以脲和硫氰酸盐为主体的高分子固体电解质的研究

在熔盐体系相图指导下研制出以脲和硫氰酸铵(钾)为主体的高分子固体电解质(PSE),其室温电导率分别为1.20×10^-2和2.65×10^-3S/cm.考察了影响该PSE电导率的因素,讨论了PSE的导电机理.结果表明,所研制的PSE为无定形固熔体,主要通过硫氰酸盐的电离导电,电导率-温度关系服从VTF方程.     

以脲和硫氰酸铵为主体的固体电解质的研究

制得以脲和硫氰酸铵为主体的固体电解质,其室温电导率可达到４．３５×１０－２Ｓ·ｃｍ－１,比以脲和硫脲为主体固体电解质的电导率６．８４×１０－３Ｓ·ｃｍ－１提高了一个数量级。实验发现,影响电导率的因素主要有组成、温度和高分子。ＤＴＡ表明该电解质为非晶态固熔体,其导电性质既不服从Ａｒｈｅｎｉｕｓ方程,又不服从ＶＴＦ方程     

乙酸-三氟化硼乙醚混合质子电解质

乙酸和三氟化硼乙醚(BFEE)本身离子电导率很低, 向乙酸中加入少量BFEE可以形成良好的混合质子电解质溶液. 随着乙酸中BFEE浓度的变化, 混合电解质溶液的离子电导率迅速上升, 当BFEE摩尔分数为65%时具有最大值, 达5800 μS/cm. 红外光谱和¹H NMR研究表明混合电解质中的主要导电离子为CH₃COOH₂^＋和CH₃COOBF₃^－.     

新型ITSOFC复合电解质氧化铈-硫酸盐的制备和表征

制备了一种适用于中温固体氧化物燃料电池的新型两相复合电解质钐掺杂二氧化铈SDC-(Li/Na)₂SO₄. 使用XRD和SEM表征该复合电解质的物相结构和观察电解质片的截面形貌,交流阻抗法测量其400 ^oC ～ 700 ^oC的电导率. 结果表明,SDC-(Li/Na)₂SO₄由结晶相SDC和无定形相(Li/Na)₂SO₄组成. 在中温范围（500 ^oC ~ 700 ^oC）该复合电解质电导率比SDC显著增大并随温度升高呈三段变化：T<500 ^oC,表观离子传导活化能为1.28 eV;500 ^oC ～ 550 ^oC第二相硫酸盐融化,电导率激增;T≥550 ^oC,电导率又缓慢增加,活化能降为0.30 eV,与SDC和文献报道的SDC-(Li/Na)₂CO₃相比,其电导率均显著提高,如550 ^oC时SDC-(Li/Na)₂SO₄的电导率可达0.217 S·cm^-1,分别为SDC和SDC-(Li/Na)₂CO₃的25倍和3.2倍. 硫酸盐的熔融改变了离子在电解质中的传导机制,显著提高了SDC-(Li/Na)₂SO₄复合电解质的中温电导率.     

钼磷酸铵及钼磷酸掺杂的聚合物电解质

以聚氧乙烯(PEO)为基质,掺杂适量的钼磷酸铵或钼磷酸,制备出PEO-(NH₄)₃PMo12O₄₀及PEO-H₃PMo12O₄₀质子导电聚合物电解质膜,测定了其电导率.讨论了加入(NH₄)₃PMo12O₄₀及H₃PMo12O₄₀对PEO构型及Keggin阴离子的影响,分析了PEO-(NH₄)₃PMo12O₄₀及PEO-H₃PMo12O₄₀复合膜质子电导提高的原因.其中PEO-(NH₄)₃PMo12O₄₀质子导电聚合物电解质复合膜的室温电导率最高可达1.4×10_-3S/cm.     

PEO-LiClO4-ZSM5复合聚合物电解质Ⅱ.ZSM-5对离子电导率的影响

通过XRD,DSC,FT-IR和SEM等方法对PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质进行了研究,结果表明ZSM-5可以有效地降低PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质中PEO的结晶度和玻璃化温度,从而提高其低温区域的离子电导率.温度高于PEO的结晶熔融温度后,复合电解质离子电导率的提高则是由于在ZSM-5表面形成了有利于Li离子迁移的导电通道所引起的.较高的离子电导率和较宽的电化学稳定窗口表明PEO-LiClO₄-ZSM5复合电解质在全固态锂离子二次电池领域具有良好的应用前景.     

P2O5掺杂的磷钨酸常温电解质

以磷钨酸(PWA)为基质,加入适量的P2O5,制备了P2O5/PWA电解质. 采用交流阻抗谱方法研究了不同质量分数P2O5电解质的导电性能及相对湿度对电导率的影响. 结果表明,质量分数为7%的P2O5/PWA电解质,室温电导率达到0.045 S/cm;相对湿度在20%～70%范围内电解质的电导率变化不大;在40 ℃下长时间放置,电解质的质量损失小于2%,表明其常温保水性好.     

Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3基固体复合电解质的制备及锂离子导电行为

将聚氧化乙烯(PEO)和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)混合(固定EO/Li摩尔比为13)后, 采用溶液浇注法制备了一系列不同Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(LAGP)与PEO质量比的LAGP-PEO(LiTFSI)固体复合电解质体系. 结合电化学阻抗法、 表面形貌表征以及与惰性陶瓷填料(SiO₂, Al₂O₃) 性能的对比分析, 探讨了LAGP在固体复合电解质中的作用机理以及锂离子的导电行为. 结果表明, 在以LAGP为主相的固体复合电解质中, PEO主要处于无定形态, 整个体系主要为PEO与LiTFSI的络合相、 LAGP与PEO(LiTFSI)相互作用形成的过渡相和LAGP晶相. 其中LAGP作为主要的导电基体不仅起到降低PEO结晶度、 改善两相导电界面的作用; 同时自身也可以作为离子传输的通道, 降低锂离子迁移的活化能, 从而使离子电导率得到提高. 当LAGP与PEO的质量比为6:4时, 固体复合电解质的成膜性能最好, 离子电导率最高, 在30 ℃时为2.57×10^-5 S/cm, 接近LAGP的水平, 电化学稳定窗口超过5 V.     

分子凝胶电解质的电导率研究

凝胶因子4,4'-二(硬脂酰胺基)二苯醚(BSDE)在水和非水介质(如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯等)中利用非共价键相互作用自组装成有序的三维纤维网络结构,使介质凝胶化.该凝胶被称之为分子凝胶.同样,BSDE也能使锂盐溶液凝胶化,制备一种新型分子凝胶电解质.水分子凝胶锂离子电解质的室温离子电导率达到10^-1～10^-2S·cm^-1,碳酸丙烯酯分子凝胶锂离子电解质的室温离子电导率也能达到10^-2～10^-3S·cm^-1.分子凝胶的离子电导率研究表明,锂盐在凝胶中的行为和其在溶液中的行为相似.在-35℃的低温下,分子凝胶的电导率与其溶液相比约低1～2个数量级.     

锂磷氧氮(LiPON)薄膜电解质和全固态薄膜锂电池研究

采用电子束热蒸发Li₃PO₄与氮等离子体辅助相结合的方法制备了含氮磷酸锂(LiPON)电解质薄膜,已测得该非晶态电解质薄膜在温度为300K时的离子导电率为6.0×10^-7 S/cm,电子电导率低于10^-10 S/cm,电化学稳定窗口为5.0V.以脉冲激光沉积法(PLD)制备的非晶态Ag_0.5V₂O₅薄膜为阴极,真空热蒸发法制备的金属锂为阳极,LiPON薄膜为电解质,成功地制备了一个新的Li/LiPON/Ag_0.5V₂O₅全固态薄膜锂电池.该电池以14μA/cm²电流充/放电时,首次放电容量达到62 μAh·cm^-2·μm^-1,10次循环后容量衰减缓慢,衰减率约为0.2%,循环寿命达到550次以上.     

无机钠离子电池固体电解质研究进展

地球上钠资源储量丰富、成本低廉,使得钠电池吸引了越来越多研究者的关注。传统的基于有机溶剂电解液体系的钠电池在安全方面存在不足。固态钠离子电池能够有效解决安全的问题,增加电池的安全性能。固态钠离子电池是一种很有前景的储能方式。钠离子固体电解质主要有Na-β-Al_2O_3、钠超离子导体(NASICON)、硫化物、聚合物以及硼氢化物这几类。无机固体电解质相对于聚合物固体电解质,离子电导率有优势。本文总结了三种常见的无机钠离子固体电解质:Na-β-Al_2O_3、NASICON、硫化物的研究进展,从离子电导率和界面稳定性等方面阐述了近年来的发展。     

脲、硫脲固体电解质导电机理分析

高分子固体电解质（ＳＰＥ）是一类很有发展前途的功能高分子材料．在高比能电池、二次电池、光电池、传感器、电显色器、电容器等方面具有广泛的应用前景,受到国内外高分子科学界和电化学界的普遍关注［１］．目前的研究方向仍是寻找室温下高电导率的固体电解质材料［２,３］．我们［４－６］以脲和硫脲为主体,添加聚乙烯醇等高分子材料制成的ＳＰＥ,室温电导率可达６．８４ × １０-３ Ｓ·ｃｍ－１,但其导电机理尚不清楚．搞清其导电机理对于认识和改进此类电解质非常有益．１实验部分１．１ＳＰＥ的制备电解质由质量分数为５１％脲…     

Application of a thiourea‐containing task‐specific ionic liquid for the solid‐phase extraction cleanup of lead ions from red lipstick,pine leaves,and water samples

Here, task‐specific ionic liquid solid‐phase extraction is proposed for the first time. In this approach, a thiourea‐functionalized ionic liquid is immobilized on the solid sorbent, multiwalled carbon nanotubes. These modified nanotubes packed into a solid‐phase extraction column are used for the selective extraction and preconcentration of ultra‐trace amounts of lead(II) from aqueous samples prior to electrothermal atomic absorption spectroscopy determination. The thiourea functional groups act as chelating agents for lead ions retaining them and so, give the selectivity to the sorbent. Elution of the retained ions can be performed using an acidic thiourea solution. The effects of experimental parameters including pH of the aqueous solution, type and amount of eluent, and the flow rates of sample and eluent solutions on the separation efficiency are investigated. The linear dependence of absorbance of lead on its concentration in the initial solution is in the range of 0.5–40.0 ng/mL with the detection limit of 0.13 ng/mL (3s_b/m, n = 10). The proposed method is applicable to the analysis of red lipstick, pine leaves, and water samples for their lead contents.     

Dense Sphene-type Solid Electrolyte Through Rapid Sintering for Solid-state Lithium Metal Battery

The sphene-type solid electrolyte with high ionic conductivity has been designed for solid-state lithium metal battery. However, the practical applications of solid electrolytes are still suffered by the low relative density and long sintering time of tens of hours with large energy consumption. Here, we introduced the spark plasma sintering technology for fabricating the sphene-type Li_1.125Ta_0.875Zr_0.125SiO₅ solid electrolyte. The dense electrolyte pellet with high relative density of ca. 97.4% and ionic conductivity of ca. 1.44×10^-5 S/cm at 30℃ can be obtained by spark plasma sintering process within the extremely short time of only ca. 0.1 h. Also the solid electrolyte provides stable electrochemical window of ca. 6.0 V(vs. Li⁺/Li) and high electrochemical interface stability toward Li metal anode. With the enhanced interfacial contacts between electrodes and electrolyte pellet by the in-situ formed polymer electrolyte, the solid-state lithium metal battery with LiFePO₄ cathode can deliver the initial discharge capacity of ca. 154 mA·h/g at 0.1 C and the reversible capacity of ca. 132 mA·h/g after 70 cycles with high Coulombic efficiency of 99.5% at 55℃. Therefore, this study demonstrates a rapid and energy efficient sintering strategy for fabricating the solid electrolyte with dense structure and high ionic conductivity that can be practically applied in solid-state lithium metal batteries with high energy densities and safeties.     

无定形梳状高分子固体电解质的二重玻璃化转变及典型VTF特征

研究了交替马来酸酐共聚物多缩乙二醇酯(CP350)-LiNO₃络合物的热行为及离子导电性。实验表明:CP350/LiNO₃络合物在所研究的[Li]/[EO]配比范围呈均相无定形并具有二重玻璃化转变。2个玻璃化转变温度均随盐含量的增加而上升。离子电导率随盐浓度的变化出现1个极大值,室温电导率最大可达3.72×10^-5S/cm.导电行为呈典型VTF特征。     

双(三氟甲基磺酰)亚胺钠基聚合物电解质在固态钠电池中的性能

采用简单的溶液浇铸法制备出由双（三氟甲基磺酰）亚胺钠（NaTFSI）/聚氧乙烯（PEO）构筑的固态聚合物电解质（SPE）,并针对其相转变、结晶性、热稳定性、电导率以及电化学稳定性等基础理化及电化学性质进行了系统表征。结果表明,NaTFSI/PEO（[EO]/[Na⁺]=15）SPE具有相对高的电导率（σ ≈ 10^-3 S·cm^-1,80℃）、高的耐氧化能力（4.86 V vs Na⁺/Na）和热稳定性高达350℃。电池测试结果表明,该NaTFSI基SPE不仅对金属钠电极能够呈现出优异的界面稳定性,而且在Na|SPE|NaCu_1/9Ni_2/9Fe_1/3Mn_1/3O₂电池中展现出良好的循环和倍率性能。     

Physical and electrochemical properties of 1-alkyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate for electrolyte

Three kinds of ionic liquids, 1-alkyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (n=2–4), were prepared and fundamental properties of ionic liquids and those mixed with industrially used organic solvents (PC, GBL and AN) were investigated compared to solid salts, TEMABF₄. It was found that degree of ionization of the ionic liquids were almost same as that of TEMABF₄ from the conductivity measurement in diluted system of PC. The ionic liquids and the organic solvents intermingle with each other. Some enhancement in conductivity was observed compared to TEMABF₄.     

纳米多孔β-Li3PS4固体电解质的溶剂脱除法制备及性能

以Li₂S和P₂S₅为反应物, 四氢呋喃为溶剂, 采用溶剂脱除法制备了室温下稳定的高离子电导率β-Li₃PS₄晶体电解质, 通过粉末X射线衍射、 差热-热重分析、 拉曼光谱、 氮气吸附-脱吸和交流阻抗测试等方法对其性能进行表征, 研究了热处理温度对溶剂脱除程度、 固体电解质结晶状态、 比表面积、 孔隙率和离子电导率的影响. 结果表明, 该方法制备得到的β-Li₃PS₄晶体可以在室温下稳定存在. 160 ℃加热条件下Li₃PS₄的离子电导率达到7.44×10^-6 S/cm. 热处理过程中四氢呋喃分3个阶段脱除, 导致产物颗粒表面和内部产生大量纳米孔. 大量纳米孔洞的存在提高了材料的表面能, 有利于新相形核, 加快了相变速度, 降低了相变温度, 使β-Li₃PS₄晶体在室温下保持稳定.