硫正极中硝酸盐和黏结剂的种类对锂硫电池性能的影响

系统研究了正极中使用不同种类的硝酸盐和黏结剂对锂硫电池电化学性能的影响.通过对比锂硫电池的循环性能和库伦效率,发现以硝酸镁为正极添加剂的锂硫电池的库伦效率最高,且其最适合的质量分数为10％.在研究硫正极中硝酸盐和黏结剂的协同效应对锂硫电池电性能的影响时,发现使用β-环糊精聚合物(β-CDp)黏结剂的锂硫电池电化学性能最好.在此基础上,使用含硝酸锂的电解液可进一步提高了锂硫电池库伦效率(>98％),说明硫正极中的硝酸镁和黏结剂以及电解液中的硝酸锂之间有协同作用,可共同抑制穿梭效应,有助于进一步提高锂硫电池的放电比容量和库伦效率.     

PVDF黏结剂对微生物燃料电池阴极性能的影响

以聚偏二氟乙烯(PVDF)代替传统PTFE作为微生物燃料电池阴极黏结剂,研究PVDF黏结阴极时对微生物燃料电池阴极性能的影响,以求开发更适用于工程上大面积使用的微生物燃料电池阴极黏结剂。主要采用SEM、电位监测、极化测试对制备的微生物燃料电池阴极性能进行了表征。结果表明,当PVDF黏结剂质量浓度为100 g/L时,微生物燃料电池的最大功率密度达到1 586 mW/m~2,库伦效率最高可达到74%。PVDF可以作为微生物燃料电池空气阴极的黏结剂,不会对微生物燃料电池阴极性能产生负面影响。     

硫化聚丙烯腈凝胶的制备及其锂硫电池性能

为了提高硫化聚丙烯腈(SPAN)正极材料的电化学性能,以二甲基亚砜为溶剂,以去离子水为非溶剂,采用热致相分离法制备了聚丙烯腈凝胶(PAN)_g,然后引入水合肼使PANg的分子链间发生N—N交联,制备出化学交联的聚丙烯腈凝胶(PAN_g+N),最终通过高温载硫法制得了硫化聚丙烯腈凝胶(SPAN_g+N)。利用SEM、TEM、FTIR、XRD等方法研究了材料的结构和物相特征。结果表明：交联结构的SPAN_g+N具有高度互联的三维网络结构,结构稳定性及电化学性能均得到显著提高。在0.5 C的电流密度时,首圈放电比容量为1 219.8 mA·h/g,循环100圈后的比容量为1 000.6 mA·h/g,容量保持率达到82.03%,平均每圈衰减率为0.18%。     

花状SnS@CNTs/S复合正极材料用于高性能锂硫电池

针对锂硫电池中硫的电导率低和穿梭效应严重的问题,通过简易的一步水热法构筑了花状硫化亚锡和碳纳米管（SnS@CNTs）复合材料,将其作为硫主体。通过吸附实验和电化学测试,论证了CNTs可以提供发达的导电网络,促进离子/电子的传输,并且CNTs与SnS之间的C—S键可以高效地固定和转化多硫化物,从而抑制穿梭效应。基于此,SnS@CNTs/S电极表现出优异的锂硫电池性能,在0.1 C电流密度下的首圈放电容量能达到1 314.4 mA·h·g-1,在0.5 C电流密度下循环200圈后仍能保持594.1 mA·h·g-1的比容量。因此,SnS@CNTs/S是一类出色的高性能锂硫电池的正极材料。     

聚偏氟乙烯／聚丙烯腈共混膜的研究

ＰＶＤＦ（聚偏氟乙烯）／ＰＡＮ（聚丙烯腈）共混制膜可以有效地改善膜的透过性能,而截留基本不变,共混比的改变直接影响着铸膜液的相容性,而相容性的变化与共混膜的性能变化有一定相应关系,实验证明,这是一种改善ＰＶＤＦ膜性能简便有效的方法,具有极好的实用开发价值。文中还讨论了溶剂种类,聚合物浓度,添加剂种类及用量和凝固浴组成等工艺条件对共混膜性能的影响。     

储能电池用空心介孔碳/硫复合正极材料的制备及性能改进

针对高比能二次电池中,锂硫电池在反应过程中出现的中间产物溶解流失及体积膨胀等问题,采用模板法制备了一种具有空心结构的高孔容介孔碳球(标记为SiO_2~-空心碳),不仅提高了载硫量,而且可将多硫化物吸附在球体的空心结构和壳层的介孔孔隙中,从而抑制活性物质的溶解流失。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、氮气吸脱附表征结果表明多孔碳呈空心球结构,壳层布满介孔孔隙,孔径约为2～4 nm; X-射线衍射(XRD)图谱说明单质硫均匀分散在空心碳孔隙结构中;热重分析结果显示,SiO_2~-空心碳/S复合材料的硫含量为74. 2%;电化学测试表明,其首周放电比容量增加至1608. 6(mA·h·g~(-1)),循环100周后仍保持在863. 4(mA·h·g~(-1))以上,说明SiO_2~-空心碳/S复合材料具有较好的电化学活性及循环稳定性。采用KS6为导电剂,可以使复合硫电极循环100周后的可逆比容量提高至961(mA·h·g~(-1)),容量保持率提高至61. 7%,可见KS6导电剂可以明显改善SiO_2~-空心碳/S复合材料的循环性能。     

电解液对锂硫电池性能的影响

锂硫电池充放电时产生的多硫化锂易溶于电解液,导致活性物质减少,电池的循环性能变差,容量衰减.本文通过使用不同成分的电解液,探索其对锂硫电池充放电性能的影响.并采用XRD对正极材料进行表征,在真空手套箱里面组装成电池,利用高精度电池性能分析测试仪对使用不同电解液组装的电池进行首次放电和循环性能分析.结果表明,C/S复合材料呈现出非晶态的结构.采用1mol/L的LiPF6的DME/DOL(体积1∶1)电解液组装的电池首次放电比容量达到了1 200 mAh/g,其充放电效率稳定在70％左右.     

温度对聚合物QCM传感器性能的影响研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为敏感材料,石英晶体微天平(QCM)为敏感元件构成聚合物QCM传感器。该文主要对神经毒剂模拟剂DMMP的气敏特性进行研究,并重点讨论了温度对PVDF聚合物膜层QCM传感器性能的影响。结果表明,当测试温度愈接近PVDF的玻璃化温度,传感器的响应幅值就愈高,且在各个DMMP测试气氛浓度时,传感器的响应幅值对温度的依赖性均符合Arrhenius关系;升高温度有利于提高传感器的响应速度,但同时其灵敏度却降低。     

聚偏氟乙烯/聚丙烯腈共混膜的研究

ＰＶＤＦ（聚偏氟乙烯）／ＰＡＮ（聚丙烯腈）共混制膜可以有效地改善膜的透过性能,而截留基本不变．共混比的改变直接影响着铸膜液的相容性,而相容性的变化与共混膜的性能变化有一定相应关系．实验证明,这是一种改善ＰＶＤＦ膜性能简便有效的方法,具有极好的实用开发价值．文中还讨论了溶剂种类、聚合物浓度、添加剂种类及用量和凝固浴组成等工艺条件对共混膜性能的影响．     

CNTs@Fe2O3材料的构筑及其对锂硫电池性能的影响

锂硫电池作为一种新型锂电池,具有高能量密度和低成本等优势,但硫正极在循环过程中性能 退化的问题仍有待解决。 为此,制备了一种用 Fe2O3 修饰的碳纳米管(CNTs@ Fe2O3 )作为载硫体。 碳纳米管独特的中空结构能够有效应对体积膨胀效应,同时,生长在碳纳米管表面的 Fe2O3 颗粒能 够有效吸附多硫化锂,从而抑制多硫化锂的穿梭;碳纳米管的长程导电结构能够提高难溶性多硫化 锂沉积后的正极导电性。     

交联程度对AEM/PVDF TPV相态转变及性能的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)为树脂相,乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)为橡胶相,采用动态硫化技术制备一种新型的耐油、耐高温的混炼型热塑性硫化胶(TPV)。通过调整过氧化二异丙苯(DCP)的用量改变AEM相的交联程度,研究交联程度对该TPV材料相态转变及性能的影响。研究表明,随着AEM相交联程度的增大,AEM/PVDF共混物逐渐发生相态转变,当DCP用量增加到3.6和4.5份(质量份)时,AEM/PVDF形成海-岛相结构,制得TPV材料;随着DCP用量的增多,AEM/PVDF TPV的硬度和定伸应力逐渐增大。当DCP用量为2.7份时,共混物处于海-海相的两相互锁结构,拉断强度和断裂伸长率较小;同时,AEM的交联程度越大,材料具有更加优异耐热油和热空气老化性能。     

纳米硫化锂/碳复合正极材料的制备及其电化学性能

为了提高硫化锂正极的倍率性能、抑制多硫化锂穿梭并降低成本,以三硫化二锂作为硫化锂的前驱体,聚乙烯吡咯烷酮和碳纳米管作为碳源,经高温处理制备纳米硫化锂/碳复合材料,以此作为锂硫电池的正极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪对该复合材料的形貌、结构以及组成进行表征,并进行电化学性能测试。结果表明：制备的纳米硫化锂/碳复合正极材料中,纳米硫化锂分散均匀并被热分解的碳包覆,合成的三硫化二锂前驱体在空气中具有一定的稳定性,能够降低纳米硫化锂的生产成本;将纳米硫化锂/碳复合正极材料用于锂硫电池时,在0.07 C(1 C=1166 mA/g)倍率下初始放电比容量达910 mAh/g,在1.00 C高倍率下循环150次后,可逆容量保持在484 mAh/g,这表明纳米硫化锂/碳的活性物质利用率较高、多硫化锂穿梭较弱。采用三硫化二锂前驱体制备高性能硫化锂复合材料,工艺成本低,有助于硫化锂正极材料的实际应用。     

用于锂硫电池正极的生物质碳材料制备与应用

当前市场对于新一代高能量密度的电池需求日益迫切,锂硫电池作为最有前景的二次电池之一,其正极材料的研究广受关注。而生物质为前驱体的碳材料因其来源广泛易制备、环境友好性能高而不断被应用到锂硫电池正极材料的研究中。介绍了正极材料的研究现状,制备生物质基碳材料的主要方法,不同制备因素对于生物质碳材料的影响以及在锂硫电池中性能的影响;介绍了生物质碳材料结合目前正极材料的改进措施的实例;最后对生物质碳材料在锂硫电池正极未来的发展方向提出了思考。     

注射成型工艺参数对PVDF流动性能的影响

使用阿基米德螺旋线测定法对聚偏二氟乙烯(PVDF)熔体流动速率(MFR)进行测定,分析了相关注射成型工艺参数对PVDF熔体流动性能的影响.研究表明,对PVDF材料流动性影响最大的工艺参数为料温和注射压力,这对于PVDF注射成型工艺参数的选择有参考意义.     

PVDF中空纤维复合膜的制备及其性能研究

研究聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜复合膜的制备与性能．扫描电镜和红外光谱等试验结果表明：聚乙烯醇(PVA)在PVDF中空纤维膜表面与戊二醛发生缩醛化反应，形成了复合膜；浸泡时间、PVA浓度、反应时间、温度等反应条件对于复合膜的性能有着较为明显的影响，随着反应温度的提高、反应时间的延长．缩醛化反应充分，膜通量下降明显，膜截留率升高．     

PVDF基微纳米复合过滤材料的制备及性能研究

为探究微纳米复合材料在过滤领域的应用,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用静电纺丝在线沉积技术将PVDF纳米纤维膜分别与聚丙烯(PP)纺粘非织造布、PP纱网两种微米级材料复合,制备PVDF基微纳米复合过滤材料,对比分析两种试样的微观形貌、孔隙大小及分布、孔隙率、单位面积质量与厚度、弯曲性能、透气性能及过滤性能.结果表明:与P VDF纳米纤维/P P纱网复合过滤材料相比,P VDF纳米纤维/PP纺粘非织造布复合过滤材料的孔隙分布较为集中为2.5μm2～15.5μm2,孔隙率44.2％±2.8％、弯曲刚度7.35mN·cm±0.47mN·cm、透气率358.71mm/s±30.79mm/s、过滤效率82.55％±2.25％,具有较高的过滤性能和广泛的适用范围.     

超声凝胶对复合超滤膜结构与性能的影响研究

将纯纳米TiO2和改性TiO2粒子分别添加到聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜铸膜液中,在超声辅助下进行凝胶成膜,制备出了不同结构与性能的PVDF复合超滤膜.采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、接触角测定、膜渗透测定等手段考察了超声波作用下不同改性复合膜结构与性能的变化(包括膜微观结构、表面接触角、膜通量、截留率).结果表明:超声凝胶作用提高了改性复合膜表面的粗糙度,使其亲水性得以强化;加速了凝胶过程溶剂与非溶剂之间的微相分离,使膜结构由海绵结构向指状多孔结构转变;在KH570-纳米TiO2与甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸(AA)-纳米TiO2改性复合超滤膜中,后者改性膜亲水性强化效果较为显著,且在截留率基本保持稳定的前提下,膜通量可达到85 mL/(cm2.h).     

不同硫源对锂离子电池负极材料Sb2S3的影响

以酒石酸锑钾为原料,硫代硫酸钠、硫脲为硫源,通过水热反应制备不同形貌的硫化锑(Sb_2S_3)。采用XRD、SEM、EDS、循环伏安(CV)和恒流充放电等测试手段,探讨不同硫源对Sb_2S_3的形貌和电化学性能的影响。结果表明:不同的硫源对Sb_2S_3的形貌结构有较大影响,以硫代硫酸钠为硫源时,形成的Sb_2S_3以粗的棒状结构为主;以硫脲为硫源时,形成的Sb_2S_3以细的棒状结构为主。在0.1C的电流密度下,以硫代硫酸钠合成的Sb_2S_3样品的电化学性能更好,其最大的放电比容量可达618.6 m A·h/g。     

锂硫二次电池S-V2O5正极复合材料的制备及其电化学性能

采用不同化学计量比的单质硫和五氧化二钒合成复合材料,应用XRD和SEM表征观察硫-五氧化二钒复合材料,循环伏安、交流阻抗和电池充放电测试材料的电化学性能。结果表明：n（S）∶n（V2O5）为5∶1时具有较好的电化学性能,首次放电比容量为396.7 mAh·g^-1,以0.1 C倍率循环20次后的容量为350 mAh·g^-1。