含[AMIM]BF4的聚甲基丙烯酸甲酯基凝胶聚合物电解质的制备与改性

用两步法合成了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[AMIM]BF4）,将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)引入离子液体[AMIM]BF4中,制备出含离子液体[AMIM]BF4的新型凝胶聚合物电解质,采用非质子溶剂、纳米SiO2等对其进行了改性。 用FT-IR、交流阻抗（AC）、TG、SEM等测试技术对其结构和性能进行了表征。 结果表明,非质子溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和纳米SiO2的加入使聚合物电解质的室温离子电导率增大,达5.25×10-3 S/cm;电导率与温度的关系符合Arrhenius方程;几种凝胶聚合物电解质的热分解温度均高于300 ℃,显示出良好的热稳定性。     

四(十二烷基)氯化铵基小分子凝胶电解质染料敏化太阳电池

采用小分子胶凝剂四（十二烷基）氯化铵胶凝3-甲氧基丙腈基液体电解质制备了凝胶电解质，并组装成准固态染料敏化太阳电池．差示扫描量热测试结果表明，凝胶电解质的溶液-凝胶转变温度（TSG）为74℃．分析了凝胶电解质中I3^-／I^-电对的表观扩散系数低于液体电解质的原因，同时结合电化学阻抗技术考察了电池内部二氧化钛多孔薄膜电极／电解质界面处的暗反应，分析了凝胶化对电池光伏性能的影响．老化实验结果表明，凝胶电池的稳定性明显优于液体电池．     

一种不含胶凝剂的凝胶电解质在准固态染料敏化太阳能电池中的应用

报道了一种不含胶凝剂的凝胶电解质的制备及在准固态染料敏化太阳能电池中的应用.这种新型凝胶电解质仅含有机溶剂和碘盐,即3-甲氧基丙腈、苯胺、三碘化铝和碘.上述混合物通过路易斯酸性三碘化铝离子导体和路易斯碱性苯胺有机溶剂间的路易斯酸-碱相互作用形成凝胶,无需额外添加传统凝胶电解质的关键组分—胶凝剂.形成的三碘化铝-苯胺复合物在凝胶电解质中能同时发挥离子导体和胶凝剂的作用.红外光谱图中苯胺的氨基和苯环特征峰的变化证实了三碘化铝-苯胺复合物的形成.含这种新型凝胶电解质的准固态染料敏化太阳能电池光电性能和稳定性与含三碘化铝-3-甲氧基丙腈液体电解质的染料敏化太阳能电池相比有很大提高.     

旋涂法制备PEO-PAN-PMMA三组分共混凝胶聚合物电解质

随着新能源产业和储能产业的快速发展,二次电池的安全性和能量密度要求越来越高.而传统的液态锂电池使用易燃的电解液,所以存在较大的安全隐患.因此固态锂电池由于其较高的安全性和能量密度受到越来越多人的关注.目前困扰固态电池应用的主要问题是其离子电导率和电极电解质界面问题.固态电解质是固态电池的关键材料.因此开发高离子电导率的固态电解质是开发固态电池的关键.在本工作中,作者成功通过旋涂法制备聚乙二醇-聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸甲酯（PEO-PAN-PMMA）凝胶电解质.PEO-PAN-PMMA聚合物薄膜为均匀透明的,具有较高的吸附率,且热稳定性较好,在380℃下保持稳定.通过浸泡电解液可以得到性能优异的凝胶电解质.该凝胶电解质具有较高的离子电导率,室温离子电导率为0.4 mS/cm,而且电化学窗口较宽,在0～4.2 V之间化学性能较为稳定,界面稳定性较好.组装成Li//PEO-PAN-PMMA凝胶电解质//LiCoO₂电池之后,正极首圈放电容量为129.8 mAh/g,循环100周,正极放电容量剩余119.51 mAh/g,在0.1 C、0.2 C、0.5 C和1 C倍率下循环,正极放电容量分别为129.8 mAh/g,99.5 mAh/g,86.1 mAh/g和64 mAh/g.     

基于偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物凝胶电解质的染料敏化太阳电池光电性能研究

采用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]胶凝3-甲氧基丙腈基液体电解质, 成功制备了凝胶电解质并组装成准固态染料敏化太阳电池. 差示扫描量热测试结果表明凝胶电解质的溶液-凝胶转变温度(TSG)为71 ℃. 利用电化学方法分析了凝胶电解质中 电对的表观扩散系数及电导率低于液体电解质的原因, 同时结合暗态伏安法考察了电池内部TiO2多孔薄膜电极/电解质界面处的暗反应, 分析了凝胶化对电池光伏性能的影响. 进一步老化实验结果表明凝胶电池的稳定性明显优于液体电池.     

聚（4-乙烯基吡啶）的合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用自由基聚合法合成了聚（4-乙烯基毗啶）（P4VP），并用于制备染料敏化太阳电池的凝胶电介质。研究了P4VP含量对电解质和太阳电池性能的影响。结果表明，以P4VP为骨架通过化学交联固化液态电解质制备的有机胶体电解质体系有机相可溶剂化Li^＋，当其含量为7．5wt％时体系离子电导率可达537mS／cm与液态电解质相当。利用这种准固态电解质制备的敏化太阳电池在100mW／cm^2，25℃下获得光电转换效率2．3％。     

高相转变温度的离子凝胶电解质基准固态染料敏化太阳电池

染料敏化太阳电池(DSC)以其低价、高效等优势, 成为学术界和工业界的研究热点. 传统液态电解质由于易挥发、易泄漏等问题, 导致基于液态电解质的电池难以保持长期稳定, 影响光伏技术的应用. 本文合成了N,N'-1,5-戊二基双月桂酰胺, 将其作为有机小分子胶凝剂(LMOG)胶凝离子液体电解质(ILE)制备了离子凝胶电解质(IGE)并组装成准固态电池(QS-DSCs). 差示扫描量热测试显示该凝胶电解质的相转变温度(T_gel)为104.7℃, 具有良好的本征热稳定性.利用循环伏安法、电化学阻抗谱、调制光电压/光电流谱分别研究了液态电池和准固态电池内部电子传输和复合动力学过程. 结果表明, 凝胶电解质的三维网络结构加速了TiO₂光阳极/电解质界面电子与电解质中I₃^-的复合过程, 使电子寿命降低, 导致准固态电池的光电转换效率略低于液态电池. 在AM1.5 (100 mW·cm^-2)及50℃条件下的加速老化测试结果显示, 持续老化1000 h后其光电转换效率(η)无衰减,而液态电池的光电转换效率衰减为初始值的86%, 表明准固态电池具有良好的光热稳定性.     

含[BMIM]Cl-ZnCl2和非质子溶剂的凝胶聚合物电解质的合成

以烯类单体MA、MMA、HEMA为基质,通过原位聚合,合成了同时含离子液体[BMIM]Cl-ZnCl2和非质子溶剂的一系列新型凝胶聚合物电解质,用FTIR、AC、TG等方法对其结构和性能进行了表征。研究表明,聚合物电解质具有复合物结构;[BMIM]Cl-ZnCl2和非质子溶剂PC﹑DMC的加入使聚合物电解质的室温离子电导率大大增加,达2.83×10⁻³ S/cm,且与温度的关系符合VTF方程;聚合物电解质的热分解温度大于275 ℃,显示出良好的热稳定性。     

聚(4-乙烯基吡啶)的合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用自由基聚合法合成了聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP),并用于制备染料敏化太阳电池的凝胶电介质.研究了P4VP含量对电解质和太阳电池性能的影响.结果表明,以P4VP为骨架通过化学交联固化液态电解质制备的有机胶体电解质体系有机相可溶剂化Li ,当其含量为7.5wt%时体系离子电导率可达5.77mS/cm与液态电解质相当.利用这种准固态电解质制备的敏化太阳电池在100mW/cm2,25℃下获得光电转换效率2.3%.     

锂二次电池中的原位聚合电解质

聚合物电解质主要分为凝胶聚合物电解质和固态聚合物电解质两种类型,均能够提升锂二次电池的性能。其中,凝胶聚合物电解质是利用增塑剂实现聚合物基质的凝胶化,将有机液态电解液固定在三维网络结构中,因此同时具备液态的离子扩散速率和固态材料的机械性能;而固态聚合物电解质是一种完全没有液态电解质的体系,利用聚合物基体的极性实现锂盐的解离,以聚合物分子链的运动实现离子传输。相对于传统的非原位法制备的聚合物电解质而言,原位聚合反应制备的聚合电解质能够有效改善电解质与电极的界面相容性、简化电池组装工艺、降低制造成本。本文综述了当前原位聚合电解质在锂二次电池中应用的研究进展,并展望了原位聚合电解质的应用前景和未来挑战。     

异烟酸氮氧化物/磷钼酸镍络合物掺杂硅胶复合物的制备及其质子导电性(英文)

制备了异烟酸氮氧化物(简计为HINO)/磷钼酸镍有机-无机络合物({[Ni(H2O)8][H(H2O)2.5](HINO)4(PMo12O40)}n;简计为1)掺杂硅胶复合物(简计为1-SG1);采用红外光谱仪和X射线衍射仪证实了合成产物的结构.结果表明,化合物1的结构特征在1-SG1硅胶复合物中得以保留.与此同时,在约98%的相对湿度下,1-SG1在温度55~100℃范围内显示良好的导电性,其质子导电率达到8.98×10-3~1.03×10-2 S·cm-1;并且,在同等条件下,1-SG1的质子导电性优于化合物1.     

Preparation and Properties of Poly（ether ether ketone）/Carbon Nanotube Modified Polypropylene Janus Composite Separator北大核心CSCD

Lithium-ion batteries （LIBs）have attracted wide attention because of their broad prospects in electric vehicles. However,the safety problems and low multiplier performance of the commercial polyolefin separator limit their further development,due to the poor dimensional thermal stability and low electrolyte absorption rate. Poly（ether ether ketone）（PEEK）and carbon nanotube（CNT）are compounded to coat on polypropylene （PP） to prepare Janus composite separator （PP@C） through the phase inversion method. PP@C composite separator does not deform at 180 ℃ for 0. 5 h（only slight deformation）,illustrating excellent thermal stability. The electrolyte absorption rate of PP@C2 is 193. 8%. The electrolyte uptake rate of the PP@C2 composite membrane was 193. 8%,which was 64. 5% higher than the PP membrane,showing a superduper electrolyte permeability. As a result,the specific discharge capacity of LIBs assembled with PP@C2 composite separator is 157. 6 mA·h/g at 0. 2 C and 129. 8 mA·h/g at 2 C,showing good rate performance with the capacity recovery rate of more than 99%. This might be attributed to the ultra-high thermal stability of PEEK,the good affinity of the electrolyte,the high conductivity of CNT,as well as the uniform dispersion of Li+ ,so that the separator can have excellent electrochemical performance while improving safety. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

硒/氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜的制备及光电转换性质

将氧化石墨烯(GO)掺入钛酸溶胶中,以导电玻璃(ITO)为基底,经浸渍-涂覆-煅烧得到GO/TiO2复合薄膜;采用电沉积技术在GO/TiO2薄膜表面沉积Se纳米微粒,得到Se/GO/TiO2复合薄膜;利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合薄膜的形貌和晶体结构,采用紫外可见光谱仪测定了其光谱学性质,利用光电转换实验测定了其光电转换性质.结果表明,所制备的Se/GO/TiO2复合薄膜各组分分布均匀,具有锐钛矿相结构的TiO2颗粒粒径为20nm,与TiO2结合的GO具有分散片层结构,薄膜中的Se颗粒粒径为60～80nm.与此同时,在Se和GO的共同作用下,Se/GO/TiO2复合薄膜对可见光有很好的光电转换效应.     

磺化聚苯乙烯/聚(5-乙烯基四氮唑)共混质子交换膜的制备及其热稳定性和电导率

分别制备了腈基转化率为85%的聚(5-乙烯基四氮唑)(简记为PVTra)和磺化度为72%的磺化聚苯乙烯(简记为SPS);将二者以不同的比例共混制备成质子交换膜;利用傅立叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描等研究了薄膜的结构和热稳定性,并采用电化学工作站测定了其电导率.结果表明,共混薄膜的玻璃化转变温度为150℃左右,热分解温度为200℃左右;当薄膜的磺酸根与四唑环的物质的量之比为2∶1时,其在100℃和120℃下的电导率分别达1.23×10-2 S/cm和4.40×10-2S/cm.     

多壁碳纳米管/聚醚胺复合物的制备

利用亲核加成逐步聚合法成功地制备了芘标记的聚醚胺(pePEA),并将其用于修饰多壁碳纳米管;采用透射电镜分析了pePEA修饰多壁碳纳米管的微观结构,并利用热重分析测定了聚醚胺的负载量.结果表明:聚醚胺对多壁碳纳米管具有较好的包覆作用,包覆层厚度约为1nm,复合物中聚醚胺的质量分数为20.4%.与此同时,多壁碳纳米管/聚醚胺复合物可在水中稳定地分散,分散液放置3周不分层,无聚集现象发生,稳定性较好.     

TiO_2/12-磷钨杂多酸/金复合纳米材料的制备及电化学性能

采用水热法制备TiO2纳米管(TNTs),然后以12-磷钨杂多酸(PTA)作为交联剂,运用光催化方法在TiO2纳米管表面负载金纳米颗粒(GNPs),从而得到新型复合纳米材料——TNTs-PTA-GNPs;借助傅立叶变换红外光谱仪,X射线衍射仪和透射电子显微镜分析了新型复合纳米材料的结构及形貌,并利用循环伏安法测试了其电化学性能.结果表明,GNPs均匀分布在TNTs表面,从而大幅度改善纳米材料的导电性;但复合纳米材料中无游离的金纳米颗粒.与此同时,TNTs-PTA-GNPs纳米材料具有良好的生物相容性,且可促进酶与电极之间的直接电子转移.     

一种双锂盐梳状聚合物电解质的制备及电化学性能

将聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝在聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(PIAMA)上合成梳状锂单离子导体PIAMA-g-MPEG, 并与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)复合制成双锂盐梳状聚合物电解质薄膜. 用核磁共振波谱 (¹H NMR)、 热重分析(TG)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电化学阻抗(EIS)和电池充放电测试等方法对聚合物基体和电解质的物化性质和电化学性能进行了研究.结果表明, 设计的双锂盐梳状聚合物电解质能够有效解离并传输锂离子, 70 ℃下离子迁移数(t_Li⁺)为0.32, 离子电导率(σ)为1.5×10^-4 S/cm, 电化学稳定窗口为0~4.9 V (vs. Li/Li⁺). 组装Li|PIAMA-g-MPEG|Li电池并进行70 ℃恒电流充放电电压极化测试, 结果表明, 电解质与金属锂负极兼容性较好, 能够有效抑制锂枝晶的生长.组装LiFePO₄|PIAMA-g-MPEG|Li电池进行70 ℃长循环及倍率性能测试, 电解质表现出了优异的高温性能.     

氢氧化镍/多壁碳纳米管复合材料的溶剂热法制备及电容性能

采用溶剂热法制备了氢氧化镍/多壁碳纳米管[Ni(OH)2/MWCNTs]复合纳米材料;借助X射线衍射仪和透射电镜分析了产物的结构和形貌,利用循环伏安测试测定了复合材料的电容特性.结果表明:片状β-Ni(OH)2较好地附着在MWCNTs上;复合样品的循环伏安行为明显有别于空白样品Ni(OH)2,峰电流较高.这表明引入MWCNTs可改善Ni(OH)2的电化学性能.与此同时,当MWCNTs的质量分数为10%时,相应的Ni(OH)2/MWCNTs复合物的氧化还原峰电位差最小,循环可逆性最佳.     

氧化锆湿凝胶中乙酰丙酮配体的脱除机理及气凝胶复合材料的制备

利用正硅酸四甲酯、 正硅酸四乙酯、 硼酸三乙酯浸泡聚乙酰丙酮合锆湿凝胶, 通过红外光谱(IR)、 元素分析(EA)、 X射线光电子能谱(XPS)和色谱-质谱联用(GC-MS) 等技术证实了有机硅(硼)烷浸泡湿凝胶可加速乙酰丙酮配体的脱除, 并推断了相关反应机理. 利用正硅酸四甲酯浸泡聚乙酰丙酮合锆湿凝胶显著强化了 凝胶骨架, 通过低成本干燥技术可以获得纳米多孔、 高比表面积的ZrO₂气凝胶. 在石英纤维增强的ZrO₂气凝胶复合材料中, 纤维骨架进一步阻止了干燥收缩, 微波干燥即可获得超轻质石英纤维/二氧化锆气凝胶复合材料(SFZA), 稳态平板测试结果表明, 其在1000 ℃下的导热系数最低可至0.042 W?m^-1?K^-1, 1200 ℃下导热系数最低可至0.063 W?m^-1?K^-1.     

高温固体氧化物电解池钙钛矿型氧电极材料Ba_xSr_(1-x)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)结构计算与性能研究

研究和开发高性能的钙钛矿型混合电导氧化物是目前高温固体氧化物电解池(SOEC)氧电极材料研究的热点.选择BaxSr1-xCo0.8Fe0.2O3-δ系列材料,通过对材料的容差因子、关口半径、晶格自由体积等计算,以及对平均键能、B位离子的变价能力、催化活性等方面的分析,确定了A位最佳配比.对优化出的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ材料的电化学性能进行了研究,并与自制的La0.2Sr0.8MnO3(LSM)氧电极材料进行了比较.结果表明:850℃下阳极极化阻抗(ASR)仅为0.07Ωcm2,远低于LSM;将其应用于SOEC氧电极进行高温电解制氢试验,产氢速率为相同条件下LSM的2.3倍,说明将Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ用作SOEC阳极材料具有很好的应用前景.