黏结剂对钾硫电池正极材料性能的影响研究

针对钾硫(K-S)电池中硫化聚丙烯腈(SPAN)正极在循环过程中因结构不稳定易发生容量衰减问题,以黏结剂为研究对象,比较了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚偏二氟乙烯(PVDF)黏结剂对SPAN正极电化学性能的影响,并进一步通过动力学测试和电极形貌微观测试探明黏结剂结构对电池性能的影响机理。倍率性能测试结果表明：使用CMC黏结剂制备的SPAN电极在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C倍率下分别具有1 256、1 161、1 058、946、716、538 mAh/g的放电比容量,之后再以0.1C倍率充放电所得放电比容量仍保持为1 253 mAh/g,明显优于PVDF黏结剂制备的SPAN电极的倍率性能。此外,循环性能测试结果表明：使用CMC黏结剂制备的SPAN电极在0.5C电流密度下经过100次循环后仍具有822 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达75.6%,明显优于PVDF黏结剂制备的SPAN电极的循环性能。机理测试结果表明：CMC黏结剂性能优异的原因在于其结构中大量的含氧活性官能团,一方面可以与活性物质颗粒之间形成较强的化学相互作用,显著提高黏附强度,从而能够承受循环过程中S...     

硅烷偶联剂改性对聚丙烯纤维抗裂效果的影响

采用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂(SCA-1613)对聚丙烯纤维分别进行浸泡和表面接枝改性,并研究了最佳改性工艺条件;通过对开裂指数和断裂能的测试,研究了偶联剂改性对聚丙烯纤维在砂浆中的抗裂性能的影响。结果表明,与未改性纤维相比,经硅烷浸泡处理后的纤维,可明显提高水泥基材料的抗塑性开裂性能,其最佳的纤维体积掺量为0.08%,改性效果较突出。     

碳布上负载的MnCo2O4纳米阵列的形貌、物相及电化学性能

以高温还原法制得的碳布(CC)为基底材料,通过一步水热法负载MnCo2O4纳米阵列,以制备无黏结剂CC/MnCo2O4复合材料.探究NH4F添加量对负载所得MnCo2O4形貌的影响,利用X射线衍射仪、场发射式扫描电子显微镜对复合材料进行结构表征,并通过电化学工作站对复合材料进行电化学性能测试.结果表明:随着NH4F量的...     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li₂CO₃ 和TiO₂ 为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li₄Ti₅O₁₂锂离子电池负极材 料,利用XRD、SEM 和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。系统考察了热处理 温度对Li₄Ti₅O₁₂负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li₄Ti₅O₁₂电化学性能的影响。在 1.0~2.2V(vs.Li/Li ⁺ )范围内,以0.1mA/cm² 的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li₄Ti₅O₁₂负极材料进行了恒 电流充放电测试。其首次放电比容量为167mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较 大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳液的合成

使用通常作为偶联剂使用的乙烯基三乙氧基硅烷作为苯丙乳液的改性剂,以核/壳聚合技术和半连续种子聚合工艺将少量有机硅结合到聚合物分子壳结构中,制得性能良好的三元共聚乳液。研究了反应温度、反应时间、有机硅接枝剂加入量等因素对乳液及涂膜性能的影响。通过红外光谱确定了三元共聚物的结构。     

电解液添加纳米氧化铝对锂离子电池性能影响

将纳米氧化铝粉体加入到锂离子电池电解液中,通过充放电测试、充放电循环测试以及交流阻抗分析,研究纳米氧化铝的添加量对锂离子电池电化学性能的影响.结果表明,在电解液中添加一定量的纳米氧化铝粉体可以有效提高电解液的电导率,减小电荷传递电阻,提高锂离子电池的电化学性能.当纳米氧化铝添加量为1.0％(质量分数)时,锂离子电池充放...     

纳米TiO2/EVA共混复合材料的制备及其性能

采用熔融共混方法,以直接分散、一步法、二步法3种不同工艺制备出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/纳米TiO2复合材料,并探讨了制备工艺与力学性能之间的关系。利用FESEM与FT-IR测试手段表征纳米TiO2微粒在EVA中的分散性及结构。结果表明:将EVA、纳米TiO2和乙烯基三乙氧基硅烷同时进行复合(一步法),可使后两者达到协同增韧EVA的作用,有利于纳米粒子在基体中的分散;一步法工艺最佳,具有补强作用的TiO2微粒在EVA基体中的分散粒径小于100 nm,且当纳米TiO2颗粒的质量分数为1%时,对EVA的改性效果最佳。此外,FT-IR测试表明,纳米TiO2与乙烯基三乙氧基硅烷、EVA之间形成了新的键合结构。     

纳米SiO2改性PSMA/FS复合膜的制备及油水分离性能

以偶氮二异丁腈为引发剂,以苯乙烯、马来酸酐和乙烯基三乙氧基硅烷为单体通过自由基聚合制备了具有偶联功能的苯乙烯-马来酸酐共聚物（f-PSMA）;采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂;再使f-PSMA、纳米SiO₂和氟碳表面活性剂（FS）通过分子间的作用力自组装制备PSMA/SiO₂/FS复合材料;采用不锈钢网作为基底材料,通过浸泡法将PSMA/SiO₂/FS复合材料涂覆到不锈钢网上,制备油水分离膜。分别通过傅里叶变换红外光谱和热失重表征了f-PSMA和纳米SiO₂的结构和热性能;通过测试分离膜表面的接触角,探究了SiO₂含量和成膜溶液的质量分数对膜表面润湿性的影响;最后,测试了复合物膜的油水分离效率和重复利用率。结果表明:当f-PSMA和SiO₂的质量比为2∶1,成膜溶液的质量分数为10%时,复合物膜的初次油水分离效率达到100%,当重复分离20次后,油水分离效率仍在98.8%以上。     

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。     

金属有机框架衍生FeS2/NiS2/C空心球的制备及其储钠性能

开发高性能钠离子电池负极材料,亟须解决过渡金属硫化物在充放电过程中存在的容量快速衰减问题。以Ni-MOF为前驱体,通过溶剂热处理引入Fe元素并进行气相硫化,制备了含双金属硫化物的FeS₂/NiS₂/C多孔空心球材料。电化学测试结果表明：该材料作为钠离子电池的负极,与NiS₂/C相比,其可逆比容量、循环稳定性以及倍率性能均得到显著提高;利用电化学阻抗测试和不同扫速下的循环伏安测试对电极材料的电子传输和离子扩散速率进行分析,证实复合材料优异的电化学性能表现归因于其增强的反应动力学。该研究表明,金属有机框架(Metal-organic frameworks, MOFs)衍生的双金属硫化物具有优异的电化学性能,是一种具有良好应用前景的高性能钠离子电池负极材料。     

长循环寿命多孔铁钴双金属氧化物纳米球电极材料的制备

为了提高双金属氧化物电极材料的电化学性能和循环稳定性,通过简单省时的溶剂热煅烧法制得多孔铁钴双金属氧化物(Fe_xCo_yO₄)纳米球,并探究加入不同比例的铁钴对电化学性能的影响;通过XRD、SEM和XPS对所得的电极材料进行表征,利用电化学工作站和蓝电电池测试系统等进行电化学性能测试。结果表明：多孔的双金属氧化物纳米球可以有效地提高超级电容器的电化学性能,同时还具有超长的循环寿命;当加入的铁钴比例为1∶1时,所制备的FeCoO₄多孔纳米球电极表现出最大比电容596 F/g;将电极材料组装为对称超级电容器,测试其循环稳定性,在3 A/g的电流密度下循环20 000圈后,其容量保持率可增加至120%。     

硅烷表面修饰增强氧化镁CO2中温吸附性能

利用球磨-水热方法合成了具有高比表面积的氧化镁材料.经正辛基三乙氧基硅烷修饰后,氧化镁的比表面积增加,表面疏水性变强.特别是经0.2 mL硅烷修饰后的氧化镁比表面积高达210.1 m²/g.硅烷对氧化镁表面的修饰极大地提高了材料的CO₂吸附性能.在200℃下,经0.1 mL硅烷修饰后氧化镁的CO₂吸附量达到69 mg_CO2/g,是纯氧化镁的3.1倍.     

有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳液的合成

使用通常作为偶联剂使用的乙烯基三乙氧基硅烷作为苯丙乳液的改性剂，以核／壳聚合技术和半连续种子聚合工艺将少量有机硅结合到聚合物分子壳结构中，制得性能良好的三元共聚乳液。研究了反应温度、反应时间、有机硅接枝剂加入量等因素对乳液及涂膜性能的影响。通过红外光谱确定了三元共聚物的结构。     

柠檬酸对MoS2催化剂析氢反应催化活性的影响

选取性质稳定且还原能力较强的硫代乙酰胺作为硫源和还原剂,通过简单水热法制备二硫化钼(MoS₂)催化剂,探究不同柠檬酸的添加量对其电化学性能的影响.使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)进行形貌和微观结构表征,利用循环伏安法(CV)、线性电势扫描法(LSV)、塔费尔曲线(Tafel)等电化学方法对其进行性能表征.结果表明,柠檬酸的添加能够增加催化剂的电化学活性表面积,增强MoS₂催化剂析氢反应(HER)的催化活性.     

复合正极材料ｘＬｉＦｅＰＯ４·ｙＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３ ／Ｃ的合成及其电化学性能

以聚吡咯（ＰＶＰＫ６０）为表面活性剂和碳源,采用流变相法合成了ｘＬｉＦｅＰＯ_４·ｙＬｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３／Ｃ正极材料样品。利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）对样品形貌和结构进行了测试;采用电池测试仪和电化学工作站对样品电化学性能进行了测试,分析了不同复合比（ｘ：ｙ）对其结构和电化学性能的影响。研究表明：复合材料中存在两相复合与元素掺杂两种效应;当复合比为５∶１时材料的电化学性能最优,在０.１和１０Ｃ倍率下放电容量分别达到１６２.７和１０４.６ｍＡｈ·ｇ^－１,且具有良好的循环稳定性。     

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.     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的合成及性能研究

以硝酸盐和淀粉为原料,采用溶胶-凝胶方法合成LiNi_0.8Co_0.2O₂锂离子电池正极材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明,合成材料为单一晶相的α-NaFeO₂型层状结构,颗粒小且分布均匀,在电压为2.75~4.50 V (vs. Li+/Li) 范围内,以0.2 mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为183.1 mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为171.3 mAh/g,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

聚丙烯酸黏结剂的分子量对氧化亚硅负极性能的影响

硅基负极材料因在嵌锂-脱锂过程中会产生剧烈的体积膨胀,限制了其在构建高能量密度锂离子电池中的应用。聚丙烯酸（PAA）作为一种高性能硅基负极黏结剂,倍受关注。采用不同黏均分子量的PAA黏结剂制备氧化亚硅电极,并测试了其溶胀性、力学性能和电化学性能。黏结剂PAA的黏均分子量为400万时,以0.4 A/g的电流密度循环100圈后,电池的容量保持率为88.4%,可逆比容量为1 017(mA·h)/g,高于黏均分子量为45万、125万的PAA黏结剂时的602(mA·h)/g和793.9(mA·h)/g的可逆比容量。结果表明：黏结剂PAA的分子量增大,其溶胀性能、弹性模量、硬度得到提升,抑制氧化亚硅负极膨胀的能力得到增强,有利于构建更稳固的固态电解质界面膜,从而提升氧化亚硅电极的循环倍率性能。     

纳米二氧化硅含量对水性外墙涂料性能的影响

通过溶胶-凝胶法自主合成出平均粒径为80 nm的二氧化硅球,其良好的分散性和纳米特性被用于涂层材料中,表现出了良好的综合性能。通过FESEM和TEM分析显示：与普通水性涂料相比添加纳米SiO₂的涂层材料表面较为平整;在耐沾污性测试中,当SiO₂的添加量为5%(质量分数)时,其耐沾污性为2.1%(反射系数),相较于普通涂层耐沾污性提高了近92.3%;与之相对应的耐洗刷性能也达到了8560次。经力学性能测试发现：当纳米SiO₂添加量达到5%(质量分数)时,所对应的拉伸强度为1.21 MPa,与之相对应的硬度则为0.75。纳米SiO₂对于改善涂层材料的综合性能具有重要作用,且其最佳的添加量为5%。     

低氟含量氟硅丙烯酸弹性乳液的制备

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要合成单体,添加甲基丙烯酸六氟丁酯(G02)和乙烯基三乙氧基硅烷(A-151),预乳化半连续种子合成工艺制备氟硅改性丙烯酸弹性乳液。通过研究配方中氟硅比、氟硅总含量、及预乳化工艺中乳化剂含量、种子聚合中预乳化液加入量和滴加时间对乳液性能的影响,确定了当氟硅比为1∶4、总量为单体质量总量的5%,种子乳液中乳化剂的量为总乳化剂的25%,种子乳液聚合中预乳化液的量为20%,滴加时间为2.5h时为制备优化条件。优化配方及工艺下制备的漆膜吸水率4.9%,附着力1级,拉伸强度2.69 MPa,延伸率586%。乳液性能满足GBT 20623-2006《建筑涂料用乳液》及化工行业标准《建筑涂料用弹性乳液》。