了铝合金阳极材料和空气阴极催化剂的研究进展,概述了电解质的研究情况,并展望了其未来发展。     

一次镁空气电池阳极材料研究进展

金属空气电池是一种安全高效无污染的新型电池,其广泛的应用前景得到了全球研究者的关注。镁空气电池是金属空气电池的代表之一,也是继锂电池之后电池发展的新方向,然而现有的镁空气电池利用率远未达到期望,而且电压不够稳定,所以提升其利用率及稳定性对于充分发挥镁空气电池的潜力至关重要。本研究从一次镁空气电池的结构出发,全面介绍了镁空气电池系统的相关概念,从阳极开发的角度全面介绍了镁空气电池最新的相关研究进展。同时基于近年来发表的结果,讨论了阳极开发所需要关注的因素,总结了一次镁空气电池阳极材料的设计方法,展望了未来镁空气电池的研究方向。     

新型锂离子电池电解质添加剂-亚硫酸甘油酯的合成及其性能研究

设计并合成了两种亚硫酸甘油酯衍生物：(1,2-环亚硫酸甘油酯)苯磺酸酯(ODMB)和(1,2-环亚硫酸甘油酯)对甲苯磺酸酯(ODMM),通过库伦效率、恒流充放电，交流阻抗和扫描电子显微镜等测试研究了其作为电解质添加剂对LiCoO₂/Li电池电化学性能的影响。结果表明，ODMB和ODMM均具有良好的热稳定性，分解温度分别为256和255℃。掺杂0.7%(质量分数) ODMB的电池放电容量为147.98 mAh·g^-1,在50次循环后仍保持其初始放电容量(151.76 mAh·g^-1)的97.51%。与空白电解液相比，添加了ODMB和ODMM的电解液的电极表面具有更致密和稳定的膜结构，显著降低了电极的电荷转移阻抗。浸润性测量结果表明，0.7%(质量分数) ODMB电解液比空白电解液具有更好的浸润性，可以有效改善电池的组装过程。     

高安全性锂离子电池电解质研究进展

电解质是锂离子电池的重要组成部分,其电化学性能和热稳定性是影响电池安全性能的重要因素.简要介绍了商用锂离子电池电解质的性质以及由其引起的安全问题,从替代电解质材料和电解质添加剂两个方面综述了高安全性锂离子电池电解质的研究现状,着重阐述了离子液体、聚合物电解质、新型锂盐、成膜添加剂和阻燃添加剂等对锂离子电池安全性能提高的最新进展,展望了锂离子电解液的发展方向.     

镁海水电池及镁阳极材料的研究进展

镁电极材料具有成本低、无毒、无污染、放电电压平稳、比能量及比功率高、资源丰富、可再生等诸多优点,但用作海水电池阳极仍存在自腐蚀速率大、阳极利用率低等问题.介绍了镁海水电池的种类,综述了近年来海水电池中镁阳极材料的研究进展,并展望了今后提高镁阳极材料性能的发展方向.     

铝-空气电池阳极材料及其电解液的研究进展

金属-空气电池自进入人们的视野以来,由于其高能量密度和容量、平稳的放电特性、对负载和温度的依赖性低和较低的制造成本等特点,受到越来越多的关注。其中,锂-空气电池因具有极大的应用潜力而引起了学者们极大的研究兴趣;然而,锂-空气电池对周围环境十分敏感,容易造成爆炸,存在安全隐患;此外,锂离子电池的大规模生产和应用造成了原材料锂价格的大幅上涨。为了实现电池的商业化应用,选用来源广泛、经济实惠的电极材料成为必不可少的条件。铝是地壳中含量最多的金属元素,具有矿藏丰富、质量轻、无污染、安全、价格低廉和回收利用率高等优点,是一种潜在的储能材料。铝的理论质量比容量为2 980 mAh·g~(-1),仅次于锂(3 860 mAh·g~(-1)),其体积比容量(8.04 Ah·cm-3)约是锂的四倍(2.05 Ah·cm-3),被认为是金属-空气电池最有吸引力的候选阳极材料,也是化石燃料最有吸引力的替代者之一。然而,铝在空气和水溶液中表面上自发形成的钝化膜会显著降低铝阳极材料的活性;在碱性溶液中,铝-空气电池存在的主要问题是铝阳极材料自腐蚀导致氢析出速率较高,库伦效率降低和含水电解液的流动性可能导致的多孔空气阴极中毛细管的渗透及泄漏。因此,近年来,学者们不断开展深入研究,探索出以下几种改善铝阳极的方法:通过向铝中添加合金元素Ga、In、Sn、Zn、Mg、Bi、Mn等来改变铝阳极材料的活性和减少析氢反应;对电解液添加剂进行研究,发现部分植物提取液作为电解液添加剂可以保持铝阳极活性,降低析氢腐蚀;开发离子液体、固态和凝胶电解液,一方面可以减小铝阳极自腐蚀,提高阳极利用率,另一方面可减小铝-空气电池体积,增加电池的灵活性。目前研究获得性能较好的碱性铝-空气电池的阳极材料有Al-Ga/In-Mg系列、Al-Ga/In-Mg-Sn系列、Al-Ga-In-Bi-Pb系列等合金,其中部分铝阳极合金已经实现了实际应用。近几年研究工作获得了羽扇豆提取物、茄属植物叶的提取物等绿色电解液添加剂,其可以保持铝阳极的电化学活性,降低腐蚀率。此外,研究发现,室温下低聚氟化氢离子液体作为电解液可以活化铝阳极,降低其腐蚀速率,一些便携式铝-空气电池采用固态或凝胶电解液已经在护理医疗设备、商用LED手表方面应用。本文主要从铝阳极材料、电解质和电解质添加剂三方面论述了其对铝-空气电池性能的影响,并简单阐述了铝-空气电池放电的基本原理、面临的挑战和最新研究进展及应用。首先,综述了铝与合金元素的合金化,以此减少铝的自腐蚀,提高电池性能;并介绍了通过一定的加工工艺来改善铝阳极电化学性能的方法。其次,探讨了水溶剂电解质和非水溶剂电解质在铝-空气电池中的应用。同时,也研究了电解质添加剂对铝-空气电池的电化学性能的影响。最后,进一步明确了空气电池未来的研究和发展方向。     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

锂金属电池中复合固态电解质与负极界面的研究进展

与传统锂离子电池相比,全固态锂金属电池因其安全性好、能量密度高的特点备受关注.但是电极与固态电解质的固固接触带来较大的界面阻抗,而锂金属较为活泼易与固态电解质发生反应,造成了界面不稳定.界面问题已经成为制约全固态电池发展的关键因素之一.有机-无机复合固态电解质兼顾无机固态电解质和有机固态电解质的优势,具有较高离子电导率和一定的力学强度,展现出优异的实用化前景.本文综述了近年来复合固态电解质与金属锂负极界面改性的研究进展,总结了当前界面改性的主要研究思路:包括在界面构筑"软接触"、调节固态电解质的力学性能以及调控界面处锂离子的沉积动力学过程等.同时,也对今后界面改性的研究趋势进行了展望.     

全固态锂离子电池正极与石榴石型固体电解质界面的研究进展

全固态锂离子电池具有高安全性、高能量密度、宽使用温度范围以及长使用寿命等优势, 在动力电池汽车和大规模储能电网领域具有广阔的应用前景。作为全固态电池的重要组成部分, 无机固体电解质尤其是石榴石型固态电解质在室温下锂离子电导率可达10 ^-3 S·cm ^-1, 且对金属锂相对稳定, 在全固态电池的应用中具有明显的优势。然而正极与石榴石型固体电解质间接触性能以及界面的稳定性差, 使得电池表现出高的界面阻抗、低的库伦效率和差的循环性能。本文以全固态锂离子电池正极与石榴石型固体电解质界面为研究对象, 分析了正极/固体电解质的界面特性以及界面研究中存在的问题, 综述了正极复合、界面处理工艺、界面层引入等界面调控和改性的方法, 阐述了优化正极与石榴石型固体电解质界面结构, 改善界面润湿性的解决思路, 提出了未来全固态锂离子电池发展中有待进一步改进的关键问题, 为探索全固态锂离子电池的实际应用提供了借鉴。     

镁电池的研究进展

镁电池具有高功率、高能量密度、低成本、无毒害等特点.介绍了镁电池的类型和工作原理,综述了镁合金负极、镁电池正极、电解液等方面的研究进展,指出镁负极中添加稀土及Ga等合金元素可改善电池性能,正极材料采用有机化合物可使电池放电平稳、电解液以Mg(ClO4)2最有前途,讨论了镁电池的发展方向.     

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。     

镁基复合材料界面调控研究进展EI北大核心

界面是影响镁基复合材料综合性能的关键因素,如何进行界面调控一直是镁基复合材料的研究热点。本文围绕镁基复合材料三种界面结构类型(共格界面、半共格界面和非共格界面),针对影响界面性能的两个关键问题(界面润湿性和界面反应),综述了界面优化方案的研究进展,提出了实现良好界面结合的界面结构设计与调控准则:良好润湿性与轻微界面反应。针对镁基复合材料的界面性能提升,可以考虑添加稀土元素,起到净化界面、改善润湿性的作用;根据工程需要选择基体和增强体,得到某方面性能优异的复合材料;开发新的增强体表面涂层,充分提高界面结合能力;通过第一性原理等计算模拟方法,深入探究界面结构与界面性能之间的关系。     

金属空气电池技术研究进展

金属空气电池(MAB)是一类特殊的燃料电池,也是新一代绿色二次电池的代表之一,具有成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高等优点,既有丰富的资源,还能再生利用,而且比氢燃料电池结构简单,是很有发展和应用前景的新能源.介绍了金属空气电池的工作原理、结构和特点,以及目前各个重点研究电池的关键技术和工作进展,讨论了金属空气电池技术的发展和应用前景.     

锂离子电池电解质研究进展

能源的高效利用越来越受到重视，人们对锂离子电池的高性能化提出了更高的要求。锂离子电池主要包括正极、负极、电解质及隔膜。其中，电解质作为决定锂离子电池特性的关键材料之一，承担着电池内部电荷传递的功能，对电池的各项使用性能有着至关重要的影响。综述了国内外锂离子电池电解质的应用研究进展，着重对电解质的分类、性能和优缺点进行分析总结，讨论了现研究阶段需要解决的主要问题，指出电解质未来面临的挑战，并对电解质的发展作出了展望。     

水溶性石墨烯对双电解液镁空气电池放电性能的影响

为了提高双电解液体系镁空气电池的放电性能，选择在0.6mol/L NaCl电解液中加入水溶性石墨烯。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),在GO的基础上制备出还原氧化石墨烯(RGO)和水溶性石墨烯(PG)。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜对所制石墨烯进行了结构以及形貌的表征。研究了镁阳极在加入不同浓度PG的NaCl溶液中的电化学性能和组装成电池之后的放电性能。结果表明：在0.6mol/L NaCl电液液中加入PG后的镁空气电池放电性能得到很好的提升，其中Mg(ClO₄)₂-AN/NaCl+0.5g/L PG双电解液体系镁空气电池1mA/cm²放电时放电性能最好，阳极利用率为89%,能量密度为2840Wh/kg,且放电电压可达到1.42V。电化学测试表明镁阳极在加入PG的NaCl电解液中有着较高的电化学活性。     

锂空气电池性能改善方法的研究进展

锂空气电池是一种高能量密度的清洁储能设备,其应用对于缓解能源危机和环境压力具有重要意义。当前,锂空气电池性能仍受到阳极锂腐蚀、电解质分解、充放电效率低的影响。本文结合国内外研究最新进展,从阳极锂保护、电解质及添加剂的使用、氧化还原中间体和多孔阴极结构等方面探讨改善锂空气电池稳定性、提高放电产物分解速度、降低充放电过电位的方法,并对锂空气电池的应用前景进行展望。     

锂空气电池的研究进展

随着动力电池和电网储能等对高性能电池需求的增大, 具有超高比能量的锂空气电池受到了越来越多的关注. 为了开发出循环性能好、安全实用的锂空气电池, 各国研究者对相应的正极材料、电解质、催化剂和防水透氧膜等都做了大量的探索性工作, 并取得了一系列的进展. 其中, 找到稳定的电解质、设法减小放电产物的钝化, 对锂空气电池的真正可逆循环最为关键. 本文以惰性有机电解质体系的锂空气电池为主, 总结了近年来在空气正极、催化剂、电解质和防水透氧膜等方面的最新研究成果, 同时简单介绍了其它体系的锂空气电池, 并提出了对锂空气电池未来的努力和发展方向.     

锂离子电池聚合物电解质研究进展

综述了二次锂离子电池聚合物电解质的最新研究进展,对不同类型的聚合物电解质按其基体进行分类,包括常见的几种聚合物基体以及近年来发展起来的几种新型聚合物基体。对于每类基体相关的研究成果,主要关注的是电化学性能。对一些性能优异的聚合物电解质体系及其相应的制备方法,给出了较为全面的概述。与使用液体有机电解质的二次锂离子电池相比...