铝离子聚合物固态电解质

铝离子电池因其材料成本低、大倍率性能优异和循环寿命超长等优势,而被认为在大规模静态储能应用中具有广阔前景.目前的铝离子电池大部分采用离子液体、尿素和熔融盐等液态电解液,其在实际工程化应用当中存在电解液渗漏的风险.相对而言,全固态电池则可以避免电解液渗漏的问题,还具有因去除隔膜和简化封装所带来的电池整体能量密度提升的优点.但是,目前领域内少有关于全固态铝离子电池的研究.基于此,采用溶液浇筑法,以冠醚作为添加剂和配位基团、以聚乙二醇（PEO）作为基底,制备出无定型结构的聚合物固态铝离子电解质.其中,冠醚不仅作为配位基团与铝离子进行配位提高铝离子的稳定性,而且作为相容性高的添加剂降低聚合物结晶度,从而提高固态电解质的离子电导率.测试表明,制备出的18-6/PEO/Al（CF₃SO₃）₃体系聚合物固态铝离子电解质是非晶态为主的晶态与非晶态共存的薄膜,且具备很高的离子电导率（室温,5.5×10^-6 S/cm;100℃高温,1.86×10^-3 S/cm）和较宽的电化学稳定窗口（0~3 V）,这为全固态铝离子电池的研发奠定了基础.     

金属铝燃料电池的研究

铝是一种丰富廉价的有色金属，金属铝电池作为一种新型燃料电池，具有低成本、无毒害、高功率、高能量密度等优点。本文简述了金属铝电池的工作原理，并对铝阳极、空气阴极、催化剂、电解液和铝燃料电池的应用等方面的研究概况进行了叙述。     

金属铝燃料电池的研究

铝是一种丰富廉价的有色金属,金属铝电池作为一种新型燃料电池,具有低成本、无毒害、高功率、高能量密度等优点.本文简述了金属铝电池的工作原理,并对铝阳极、空气阴极、催化剂、电解液和铝燃料电池的应用等方面的研究概况进行了叙述.     

室温离子液体电解质与锂离子电池碳负极材料的相容性

室温离子液体电解质与碳负极材料间的相容性是其应用于锂离子电池的关键问题之一.本文总结了室温离子液体电解质体系与碳负极材料相容性的研究现状和微观机制,阐述了不同种类的室温离子液体与碳负极材料相容性的规律和存在的问题以及改善方法.     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片的合成及储锂性能研究

以无定形的水合二氧化钛为前驱物,水热法合成了200～400nm大小的Li4Ti5O12纳米片作为锂离子电池负极材料.XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电镜)分析表征样品的物相结构、表观形貌;循环伏安、充放电循环和电化学交流阻抗技术分别测定该纳米Li4Ti5O12在有机电解液和室温离子液体S114TFSI电解液中的电化学性能.结果表明,该材料具有较高的放电容量和良好的循环性能,有望成为锂二次电池新型负极材料.     

拉曼光谱测试技术在可充电铝离子电池储能机理的研究进展

拉曼光谱是一种无损的分析技术,可以提供样品化学结构和分子相互作用的详细信息。由光谱学方法与常规电化学方法相结合产生的电化学原位光谱是一种动态探测电极材料结构和相组成的强大技术,能够方便地提供电极界面分子的微观结构信息,这使得其在储能领域中有广阔的应用前景。拉曼光谱能够有效地原位表征可充电铝离子电池氯化铝基电解液中络合离子、不同正极材料在充放电过程中的变化规律。结合X射线衍射技术（XRD）或X射线光电子能谱技术（XPS）等表征技术,拉曼光谱能够有效地揭示可充电铝离子电池的储能机理,包括对电池电解液和电极材料的研究以及电极表面反应的原位监测,对电池材料和界面结构性质的研究可以为电池材料和微观结构的优化设计提供指导,对电极表面反应的原位监测,有助于对电极界面反应的机理进行深入的研究,从而指导正极材料结构改进,促进可充电铝离子电池的发展。     

离子液体在金属-空气电池中的应用研究进展

金属-空气电池能量密度大、成本低、无污染、可循环利用,是新能源汽车领域技术发展的重要方向.离子液体具有高的热稳定性、宽的电化学窗口、可以忽略的蒸气压、易于循环利用、无毒等优点,成为金属-空气电池研究中崭新的液体介质.将离子液体作为电解液应用于金属-空气电池体系,有望解决传统溶液体系存在的能量转化效率低、电解液干涸等技术难题,是一种极具研究价值的绿色新工艺.常见的金属负极有锂、锌、镁、铝、钠和硅.本文综述了离子液体作为电解液在这6种金属-空气电池中的应用研究进展和面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望.     

聚苯胺/熔盐/铝二次电池

在合成氯化正丁基吡啶 三氯化铝 (BupyCl AlCl3 )室温熔盐的基础上 ,开发了一种聚苯胺膜 (PAn) /酸性熔盐 /铝二次电池体系 ,并对其性能进行了测试。结果表明 ,电池的开路端电压为 1 35V ,在充放电流为8 0× 10 -5A/cm2 条件下 ,该熔盐电池具有良好的工作特性 ,充放库仑效率可达 90 % ,循环 2 0次无明显变化     

低成本铝离子电池电解液的设计及应用

可充电铝离子电池由于高体积/质量比容量、高安全性、环保等优点被认为是非常具有前景的下一代储能电池。然而广泛使用的AlCl₃/EMImCl离子液体电解液由于具有一定毒性和高昂的价格制约着铝离子电池的进一步应用。基于此，通过效率和稳定性测试筛选四种不同的低成本尿素基配体，选择了性能最好的AlCl₃/1,3-二甲基脲作为铝离子电池的电解液。最后以人造石墨作为正极组装了全电池。该电池在50 mA·g^-1的电流密度下实现了91.1 mAh·g^-1的高比容量，并能够稳定循环超过100圈，容量保持率高达95.8%。     

离子液体AlCl3/Et3NHCl中电沉积法制备金属铝

在AlCl3/Et3NHCl型离子液体中铝电极上通过恒电位电解沉积制备出金属铝. 测定了不同摩尔比的AlCl3/Et3NHCl离子液体在不同温度下的电导率, 考察了离子液体AlCl3/Et3NHCl摩尔比为2/1中Al电极上铝沉积的晶核成核过程, 以及恒电位电解沉积铝的工艺条件对电流效率和沉积铝表面形貌的影响. 结果表明, 不同比例AlCl3/Et3NHCl离子液体的电导率随温度升高而升高, 符合Arrhenius规律; 在Al电极上铝沉积的成核机理为三维瞬时成核过程; 恒电位电解沉积结果表明, 室温下在电位-2.4 V(vs Pt)和电解时间20 min条件下, 沉积铝的表面形貌比较平整致密,电流效率达73%, 沉积铝的纯度达96%(w).     

拉曼光谱在锂离子电池研究中的应用

综述拉曼光谱(Raman spectroscopy)在锂离子电池碳负极材料、尖晶石LiMn2O4和LiFePO4正极材料、聚合物和室温熔盐电解质以及电极/电解质界面膜研究中的应用,分析了非原位拉曼测试手段与原位拉曼测试手段的优缺点,展望了这一领域目前有待解决的问题和可能应用的新技术.     

镧系和锕系元素在离子液体中电化学行为研究进展

在核燃料后处理中,离子液体作为“新一代绿色溶剂”可以替代强腐蚀性的高温熔盐用于干法后处理电解回收金属离子。本文总结了近年来国内外在离子液体中锕系和镧系元素的电化学行为。通过对比各研究结论的异同,评述了几类离子液体作为电解液电沉积金属及合金薄膜的优劣势。展望了离子液体作为电解液进行镧锕分离实现提取铀和钚的研究前景和目前需要解决的问题。     

高比能超级电容器的研究进展

与传统蓄电池相比,超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和使用温度范围宽等优势,但其能量密度较低.本文对超级电容器的结构、分类以及发展状况进行了简要介绍,重点阐述了本实验室近年来在研制高性能超级电容器方面的相关工作.主要从两个方面来提高超级电容器的能量密度:(1)通过采用中性水系电解液、有机电解液和离子液体提高对称型碳基超级电容器的电压窗口;(2)应用非对称型超级电容器,即一个电极采用具有法拉第赝电容电极材料或电池电极材料,而另一个电极则采用具有双电层电容的电极材料.同时介绍了由锂离子电池电极材料/活性炭作为正极,石墨作为负极组成的锂离子混合型超级电容器.最后,对超级电容器的发展方向进行了展望.     

电解液组成对中间相石墨微球电化学性能的影响

以2800℃热处理的煤焦油沥青基中间相石墨微球为锂离子二次电池负极材料,考察了中间相石墨微球在不同组成的电解质溶液中的电化学嵌脱锂性能.确定了试样在不同电解液中电极表面生成的SEI膜的化学组成和相对含量,剖析了共溶剂对SEI膜形成反应、膜组成和织构的影响.结果表明,在不同共溶剂的EC基电解液中,电极界面SEI膜形成的电位虽然不同,但SEI膜的化学组成基本相同,负极界面SEI膜的织构是决定电解液与电极材料相容性的关键.     

镧系和锕系元素在离子液体中电化学行为研究进展

在核燃料后处理中,离子液体作为"新一代绿色溶剂"可以替代强腐蚀性的高温熔盐用于干法后处理电解回收金属离子。本文总结了近年来国内外在离子液体中锕系和镧系元素的电化学行为。通过对比各研究结论的异同,评述了几类离子液体作为电解液电沉积金属及合金薄膜的优劣势;展望了离子液体作为电解液用于镧系和锕系元素分离实现提取铀和钚的研究前景和目前需要解决的问题。     

离子液体在电池中的应用

离子液体由于具有热稳定性好、电导率高、电化学窗口宽、不挥发、不燃烧等特点,其作为新一代功能电解质材料在不同电池体系中的应用成为当前研究的热点.本文对离子液体在电池体系中的最新研究进展作了较为全面的阐述,其中着重介绍了本研究团队近年来面向锂二次电池、超级电容器和燃料电池等不同电化学体系应用研究开发的离子液体基功能电解质材...     

LiFePO4在饱和LiNO3溶液中的锂化行为

锂离子电池是目前应用最广泛的二次电池,均利用有机电解液。然而,有机体系锂离子电池存在易燃、易爆的安全隐患,限制了其使用范围。水溶液锂离子电池作为一类新型的二次电池[1￣10],使用水溶液电解液代替有机电解液,消除了因有机电解液与电极材料反应形成枝晶可能造成的燃烧、爆炸等安全隐患,使其在低电压电池如铅酸电池、碱锰电池等领域的应用有很大的竞争潜力[10]。目前,大量研究集中在选择合适的电极材料来组装水溶液锂离子电池,文献报道的水溶液锂离子电池正极材料主要有LiMnO4[1￣9]、LiNi1-xCoO2[10],但是LiMnO4在循环约20次后容…     

天然气焦炭的嵌锂特性研究

锂离子电池的研究与开发具有诱人的商业前景．以金属锂为负极的锂二次电池存在着充放电循环寿命短和使用安全性能差等诸多问题，解决的途径之一是采用嵌锂化合物替代金属锂作为负极材料．其中，以具有贮锂功能的碳素材料作为负极的锂离子电池，不仅具有较高的电容量和较长...     

五种1-烷基-2,3-二甲基咪唑型离子液体的合成及作为Li/LiFeO_4电池电解液的研究

合成了五种新的1-烷基-2,3-二甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺离子液体(alkyl-DMimTFSI).以离子液体作为Li/LiFeO4电池电解液,分别考察不同烷基(正丁基、正戊基、正辛基、异辛基和正癸基)对电解液理化性质、界面性质和电池行为的影响.结果表明离子液体的电化学窗口都可以达到5.6V(-0.4～5.2Vvs.Li+/Li),显示它们具有较好的电化学稳定性.加入碳酸亚乙烯酯作为添加剂后,离子液体电解液在Li负极形成稳定的固体电解质相界面膜(SEI),从而提高了Li负极的稳定性,保护了Li片不受腐蚀.电化学阻抗和循环伏安分析进一步揭示LiFeO4正极与离子液体电解液也有良好的兼容性.此外,研究还表明离子液体中烷基种类严重影响它们的电池行为.采用butyl-DMimTFSI和amyl-DMimTFSI电解液体系的电池充放电容量和可逆性明显优于另外三种离子液体,它们的首次放电容量分别达到145和152.6mAh/g,并表现出良好的充放电循环性能.因粘度最大,采用isooctyl-DMimTFSI电解液的电池首次放电容量仅为8.3mAh/g,但添加碳酸丙烯酯(质量比1∶1)稀释后首次放电容量上升至132.4mAh/g.     

低聚离子液体的体相与界面及其电化学储能应用

近年来,随着单阳离子液体的发展,新型低聚物离子液体被合成并应用。这类离子液体可看作是由几个重复的单阳离子组合而成,可以通过改变阳离子带电基团、间隔连接的长度或种类、末端链的长度以及阴离子种类来获得更多不同的结构。因此,低聚离子液体有更复杂的微观结构和内部相互作用,决定了其多特征的物化性质和电化学特性,有望满足更多对溶剂性能有特定要求的应用。例如,与单阳离子液体相比,低聚离子液体具有更大的可调节性、更宽的液态温度范围、更高的热稳定性等优点,使其在电化学储能设备中得到越来越多的应用,如用作超级电容器和锂离子电池的电解液。在本综述中,我们系统地总结并详细解释了低聚离子液体的性质和结构（包括单个离子的结构和本体液内部的纳米组织）之间的关联,主要是双阳离子液体和三阳离子液体;概括了低聚离子液体作为超级电容器和锂离子电池的电解液的相关研究,重点阐述了由低聚离子液体和不同类型电极组成的双电层的结构和性能,以及与相应单阳离子液体电解液的比较结果;提供了降低低聚离子液体粘度和加速离子扩散的优化措施,提出了低聚离子液体电解液未来可能面临的主要问题和发展前景。