通过双掺杂增强Li7P2.9Sb0.1S10.65O0.15I0.2电解质用于高性能全固态锂硫电池(英文)

硫化物固体电解质是发展高容量锂硫电池的理想候选者.然而,同时提高硫化物固体电解质的离子导电性、空气稳定性和电解质/电极界面的相容性仍然是一个巨大的挑战.因此,我们提出了一种双掺杂(Sb₂O₃和LiI)策略来制备多功能硫化物固体电解质. Sb₂O₃可以拓宽锂离子的传输路径和提高空气稳定性,而LiI可以抑制锂枝晶的生成和降低电解质/电极之间的电阻.因此,硫化物固体电解质在空气中和界面上的性能得到了增强,在30℃下的离子电导率为1.69×10^-3S cm^-1,且具有很好的空气稳定性,对金属锂也很稳定.在此基础上,组装的全固态锂硫电池以0.05 C循环100圈后,表现出较高的放电比容量(室温,833 mA h g^-1; 60℃:949 mA h g^-1).本文为制备实用的硫化物固体电解质和高性能全固态锂硫电池提供了合理的方案.     

柔性多功能Fe2O3/CC正极宿主实现高效吸附与催化多硫化物的锂硫电池

锂硫电池因其高能量密度和低成本而成为最有发展前景的电化学储能器件之一。然而,多硫化物的“穿梭效应”、硫导电率低是锂硫电池商业化面临的主要挑战。本工作中,以Fe(NO)₃·9H₂O为铁源,NH₄F为表面活性剂,通过简单的水热及煅烧处理制备了Fe₂O₃纳米棒修饰炭布(CC)的柔性Fe₂O₃/CC复合材料。其中,Fe₂O₃中介孔的存在有利于电解质的渗透和充放电过程中锂离子的传输和扩散,同时其密集阵列暴露出的丰富活性位点可以实现多硫化物的高效吸附和快速转化,降低多硫化物的穿梭效应。电化学分析显示：Fe₂O₃/CC正极在0.1 C(1 C=1 672 mA g^-1)的电流密度下具有1 250 mAh g^-1的高放电比容量,经100圈循环后比容量保持在789 mAh g^-1。在2 C的倍率下循环...     

纳米SiO2/LiClO4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题,以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)为基体,通过加入高氯酸锂(LiC1O4)、增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯)、纳米二氧化硅等,制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质.用X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构,用交流阻抗法测定其电导率,用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性,并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试.结果表明,在20℃时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达7.56×10-3S/cm,该电解质在4.6 V以下电化学窗口稳定,以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能,说明纳米SiO2/LiC1O4/PVDF-HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用.     

基于第一性原理计算的Li7La3Zr2O12固态电解质的研究进展

Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质具备高离子电导率、对锂金属负极良好的化学稳定性以及宽电化学窗口等特点,被视为最具发展和应用前景的固态电解质之一。基于密度泛函理论计算的第一性原理计算是从量子力学出发,在电子层面计算个体和总体的电子和原子行为。将第一性原理计算与Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质研究相结合可以在原子尺度上预测和解释电解质材料的性质和行为,同时将计算和系统模型相结合有助于解释该电池系统复杂的实验表征结果。概括了第一性原理计算在Li₇La₃Zr₂O₁₂固态电解质中的应用,总结Li₇La₃Zr₂O₁₂的电子结构和晶体结构等微观结构特征,分析了锂负极与电解质的接触角、锂离子的迁移以及电解质热力学性质等物理化学性质,最后对第一性原理计算...     

NaAlCl4/ZSM-5@γ-Al2O3核壳复盐催化剂的制备及其歧化性能

针对氯硅烷残留物的危害性和资源化利用,通过歧化反应将副产物制备成经济效益更高的二甲基二氯硅烷。由田菁胶为粘结剂,以γ-Al₂O₃为壳,对ZSM-5分子筛表面进行修饰,构筑ZSM-5@γ-Al₂O₃核壳载体;然后,通过高温浸渍负载法,将NaAlCl₄负载在ZSM-5@γ-Al₂O₃核壳载体表面。综合研究了不同Si/Al摩尔比的ZSM-5分子筛、不同NaAlCl₄负载比例和AlCl₃溶液浸渍时间对歧化制备反应二甲基二氯硅烷的影响。采用XRD、SEM、SEM-EDS、BET和FTIR对样品进行表征分析,结果表明,当温度为200℃,硅铝摩尔比为50,复盐NaAlCl₄比例为8wt%,AlCl₃浸渍时间为3 h时,催化剂活性达到最佳,产率为71.81%。通过NaAlCl₄复盐负载ZSM-5@γ-Al₂O_3...     

Fe2O3-石墨烯-碳纳米管复合材料制备条件对载硫性能的影响

锂硫电池是传统锂离子电池最有前途的替代品之一,多硫化物的溶解和导电性差是制约锂硫电池应用的两个重要因素。通过水热法合成了Fe₂O₃-还原氧化石墨烯(RGO)-碳纳米管(CNT)复合载硫材料,并通过调节氨水浓度,实现了复合材料中Fe₂O₃的颗粒尺寸的有效调控,发现小尺寸的Fe₂O₃颗粒具有更好的吸附和催化作用。合成的Fe₂O₃-RGO-CNT-S正极材料在1 C倍率下首次放电容量为1 286 mA·h/g,循环500圈后剩余718 mA·h/g,每圈的容量衰减率为0.08%。在0.2、0.5、1、2和4 C倍率下的平均比容量为983、825、769、673和604 mA·h/g,具有良好的倍率性能。在5 C倍率下循环500次仍剩余527 mA·h/g,具有良好的大电流循环性能。Fe₂O₃-RGO-CNT-S正极材料特别适用于高性能锂硫电池,具有优异的电化学性能主要是由于R...     

功能化Al2O3@SiO2/酚醛环氧-双马树脂复合材料的微观结构及性能

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)分别制备Al₂O₃和SiO₂,同时以KH560为架桥剂制得SiO₂包覆Al₂O₃(KH560-Al₂O₃@SiO₂)的增强体。以双马来酰亚胺树脂和酚醛环氧树脂(MBMI-EPN)为基体、4’4-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,采用原位聚合法制备了KH560-Al₂O₃@SiO₂/MBMI-EPN复合材料;表征KH560-Al₂O₃@SiO₂的微观结构及该增强体对复合材料性能的影响。结果表明:Al₂O₃@SiO₂粒子微观结构清晰,核壳结构完整,内核为短纤维状Al₂O₃,外壳为无定形SiO₂,二者通过化学键方式相连;Al₂O₃@SiO₂表面成功接枝上KH560基团,粒子堆积现象减弱。KH560-Al₂O₃@SiO₂/MBMI-EPN复合材料的微观形貌显示:KH560-Al₂O₃@SiO₂在MBMI-EPN基体中形成多相结构、分散性较好、界面作用稳定且断面形貌呈鱼鳞状,并未发现Al₂O₃@SiO₂粒子团聚体,整体结构完整。当KH560-Al₂O₃@SiO₂含量为1.5wt%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为126 MPa和14.7 kJ/m;,比树脂基体分别提高了21.2%和27.8%;材料的热分解温度为392.3℃,比树脂基体提高了14.5℃,力学性能和耐热性得到明显改善。     

HK 合金与Al2O3陶瓷界面现象的研究

本文采用座滴法研究了HK 合金与Al₂O₃陶瓷的润湿性及界面间相互作用, 并且采用界面剪切法研究了α-Al₂O₃/HK 合金的界面结合强度, 重点考察了温度与保温时间对α-Al₂O₃/HK合金的润湿行为、界面反应和界面结合强度的影响。      

环丁砜凝胶化界面工程助力安全耐用的宽温域Li/LiCoO2电池(英文)

高能量密度锂金属电池在电化学储能领域受到了广泛关注,但其存在热失控的风险.尤其在高温或热滥用等恶劣条件下,安全隐患更加凸显.研发本征热稳定、高安全电解质是该领域的一个主要挑战.在该工作中,我们提出了一种简单易操作的凝胶化策略,制备出独特的、高热稳定的环丁砜基凝胶电解质.采用耐高温环丁砜作为增塑剂,通过强偶极-偶极相互作用,实现了聚偏氟乙烯/聚环氧乙烷基质之间的凝胶化,并系统地研究了砜基凝胶对凝胶化过程、锂沉积/剥离和固态电解质界面的影响.由于良好的界面特性,砜基凝胶电解质显著提高了锂金属电池的长循环和安全性能.由凝胶电解质组装的Li/LiCoO₂电池,在高温(高达90℃)条件下仍然呈现出优异的循环稳定性.此外,通过加速量热仪证实了Li/LiCoO₂软包电池的高热安全性(>190℃).该研究工作为开发耐滥用、高比能和长寿命的高安全性锂金属电池提供了新方法.     

SiO2增强氧化铝气凝胶复合建筑保温材料的制备及性能研究

气凝胶材料凭借孔隙率高、抗压能力强和热导率低等优势，在建筑保温材料市场中具有广阔的应用前景。选择正硅酸乙酯和仲丁醇铝为原料，通过溶胶-凝胶法制备了不同SiO₂掺杂量的Al₂O₃-SiO₂气凝胶复合保温材料。研究了SiO₂掺杂量对复合气凝胶晶体结构、微观形貌、力学性能和导热性能的影响。结果表明，Al₂O₃-SiO₂气凝胶主要由多晶态的勃姆石组成，SiO₂的掺杂抑制了γ-Al₂O₃相的生成，阻碍了羟基缩水反应的发生，且AlO-H基团中的H被Si取代，形成了更为稳定的Al-O-Si键。Al₂O₃-SiO₂气凝胶呈现出开放的多孔结构，SiO₂的掺杂改善了气凝胶的孔道走向，使孔径尺寸减小且均匀分布。随着SiO₂掺杂量的增加，Al₂     

煅烧温度及硼酸用量对α-Al2O3粉体的影响

以工业氧化铝粉体为原料，以H₃BO₃为矿化剂，以高温煅烧为方法制备α-Al₂O₃粉体，研究煅烧温度和H₃BO₃用量对α-Al₂O₃转相率、杂质Na₂O含量以及晶粒粒径和形貌的影响规律。结果表明：H₃BO₃用量的增大对Al₂O₃转相率影响不大，添加H₃BO₃可加速α-Al₂O₃的晶粒生长，减少β-Al₂O₃和杂质Na₂O含量；随着煅烧温度的提高，α-Al₂O₃的粒径逐渐增大，晶粒形态规则，晶粒表面平整光滑，晶粒大小均匀，煅烧温度是影响Al₂O₃转相率、减少Na_...     

多孔Co3O4纳米纤维用于锂-空气电池高性能正极催化剂

采用静电纺丝技术结合高温煅烧方法,以乙酰丙酮钴(Co(C₅H₇O₂)₃)为前驱物,制备了由Co₃O₄纳米颗粒组成的多孔纳米纤维(Co₃O₄ NFs),其比表面积高达83 m2·g?1,并将制得的多孔Co₃O₄ NFs用于锂-空气电池催化剂。多孔Co₃O₄ NFs为电池反应提供了充足的活性位点及反应物的传输通道,有利于电池反应的顺利进行,使电池的放电容量得到极大地提高。另外,Co₃O₄催化剂的加入提高了电极的催化活性,较大程度降低了电池的过电位。值得注意的是,Co₃O₄催化剂的加入同时调控了锂-空气电池放电产物Li₂O₂的形貌,得到的放电产物Li₂O₂尺寸更小,在电极表面分布更为均匀,该形态的Li₂O₂在充电过程中更容易被分解,有利于提高电池的充电效率,同时电极的体积效应也可得到极大缓解。得益于以上优势,基于多孔Co₃O₄ NFs/炭黑Super P (Co₃O₄ NFs/SP)正极的锂-空气电池的电化学性能得到较大提高,50 mA·g?1电流密度下Co₃O₄ NFs/SP的放电容量高达10600 mA·h·g?1,电池可实现100次的充放电循环。      

聚乙二醇聚合度对介孔η-Al2O3纤维形貌及吸附能力的影响

分别以2种不同聚合度的聚乙二醇（PEG）PEG600和PEG2000为模板导向剂,采用水热法合成η-Al₂O₃（PEG600）和η-Al₂O₃（PEG2000）介孔纤维,借助XRD、TEM和N₂吸附测试对材料进行表征,研究了PEG聚合度对介孔η-Al₂O₃纤维性质的影响。通过静态吸附平衡实验考察了介孔η-Al₂O₃纤维对亚甲基蓝的吸附特性。结果表明：2种模板导向剂均可用于合成介孔η-Al₂O₃纤维。PEG聚合度对介孔结构、比表面积、孔体积和孔径有较大影响。η-Al₂O₃（PEG600）的比表面积和孔体积分别为189.899 m²·g^-1和0.329 cm³·g^-1,分别是η-Al₂O₃（PEG2000）的1.4倍和1.2倍,平均孔径也比η-Al₂O₃（PEG2000）的大。2种介孔η-Al₂O₃纤维对亚甲基蓝的吸附机制均为多分子层吸附。根据BET多层分子吸附方程计算得η-Al₂O₃（PEG600）和η-Al₂O₃（PEG2000）对亚甲基蓝的平衡吸附量分别为256.391 3 mg·g^-1和204.045 9 mg·g^-1。     

CoFe2O4@C复合纳米纤维膜作为自支撑锂离子电池负极

为了提高CoFe₂O₄作为锂离子电池负极材料的综合电化学性能,将其与高导电性的碳纤维进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌CoFe₂O₄纳米颗粒的碳纳米纤维(CoFe₂O₄@CNFs)柔性复合膜,使用XRD、TG、Raman、SEM、TEM、CV、GCD和EIS等对复合物进行表征,着重研究了CoFe₂O₄含量对其储锂性能的影响。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化学性能。CoFe₂O₄的引入显著提高了碳纳米纤维膜的电化学性能,随着CoFe₂O₄含量的增加,CoFe₂O₄@CNFs电极的比容量先增加后减小,CoFe₂O₄含量约为33.3%(w/w)的CoFe₂O₄@CNFs...     

锂离子电池正极补锂材料Li5FeO4的制备及电化学性能

为开发高能量密度的锂离子电池,补锂技术受到广泛的关注。以LiNO₃-LiOH混合锂盐为反应介质和锂源、纳米Fe₂O₃为铁源,通过熔盐法成功制备出正极补锂材料Li₅FeO₄,采用正交实验法优化Li₅FeO₄的合成工艺条件,讨论合成条件对材料电化学性能的影响。将Li₅FeO₄添加到LiFePO₄正极极片表面,并与石墨负极组装成全电池,研究其对全电池电化学性能的影响,以及降低锂离子电池初始容量损失的机制。结果表明,使用熔盐法可制备出纯度高、粒径小且电化学性能好的Li₅FeO₄正极补锂材料,在0.05 C倍率下具有672.8 mAh·g^-1的脱锂比容量;当添加2.8%(质量分数)的Li₅FeO₄(基于活性物质质量的占比),LiFePO₄/石墨全电池...     

PVDF-HFP基凝胶电解质用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正极锂离子电池

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)为聚合物基体,新戊二醇二丙烯酸酯(Neopentyl glycol diacrylate,NPGDA)为交联剂,在引发剂偶氮二异丁腈(2,2′-Azobis(2-methylpropionitrile),AIBN)的作用下通过室温现场聚合法制备凝胶电解质用于锂离子电池。探索不同质量比PVDF-HFP/NPGDA对凝胶电解质性能和LiNi_(0.5)-Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极锂离子电池性能的影响。结果表明,当质量比为1∶1时,凝胶电解质具有较高的离子电导率,为8.45mS·cm~(-1),锂离子迁移数为0.78,电化学窗口为4.5V。在电流密度30mA·g~(-1)恒流充放电,首次放电比容量为143mAh·g~(-1),循环50次后仍高达135.3mAh·g~(-1)。电流密度为300mA·g~(-1)时,放电比容量为100.2mAh·g~(-1)。     

含PVDF-HFP多孔骨架和交联PEG的锂离子凝胶膜制备与性能

锂离子导电膜是锂离子电池的核心材料,研究了以可溶胀聚合物多孔膜作为骨架、在其孔道内填充凝胶结构而制备的锂离子导电膜.首先采用溶液相转化法制备了聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)多孔膜,然后将多孔膜浸入含有锂盐、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和过氧化苯甲酰的碳酸酯溶液吸收电解液,再加热引发PEGDA中双键交联得到具有多孔骨架和交联PEG的锂离子凝胶聚合物电解质膜(Li-GPEM).失重、力学和及电化学性质分析表明,所制备的Li-GPEM的电导率为2.25mS/cm,综合性能优于PVDF-HFP多孔膜吸附液态锂盐溶液的体系和共混凝胶膜体系.     

Al2O3、TiO2溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

用溶胶-凝胶法制备了Al₂O₃、TiO₂两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al₂O₃、TiO₂膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al₂O₃膜材料为γ-Al₂O₃,TiO₂膜材料为金红石相TiO₂;Al₂O₃、TiO₂陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1 092.67和2 983.33 L/(m²·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al₂     

纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质的制备及其电化学性能

为了解决液态电解质锂离子电池存在的安全性问题 , 以偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物( PVDF2 HFP)为基体 , 通过加入高氯酸锂(LiClO 4) 、 增塑剂(碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯) 、 纳米二氧化硅等 , 制备出了具有高电导率的复合凝胶聚合物电解质。用 X射线衍射仪测试聚合物电解质的结构 , 用交流阻抗法测定其电导率 , 用线性伏安扫描法研究了该聚合物电解质体系的电化学稳定性 , 并以其为电解质制备成锂离子电池进行充放电测试。结果- 3表明 , 在 20℃ 时复合凝胶聚合物电解质的电导率最高可达 7. 56×10 S/ cm , 该电解质在 41 6 V 以下电化学窗口稳定 , 以其为电解质的锂离子电池具有良好的电化学性能 , 说明纳米 SiO 2/ LiClO 4/ PVDF2 HFP复合凝胶聚合物电解质能满足锂离子电池的应用。     

SnO2-Fe2O3复合材料应用于碳纳米管集流体对锂离子电池性能的影响

水热合成法制备纳米SnO₂-Fe₂O₃复合材料,以SnO₂-Fe₂O₃为活性物质,多壁碳纳米管（MWCNTs）导电纸代替传统铜箔作为负极集流体制作锂离子电池。采用XRD、SEM进行表征,结果显示,SnO₂-Fe₂O₃均匀嵌入到MWCNTs构建的三维导电网络的空隙中。电化学测试结果表明,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸作为负极电极能够显著提高锂离子电池的循坏和倍率性能。在100 mA/g电流密度下循环30次,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸电池比容量达到1 088 mAh/g,而在200 mA/g电流密度下循环200次后,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸比容量能稳定保持在898 mAh/g,表现出良好的循环性能,逐渐增大充放电电流,电池的比容量有所下降但其库伦效率仍然保持在96%以上,而在高倍率（1 600 mA/g）下进行充放电时,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸比容量仍然能够保持在547 mAh/g,之后再将电流密度降到100 mA/g,比容量重新回到1 000 mAh/g,SnO₂-Fe₂O₃/MWCNTs导电纸表现出十分优异的电化学性能。