蒽醌类有机电极材料在新型二次电池中的应用研究进展

蒽醌类有机材料是一类具有理论比容量大、氧化还原活性高、电化学可逆性强、结构可设计等优点的低成本、高能量密度的电极活性材料,其在储能方面表现出巨大的潜力。然而,蒽醌小分子在常用的有机电解液中易于溶解,以蒽醌为电极活性材料的二次电池存在容量易衰减、电池寿命短、电池循环可逆性低、倍率性能较差等问题。随着研究手段的进步,可以通过分子设计对其电化学性能进行调节,蒽醌类有机材料作为具有广阔应用前景的电极活性材料被广泛研究。旨在总结近年来蒽醌类有机电极材料在二次电池方面的研究进展,分析了几类典型的蒽醌类小分子化合物、聚合物以及化合物(聚合物)-复合材料的合成方法及其电化学性能,并对部分电化学反应过程机制进行分析。最后对蒽醌类有机电极材料目前面临的问题和未来的发展方向进行了总结和展望,提出可通过引入活性基团、掺杂含碳材料、优化合成路线等方法,将实验与理论计算相结合,设计出综合性能更加优异的蒽醌类有机电极材料。     

PAM基复合水凝胶电解质的制备及其在Zn–MnO2电池中的应用

水系锌离子电池具有低成本、安全、环保等优点,在规模化储能和智能可穿戴方面极具应用前景. 提高其循环稳定性以及循环寿命是实现水系锌离子电池进一步应用的关键问题之一. 本工作采用二维层状蒙脱土（MMT）和丙烯酰胺单体,通过两步法合成了具有三维网状结构的蒙脱土–聚丙烯酰胺水凝胶电解质（Montmorillonite–polyacrylamide hydrogel,MMT–PAM）. 蒙脱土的加入为丙烯酰胺单体的原位聚合提供了吸附位点,并通过MMT和PAM高分子链之间的氢键作用显著提高了水凝胶的机械性能,抑制了锌枝晶生长（在0.5 mA∙cm⁻¹电流密度下稳定循环250 h）. 此外,蒙脱土表面丰富的负电荷为Zn²⁺的快速传输提供更多离子传输通道,提高其离子电导率（室温下为34 mS∙cm⁻¹）,赋予MMT–PAM水凝胶电解质更好的倍率性能和循环稳定性. 基于上述优点,组装的水系Zn–MnO₂电池在0.2 A∙g⁻¹的电流密度下提供了289 mA·h∙g⁻¹的比容量,且可稳定循环2000次. 此外,使用MMT–PAM水凝胶作为电解质制备的柔性电池在经过不同外界条件冲击下依然可正常工作,表现出了其在柔性电子领域的应用可行性.     

Li4Ti5O12的合成及其在锂离子电池中的应用

采用固相法合成了Li4Ti5O12材料.用XRD表征了材料的结构特征.用循环伏安、电化学阻抗和恒电流充放电考察了LiCoO2-Li4TiO12体系的电化学性能.结果表明,当电流密度为0.1mA/cm2 时.该体系下的首次放电比容量为122.2mAh·g-1,经过100次循环之后,比容量保持在112.9mAh·g-1.当电流密度为0.2mA/cm2时,50次循环后容量衰减仅为5.3%.实验证明,该体系下的电化学性能比较稳定.是一种比较有潜力的锂离子电池体系.