锂离子电池聚氨酯型凝胶态聚合物电解质的研究

采用一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与甲苯2,4-二异氰酸酯(MDI)在电解液中进行缩合反应,制备了一种具有交联网状结构的聚氨酯(PEU)型凝胶态聚合物电解质.利用傅立叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、交流阻抗谱等测试方法对聚合物电解质的结构、热稳定性能、离子电导率进行了研究.研究发现:上述制备的PM-1M-Z4聚合物电解质体系室温电导率可达2.53×10-3S/cm,电化学稳定窗口为2.3～4.0V,并且具有较好的热稳定性和优良的机械性能.此外,在这种新型的电解质中,电解液小分子被聚合物大分子包裹在其中,可有效防止凝胶聚合物电解质的漏液问题,从而可提高锂离子电池的安全性能.     

阳离子超支化聚合物电解质的合成及离子传导性能研究

以间苯三酚、1,2,4-偏苯三酸酐和环氧氯丙烷为原料合成不同支化度的超支化聚合物(HBP),利用合成的超支化聚合物外围的氯原子与N-甲基咪唑进行离子化反应,制备含咪唑阳离子的超支化聚合物电解质(HBPE)。利用1H-NMR、FT-IR、DSC、TG和复阻抗谱分析等对HBPE的化学结构,热力学性能和离子传导性能进行了研究,结果表明,该聚合物电解质室温离子电导率可达2.3×10-4S/cm,热稳定性在270℃以上。     

超支化聚醚复合聚合物固体电解质的研究

以环氧丙醇的自缩合开环聚合(SCROP)制备了超支化聚醚,引入甲基丙烯酰氧基团改性、掺杂LiclO4后制备了光固化聚合物固体电解质.以1H-NMR、13C-NMR、FTIR、DSC、GPC对超支化聚醚及改性结构进行了表征.该超支化聚醚的玻璃化温度Tg为-38.1℃,在与GMA的反应中,27.2%的聚醚羟基与GMA发生了反应.接枝GMA后,玻璃化温度Tg为-37.5℃,GPC测得的重均分子量为5820,分子量分布为1.66;发现LiClO4的用量对电导率有较大影响,当EO/Li =6时,室温下聚醚固体电解质的离子电导率为1.6×10-5s/cm.     

用于室温全固态锂金属电池的精准丁二腈官能团化聚氧化乙烯固态电解质（英文）

聚环氧乙烷(PEO)聚合物电解质有望应用于全固态锂金属电池.然而,目前还没有提出有效的方法制备全固态PEO电解质,以克服其在室温下无法使用的局限性.在本研究中,我们基于聚合物C-H键功能化策略,通过在聚合物链上直接共价连接具有锂配位活性的丁二腈官能团,设计出了一种高离子导电性PEO电解质.该官能团有效增强了PEO链的无序性和流动性,同时也作为链间快速离子传导的活性位点,从而实现了离子周围自由体积和迁移行为的双重优化.得益于官能团对离子输运的精准调节,新型电解质表现出更强的离子传导性(离子电导率提升100倍)、更高的转移数(t_Li⁺=0.51)和更宽的电化学窗口(>0.47 V).特别是功能化的PEO_300k电解质具有超高室温离子电导率(25℃时为1.01×10^-4 S cm^-1)并且能够在室温下稳定工作,该研究为开发具有实际应用价值的聚合物电解质提供了新的途径.     

基于高电导率的疏水气相SiO_2复合凝胶电解质的高性能电致变色器件（英文）

凝胶电解质具有化学稳定、难燃和易于封装等特点,其低离子电导率(10~(–4)～10~(–5) S·cm~(–1))阻碍了电致变色器件(ECDs)凝胶电解质的进一步发展。本研究制备了一种高电导率的疏水SiO_2/PMMA/PC/LiClO_4凝胶聚合物电解质(H-SiO_2 GPEs),并用电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)分析了ECDs的电化学行为。实验结果表明,仅引入0.5wt%的疏水性气相SiO_2,即可使H-SiO_2 GPEs的离子电导率达到5.14mS·cm~(–1)(25℃时)。离子电导率的增加归因于SiO_2添加物和有机电解质之间良好的相容性和疏水–疏水吸引力促进了高氯酸锂的离解。同时,不同气相二氧化硅含量的GPEs的粘度与剪切速率的关系表现出剪切稀化行为,这表明研究体系形成了三维网状结构。该结构为离子提供了传输通道,进而提高了基于H-SiO_2GPEs电致变色器件的响应速度(t_(bleaching)=4 vs 8 s和t_(coloring)=14 vs 16 s)。同样,通过探究添加疏水性气相SiO_2对液态电解液的影响表明:复合疏水性气相SiO_2使得LiClO_4/PC液态电解液的离子电导率由原来的6.94 mS·cm~(–1)增大到7.58 mS·cm~(–1)。疏水性气相SiO_2作为填料对电解质的离子电导率具有一定的积极作用, H-SiO_2GPEs的研究为解决ECDs高离子电导率和易泄漏之间的矛盾提供了新思路。     

基于三维芳纶纳米纤维骨架的柔性高压复合电解质膜及其固态锂金属电池

聚合物电解质在锂金属电池中的应用受限于锂枝晶生长、电化学不稳定性及较低的离子电导率.为解决这些问题,本文通过向三维多孔芳纶纳米纤维(ANF)中填充聚环氧乙烷(PEO)-双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)电解质,制备了基于三维芳纶纳米纤维网络骨架的柔性ANF/PEO-LiTFSI复合电解质薄膜.由于其独特的构造及离子在三维ANF/PEO-LiTFSI界面中的连续输运,该复合电解质膜具有比PEO-LiTFSI电解质膜更高的力学强度(10.0 MPa)、热稳定性、电化学稳定性(60℃下达4.6 V)和离子电导率,以及较强的抑制锂枝晶能力.基于该复合电解质的固态LiFePO4/Li电池表现出优异的循环性能(在0.4 C下充放电百次后的容量达130 mA h g-1、保持率为93%).该研究提供了一种基于三维骨架设计和制备高性能电解质的有效方法,有望应用于固态锂金属电池.     

聚丙烯酸甲酯用作聚合物锂离子电池电解质基材的研究

用自交联的方法制备了一种以聚丙烯酸甲酯 (PMA)为基材、含丙二醇碳酸酯 (PC)和 L i Cl O4电解液的凝胶型聚合物电解质。考察了电解液含量和聚合物结构对离子导电性能、电化学稳定性等的影响 ,并将所得结果与以聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)为基材的相应体系做了对比研究。结果表明 ,在聚合物含量较大时 ,聚合物的链结构对离子导电行为有较大的影响 ,具有刚性链结构的 PMMA比具有柔性链结构的 PMA更不利于相应凝胶型电解质离子的传递 ;而在聚合物含量较小时 ,聚合物的结构对凝胶型电解质的离子导电行为的影响较小。以 2 7% (质量 )的交联 PMA为基材、摩尔比为 12∶ 1的 PC- L i Cl O4为增塑电解液而制备的凝胶型电解质 ,具有良好的粘附性能和较高的室温电导率 (4 .8× 10 -3S/cm)。循环伏安的研究结果表明 ,PMA体系的阳极分解电压在 4 .7V(vs Li+/Li)。     

离子液体掺杂型聚合物固体电解质的研究进展

离子液体掺杂型聚合物固体电解质具有良好的力学性能、离子电导率高、电化学稳定窗口宽、绿色环保、安全等优点,可望应用于锂离子电池、燃料电池、传感器、超级电容器等电化学设备中。简要介绍了以不同聚合物,如聚氧化乙烯(PEO)、聚氯乙烯(PVC)、丁腈橡胶(NBR)为基体,添加锂盐和离子液体制备离子液体掺杂型聚合物固体电解质的研究进展。     

P(MMA-VAc-LiAA)聚合物电解质的制备及表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸锂(LiAA)为单体,采用种子乳液聚合法制备了(P(MMA-VAc-LiAA)三元共聚物.利用红外光谱(FTIR),核磁共振(~1HNMR),差示扫描量热(DSC) /热重分析(TG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等方法对聚合物的结构进行了表征.将P(MMA-VAc-LiAA)与LiClO_4共混,采用流延法制备了聚合物电解质膜,用交流阻抗方法测试了电解质膜的电导率,结果表明,该聚合物电解质室温离子电导率可以达到10~(-3)S/cm.而且离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率-温度曲线符合Arrhenius方程.机械性能测试结果表明,在P(MMA-VAc)的基础上,引入第三单体LiAA可以改善膜的收缩性与力学性能.     

星形网状聚合物电解质的制备及其离子导电性研究

聚乙二醇(PEG,Mn=400,600),季戊四醇与CH2Cl2在碱性条件下,通过williamson反应合成以季戊四醇为核、以聚氧化乙烯的嵌段物为臂的星形网状聚合物.FTIR和1H-NMR分析表明,聚合物分子为C[CH2-OCH2O-(CH2CH2O)n-CH2O-]4的重复单元结构.季戊四醇的加入明显地改善了聚合物电解质的成膜性、力学性能和热稳定性.对聚合物电解质进行交流阻抗导电性研究表明:在25℃,离子电导率随着锂盐浓度的变化相继出现两个峰值,当w(Li-ClO4/聚合物)=8%时,离子电导率达1.03× 10-4S/cm;离子电导率随着温度的升高而迅速增加,且呈非Arrhenius变化.     

La掺杂SrBi4Ti4O15结构影响研究

通过对La不同掺杂比例SBT的XRD、拉曼光谱测试表明La掺杂对铋层状结构材料SBT的结构没有破坏.随掺杂量增加La取代不同位置,SBT拉曼光谱中270cm-1峰和550cm-1峰先宽化然后逐渐锐化,314cm-1肩峰锐化,870cm-1峰没有太大的变化.La掺杂进入类钙钛矿层对邻近TiO6八面体振动影响更大.     

(Pb_(0.9-x)La_(0.1)Ca_x)TiO_3纳米微粉的拉曼谱分析

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)合成制备了PbTiO₃、(Pb_0.9-xLa_0.1Ca_x)TiO₃[简写为PLCT(100x)]纳米微粉,微粉平均粒径为20～40nm,利用拉曼散射和X射线衍射技术研究了不同Ca含量对PLCT(100x)纳米微粉的结构的影响,实验结果表明,PLCT(100x)纳米微粉的结构随x变化,亦即PLCT(100x)的轴比随x的增大反而减小,研究结果表明:PLCT(100x)拉曼谱的低频模可以看成是由于钙钛矿结构中A位离子Ca²⁺、La³⁺的偏离引起的,而高频模主要是TiO₆八面体内部原子的相互运动造成相对位置变化,从而使八面体发生形变引起的。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

掺杂元素对非晶态纳米二氧化钛光催化性能的彤响

采用溶胶-凝胶法将不同元素转入二氧化钛结构之中,分析元素掺杂对非晶态TiO2颗粒光催化性能的影响。以甲基橙溶液模拟目标污染物,用紫外-可见分光光度计测定甲基橙溶液光照前后吸光度的变化,结果表明,掺杂元素后的非晶态TiO2与未掺杂的纳米TiO2相比具有更好的光催化活性,其中,金属元素FeN最佳掺杂量为1．5％,降解率达到73．02％;稀土元素Ce的最佳掺杂量为1．5％,降解率达到73．33％;非金属元素SN最佳掺杂量为2．5％,降解率达到94．13％。     

NiCr_2O_4/TiO_2薄膜光阳极的制备及性能研究

采用柠檬酸法制备了尖晶石型NiCr2O4纳米晶,然后掺合到P25(degussa TiO2)中,制备成NiCr2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。研究发现NiCr2O4/TiO2形成界面势,NiCr2O4的扩散形成电势分布,促使光生电子和空穴向相反方向迁移。当NiCr2O4含量为1%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率(η)提高了30.8%,电池单色光转化率(IPCE)提高了13%(500nm)。     

La2O3掺杂BST/Mg2TiO4微波复合陶瓷的制备和性能

用固相烧结法制备掺杂La2O3的Ba0.55Sr0.45TiO3/Mg2TiO4微波复合陶瓷,研究了掺杂对其微观结构、微波(f=10 GHz)介电性能和调谐率的影响.结果表明:当掺杂La2O3量(质量分数)为1.2%时,La3+进入BST晶格,且抑制了BST/Mg2TiO4中Ti从+4向+3价转化;La2O3的掺入比较...     

La、V掺杂对SrBi4Ti4O15性能影响对比研究

采用传统固相烧结工艺,制备了掺杂量分别为0．00～1．00、0．00～0．06的La、V掺杂SrBi4Ti4O15铁电陶瓷。X射线衍射结果显示,La、V对SrBi4Ti4O15的A、B位掺杂都未影响材料的晶体结构。A、B位掺杂均改善了材料的铁电性能。La掺杂量为0．25时,SBTi的剩余极化(2P1)增大50％,同时矫顽场(2Ec)下降了25％。少量的V取代SBTi的B位Ti离子后．2Ec虽无明显变化,但2P,却可增大近两倍．并且不影响材料的居里温度,而A位掺杂导致了材料的居里温度的明显下降。这与A、B位掺杂对材料晶格畸变程度的影响有关。     

La/TiO2-SiO2薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的La／TiO2-SiO2复合薄膜．通过XRD、FE-SEM和AFM研究了复合薄膜的微观结构，采用紫外光照射下亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．结果表明：La掺杂可显著提高TiO2-SiO2复合薄膜的光催化活性，以5％掺杂量为最佳，其光降解率比掺杂前提高了约23％．薄膜活性提高的主要原因是La掺杂后细化了TiO2的晶粒，提高了薄膜的比表面积，使其具有更高的氧化还原电势，La^3＋取代Ti^4＋进入到TiO2晶格，引起晶格膨胀，这种不同价离子的取代导致TiO2粒子表面电荷分布不平衡，从而提高了光生电子-空穴的分离效率．     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。