多功能锂硫电池隔膜

锂硫电池具有远超锂离子电池的高理论比容量（1675 mAh ·g^-1）,并且兼具硫资源丰富、生产成本低廉以及环境友好等优势。然而,多硫离子的穿梭效应造成金属锂负极钝化、引起电池容量和库仑效率下降、循环稳定性变差等严重问题,限制锂硫电池的实际应用。从正极和负极之间的隔膜层出发,引入多硫离子穿梭的阻挡层被认为是极为有效的研究策略。这些研究策略在缓解多硫离子穿梭、提高活性物质利用效率、延长循环寿命和循环稳定性方面具有显著效果。本文分类综述了近年来锂硫电池隔膜功能化的研究进展,并对未来隔膜功能化的研究趋势进行了预测。     

定制电解液或隔膜实现锂离子各向异性输运从而抑制枝晶生长：相场模拟研究

电池内部不可控的枝晶生长问题严重地影响着电池的循环性能和安全性能,这对于锂金属电池的实际应用是一个严峻的挑战。尽管已有较多的实验和理论研究工作聚焦于电极间锂离子各向异性输运特性对枝晶形貌的影响,但仍有一些开放性的问题有待进一步研究,例如,如何将枝晶生长的动态演变与电解液性质、电势分布或隔膜多孔结构诱导的锂离子各向异性输运关联起来。我们通过将锂离子在电解液中的扩散系数(DL)表示为二阶张量的形式并进行相场模拟,发现D_yy:D_xx比值的增加,以及电势诱导的电极/电解液界面锂离子快速扩散层均可以降低界面处锂离子浓度梯度和电势梯度,从而减弱枝晶生长的驱动力。我们还发现隔膜基体与y方向之间夹角的增大也会显著促进电解质中的锂离子各向异性输运特性,以利于抑制枝晶生长。籍此本文提出设计D_yy:D_xx=10:1的电解液和基体倾斜角为arctan (0.5)的隔膜用于锂金属电池。该相场研究有望为设计具有抑制枝晶能力的电解质或隔膜提供指导。     

INVESTIGATION ON PRODUCTION OF REFINED BRINE USED IN CHLORO—ALKALI MEMBRANE BY D 412 CHELATING RESIN

The adsorption property,the operating life,the operating exchange capacity and regeneration of D412 macroporous phosphonomethylamina chelating resin for removing Ca^2+,Mg^2+ and Fe^2+ from high pH brine of alkali production by ionic membrane were investigated.The resin showed good physical-chemical and kinetic propoerty,high exchange capacity.excellent durability.     

锂离子二次电池用隔膜的制备及其性质

本文采用倒相法制备了锂离子二次电池用的PVDF HFP共聚物型多孔聚合物隔膜 ,该聚合物膜具有良好的机械性能 ,其孔隙率可达 75% ,吸附电解液后增重 4 50 % ,电导率为 10 - 3S/cm ,组装成电池后表现出良好的循环性能和较低的极化率     

中空碳双面修饰的隔膜在高性能锂硫电池中的应用

为减少多硫化锂(LIPs)“穿梭效应”及锂枝晶对锂硫电池的影响,采用刮涂法制备中空碳材料修饰隔膜。接触角测试表明修饰隔膜对LIPs具有更强的吸引力,其对LIPs“穿梭”的有效抑制也可以通过渗透性实验进一步得到印证。在隔膜的正极对称电池测试中,电流响应显示中空碳材料的催化使LIPs快速转化为Li₂S。通过隔膜的负极对称电池测试发现修饰隔膜呈现出更稳定的电压-时间曲线。为证明隔膜修饰对锂硫电池性能改进的效果,分别采用聚丙烯(PP)隔膜、单面改性和双面改性的PP隔膜组装成纽扣电池并进行电化学测试,其中电极材料的硫负载量为1.8~2.0 mg·cm^-2。GITT(恒电流间歇滴定法)测试和锂离子扩散系数计算表明,改性隔膜的离子传输更快且阻抗较小。通过分析第1、5、10、50及100次的充放电循环阻抗谱图发现,中空碳材料的多通道能够为锂离子的传输提供更多的通道,因此能够使锂离子具有更加稳定的扩散行为。在电流密度为0.2C时,由双面改性隔膜组装的锂硫电池在首次充放电时有1 035 mAh·g^-1的可逆比容量,700圈后仍有500 mAh·g^-1的高比容量,并在高硫负载时表现出500 mAh·g^-1的可逆比容量。双面修饰隔膜赋予了锂硫电池优异的电化学性能,这是由于中空碳材料的修饰加速了LIPs的转化和吸附,有效缓解了LIPs的穿梭效应,且对锂枝晶有很好的抑制作用,提高了锂硫电池的安全性。     

锂硫电池隔膜功能化设计

锂硫电池具有较高的理论比容量(以硫计1675 mAh·g^-1和2600 Wh·kg^-1),以及低成本和绿色环保等优势,成为最有前景的下一代可充电储能器件之一。然而,锂硫电池内部严重的多硫化锂穿梭现象导致了电池容量的下降和使用寿命的快速降低。为实现锂硫电池的商业化,其严重的“穿梭效应”亟需改善。普通的商业隔膜有很大的孔径(500 nm),且不具有阻碍多硫化锂迁移的功能。因此,对隔膜进行表面修饰,引入功能化修饰层就成为了一种很有效的策略。本文综述了近年来隔膜表面修饰所遵循的方法以及在此基础上开发的新型隔膜,并对功能化的隔膜在提升锂硫电池性能上的前景进行了展望。     

以胶原纤维为隔膜的双电层电容器的性能研究

本文以胶原纤维(CF)膜为支撑体制备了电容器隔膜,再以石墨纸作为集流体,商用活性炭作为电极材料,1 M Na_2SO_4水溶液作为电解液,组装为柔性双电层电容器(CF-EDLC),研究了其性能。结果表明:CF的孔隙率为65.50%,离子导电性为0.01702 S·cm~(-1)。CF的抗张强度为14.74 N·mm~(-2),撕裂强度为24.39 N·mm~(-1),具有较高的机械强度。CF-EDLC在扫描速度为5 mV·s~(-1)的循环伏安特性测试表明,其质量比容量为161.1 F·g~(-1),在电流密度为1 A·g~(-1)的条件下,其库伦效率为96.16%。在不同的弯曲角度(30o,60o,90o,120o和150o)下,CF-EDLC均展现了较高的电容保持率,表现出良好的柔性。经过2500次循环,它的电容保持率仍然高于90%,展现出了较高的循环稳定性。     

天然橡胶/丁苯橡胶基隔膜材料的制备与性能

采用相转换法制备出了以天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)为基的多孔状聚合物锂离子电池隔膜材料,系统研究了成膜的工艺参数及机理.利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了该聚合物隔膜的微观结构,同时考察了该聚合物膜的吸液保液能力、热稳定性及电化学性能.结果表明,该聚合物膜呈多孔蜂窝状,具有较高的吸液能力,在电解液中浸泡5h后的吸液率达320%,此时该聚合物多孔隔膜的室温电导率也达到了3.93×10-4S/cm;并且保液能力良好,在50℃的空气中保持5h的质量损失仅为31%.同时该聚合物多孔膜具有较宽的电化学稳定窗口和较高的热分解温度,在4.8V和157℃以下能安全使用.与金属锂电极间的界面阻抗在存放10天或经过20次循环伏安扫描内迅速增加,而后趋于稳定,表现出了良好的界面稳定性,有效地抑制了电极与隔膜间的钝化膜(SEI)的进一步生长.     

电压敏感性隔膜用于锂离子电池可逆过充保护

研制了一种具有电压敏感功能并可为4．20V级锂电池和锂离子电池提供可逆过充保护的新型复合聚合物膜．这种膜由聚对苯（PPP）和聚苯胺（PAn）膜复合而成，在无掺杂的本征状态下为电子绝缘体；在高的氧化电势下因发生p-掺杂而变成电子导体；在正常工作电压下又因脱杂而恢复成电子绝缘体．因而，它可以作为一种电压敏感性隔膜用于防止电池过充．在Li／LiMn2O4模拟电池中的应用研究结果证实，在长时间的过充条件下，这种复合隔膜仍能够有效地钳制电池的充电电压，从而为电池提供町逆的过充保护．在正常充放电条件下，复合隔膜对电池性能没有产生负面影响．     

顶空气相色谱法测定锂电池油性隔膜中N-甲基吡咯烷酮残留量

建立顶空气相色谱测定锂电池油性隔膜中的N-甲基吡咯烷酮残留量的方法。采用丙酮溶剂超声波辅助提取对样品进行萃取，萃取时间为10 min，萃取液经滤膜过滤后，采用顶空气相色谱法氢火焰离子化检测器检测。N-甲基吡咯烷酮在2.06～616.80 mg/kg范围内线性良好，相关系数大于0.999 5，检出限为0.15 mg/L，加标回收率为91.4%～106.1%。该法样品处理简便、快速，可作为锂电池油性隔膜中N-甲基吡咯烷酮残留的一种新检测方法。