Overview of research on thermal safety of lithium-ion batteries

随着锂离子电池在生活和工作中的普及,锂离子电池的安全事故逐年增加,锂离子电池的安全研究逐渐引起学术界的关注。研究锂离子电池的热安全性,可以有效分析锂离子电池发生起火和爆炸的内在原因,指导锂离子电池安全性研究的开展。本文介绍了锂离子电池工作过程中产热的来源和影响因素,以及锂离子电池热失控发生时的内部反应和反应对应的温度,并对电池热失控时的热特性参数进行了总结。     

三维石墨烯包覆的硫掺杂碳负载二硫化硒复合材料的制备及其储锂性能研究

二硫化硒（SeS₂）作为储锂的正极材料,具有硒和硫以外的独特优势。采用硫掺杂介孔碳（sulfur-doped mesoporous carbon, SMC）负载SeS₂,然后用三维石墨烯（three-dimensional grapheme, 3DG）对其进行包覆,制备了双重限定的SeS₂基正极结构。通过透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）,扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）以及X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）对所制备的3DG-SMC-SeS₂纳米复合材料的形态和结构进行表征。结果显示,SeS₂均匀地分布在SMC基体的介孔通道中,3DG良好地包裹SMC-SeS₂复合材料。受益于SeS₂不可或缺的优势和独特设计的主体构架,3DG-SMC-SeS₂正极表现出极好的循环性能和优异的高倍率性能。这种新型SeS₂基正极材料为克服目前锂硫电池的主要瓶颈提供了一种可行的策略。     

乙醇水提法提取葡萄籽油及其品质分析

为解决传统水酶法提取葡萄籽油前处理复杂、耗水量大、耗酶量大及提取时间长等问题,采用乙醇水提法提取葡萄籽油。结果表明,葡萄籽原料无需预处理,可经粉碎后直接进行油脂提取。通过对影响乙醇水提法提取葡萄籽油的因素研究,确定较优的提取条件为:乙醇体积分数45%,料液比1∶3,提取温度60℃,pH 9,提取时间1 h,收集清油后在提取温度60℃、p H 9条件下水相重复提取渣相1 h。在优化条件下,葡萄籽油提取率为86. 57%。所得葡萄籽清油经简单精炼,各项指标达到一级葡萄籽油国家标准,油中γ-生育酚、甾醇、总酚含量分别达到52. 70、2 120. 23、195. 5mg/kg,且反式脂肪酸含量为0. 763 g/kg。乙醇水提法工艺中,原料无需前处理,无需酶制剂辅助,提取时间由水酶法的3 h以上缩短至2 h,耗水量由6 t/t(以葡萄籽质量计)以上降至3 t/t(以葡萄籽质量计),其水相可循环、油品质较高,为葡萄籽油高效提取提供一种新思路。     

水酶法芝麻油与其他工艺芝麻油品质差异研究

通过对芝麻油外观品质、理化特性、抗氧化成分及脂肪酸组成进行对比,研究了水酶法芝麻油与其他工艺芝麻油(热榨法芝麻油、冷榨法芝麻油、水代法芝麻油)的品质差异。结果表明:水酶法芝麻油的外观品质好,色泽浅,符合一级成品芝麻油标准;水酶法芝麻油的水分及挥发物的含量介于冷榨法芝麻油和水代法芝麻油之间,酸价、过氧化值、不皂化物含量最低;水酶法芝麻油的抗氧化成分(生育酚、芝麻素和芝麻林素)含量最高,但未检出芝麻酚;与热榨法芝麻油、冷榨法芝麻油、水代法芝麻油相比,水酶法芝麻油的饱和脂肪酸含量最高,不饱和脂肪酸含量最低。     

金属锂电极在KOH碱性溶液中的腐蚀研究(Ⅰ)

通过测试不同温度、浓度的KOH电解液对金属锂腐蚀反应的影响,研究了金属锂在碱性电解液中的腐蚀行为,拟合出金属锂腐蚀速度随KOH电解液浓度的变化关系。在此基础上,分析计算了金属锂在碱性电解液中的腐蚀反应动力学参数,获得了该体系腐蚀过程的重要动力学数据,包括金属锂腐蚀反应的活化能Ea、腐蚀反应速度常数kcorr、腐蚀反应动力学方程指前因子,以及溶液中H2O的活度与KOH浓度之间的关系等。分析了金属锂腐蚀反应的控制步骤及其主要动力学参数,结果发现H2O在金属锂表面的阴极还原是整个腐蚀过程的速度控制步骤。     

Cable‐Shaped Lithium–Sulfur Batteries Based on Nitrogen‐Doped Carbon/Carbon Nanotube Composite Yarns

The research on flexible and wearable devices has attracted extensive attention in the last few years. Lithium–sulfur (Li‐S) batteries are regarded as a promising option because of their high theoretical capacity and energy density. Here, cable‐shaped Li‐S batteries are developed based on a nitrogen‐doped carbon/carbon nanotube/sulfur (NCNT/S) composite cathode and lithium metal anode. The carbon nanotube (CNT) yarns with high conductivity and an appropriate amount of doped nitrogen are synthesized by wet‐spinning followed by a carbonization process, and further act as a self‐supported conductive backbone for the active material. The NCNT/S yarns exhibit a high initial capacitance of 1001 mAh g^?1 and excellent cyclic stability with 87% capacity retention after 200 cycles at 0.5 C. Furthermore, the assembled cable‐shaped Li‐S batteries by NCNT/S yarns present good ability to light up the LEDs for more than 8 h under normal and bending states at various angles, indicating that the cable‐shaped Li‐S batteries could be a prospective candidate for application in wearable electronics.     

Current understanding and applications of the cold sintering process

In traditional ceramic processing techniques, high sintering temperature is necessary to achieve fully dense microstructures. But it can cause various problems including warpage, overfiring, element evaporation, and polymorphic transformation. To overcome these drawbacks, a novel processing technique called “cold sintering process (CSP)” has been explored by Randall et al. CSP enables densification of ceramics at ultra-low temperature (≤300°C) with the assistance of transient aqueous solution and applied pressure. In CSP, the processing conditions including aqueous solution, pressure, temperature, and sintering duration play critical roles in the densification and properties of ceramics, which will be reviewed. The review will also include the applications of CSP in solid-state rechargeable batteries. Finally, the perspectives about CSP is proposed.     

基于充电曲线特征的锂离子电池容量估计

准确的容量估计对锂离子电池管理具有重要意义。通过电池循环老化试验,归纳出老化过程中与电池容量衰减相关的充电曲线特征。通过计算充电曲线特征与衰减容量的相关系数进一步确定特征的电压区间。建立以径向基函数为核函数的相关向量机模型,以5个特征为输入量、电池容量为输出量进行数据训练,然后以筛选出的相关矢量进行在线容量估计。结果表明,该电池容量估计算法精度在2.2%以内,且算法收敛性较好。     

金属有机框架材料吸附分离水中铀的应用

金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有极高的比表面积和孔隙率,结构可设计调控,但在水相吸附分离方面存在水稳定和选择吸附性较差、分离困难、合成与再生成本偏高等问题。针对MOFs的缺陷,可以通过有目的的功能化改性从而提升其对目标污染物的吸附性能。本文介绍了MOFs的结构优势,分析了水稳定性的影响因素和判断手段,简述了具有代表性的高水稳定性MOFs材料的特性;根据MOFs改性方法的分类回顾了MOFs及改性MOFs在去除水相中放射性铀的应用;基于不同分析技术探讨了MOFs与铀酰离子的吸附机理;提出推动MOFs在吸附铀方面规模化应用发展的核心是合成高稳定性MOFs,通过改性提高MOFs的选择吸附性能和再生性以及深入研究吸附机理。