锂离子电池隔膜的力学性能测量

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,其力学性能的综合表现是保证电池电化学性能的关键因素。本文通过单向拉伸实验和数字图像相关(DIC)技术来研究表面涂敷聚偏二氟乙烯的聚乙烯隔膜的基本力学性能;结合工程应力-应变曲线,分别确定了隔膜横轴(TD)和纵轴(MD)方向在不同拉伸速率下的弹性模量和强度;利用DIC技术得到的应变-时间曲线,确定了隔膜TD和MD方向的泊松比。单向拉伸实验表明,隔膜TD和MD方向的弹性模量和极限强度值都与测试方向无关,且拉伸速率越快,弹性模量越大,但极限强度值基本不变。DIC测试结果表明,隔膜TD和MD方向的泊松比也相等。研究发现,与很多已有隔膜具有明显各向异性性质不同,测试隔膜不但具有较高的弹性模量和极限强度,而且具有明显的各向同性性质。     

加载角度和线型缺口对锂离子电池隔膜拉伸性能的影响

锂离子电池隔膜作为防止正负极接触的物理屏障,其结构完整性对于电池安全至关重要。进行了4种商业隔膜单轴拉伸实验,分析加载角度和线型缺口对隔膜材料拉伸强度、弹性模量、断裂模式的影响。结果表明:无缺口试样在0°方向上的拉伸强度最大,90°方向上拉伸强度最小;当两个无缺口试样的加载角度互为补角时,它们的拉伸强度接近。对于缺口试样而言,缺口方向沿着90°的试样有最大破坏载荷;线型缺口试样有更高的弹性模量,但是塑性变形大幅减少。无缺口试样和缺口试样在拉伸过程中的断裂模式相同,即除0°试样沿横向断裂外,其他加载角度的试样均沿着纵向断裂。     

重离子辐照制备电池用微孔膜及其阻抗性质

利用离子辐照结合径迹蚀刻方法制备聚丙烯(PP)微孔膜.用加速器产生的单核能为11.4MeV·u-1(总能量2245.8MeV)的197Au离子束辐照PP膜,剂量为1×108ions·cm-2.辐照后PP膜沿离子路径产生损伤区域,用硫酸与重铬酸钾的混合液进行蚀刻(5-30min),制备出孔径为380-1610nm的聚丙烯微孔膜.对膜的表面和断面形貌进行表征,微孔膜的孔径大小及空间分布均匀,孔道上下贯通,形状近似为圆柱形.给出了微孔膜的孔隙率理论公式.将制备的聚丙烯微孔膜用作锂离子电池隔膜,用电化学阻抗谱(EIS)测定浸满电解液的微孔膜的离子电导率,并与商用隔膜进行比较.分析表明辐照剂量和孔径大小均会影响膜的孔隙率和离子电导率,选择合适的辐照剂量和蚀刻时间,可以制备出孔隙率和离子电导率符合应用标准的聚丙烯微孔膜.     

LFP/C掺杂型PVDF-HFP隔膜及其电化学性能研究

本论文向聚偏氟乙烯-六氟丙烯中添加磷酸铁锂纳米颗粒制备得到PVDF-HFP/LFP复合隔膜材料。通过这种掺杂改性,提升了隔膜的吸液率,湿润性,热稳定性,以此提升电池的放电比容量和循环性能。电池正极使用经过碳包覆的磷酸铁锂材料,负极使用金属锂片,通过制备的不同隔膜组装电池探究磷酸铁锂纳米颗粒的添加对PVDF-HFP隔膜性能的影响,并研究了不同比例的磷酸铁锂纳米颗粒对聚合物隔膜的影响。     

LiAlO2粉体的合成

详细介绍了偏铝酸锂粉体的多种合成方法，并比较了各种方法对粉体粒径及其分布，比表面积以及相组成的等的影响。     

高性能锂硫电池研究进展

锂硫电池具有理论比容量高(1675 m Ah·g~(-1))、能量密度高(2600 Wh·kg~(-1))、环境友好、价格低廉等性质,是一种高性能的新型储能电池。这些性能使其在电动汽车和便携式设备领域具有重要意义。然而,快速的容量衰减以及较差的循环性能,使锂硫电池还达不到商业应用的要求。本文全面总结了锂硫电池的最新研究进展,详细阐述了锂硫电池的正极、电解质、隔膜以及负极保护,分析了现有锂硫电池存在的缺陷和问题。最后,对锂硫电池未来的发展方向进行了展望。     

全钒液流电池用PP/SiO_2纳滤膜的制备及性能研究

首次使用原位水解的方法成功制备了聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO_2)纳滤膜,在PP膜表面形成了一层致密的SiO_2纳米聚合层,同时在膜的截面形成了由SiO_2连接而成的提供离子传输的通道;该膜制备成本低,制备工艺简单环保,相较于Nafion115膜具有非常优异的防水迁移性能和较好的离子选择透过性,具有较好的充放电循环性能,在50 m A/cm2电流密度下,充放电循环40圈后,库伦效率及能量效率分别保持在94.5%和75.4%。     

CoSe2/C复合电催化材料修饰隔膜对高载量锂硫电池性能的影响

以具有菱形十二面体结构的ZIF-67为模板, 采用两步烧结法合成了CoSe₂/C复合材料, CoSe₂纳米颗粒直径约30 nm, 均匀分散在碳骨架上. 电化学测试结果表明, CoSe₂/C复合材料在放电过程中可以加快可溶性聚硫离子的还原反应动力学, 还能够促进不溶性Li₂S的沉积过程, 同时加速充电过程中Li₂S的氧化分解. 将CoSe₂/C作为电催化材料与碳材料混合后用于隔膜修饰, 修饰层面载量仅为0.15 mg/cm², 其中CoSe₂/C的质量分数仅占30%时, 电池依然表现出优异的电化学性能; 当硫载量为4.8 mg/cm²时, 在0.2C倍率下电池初始放电比容量为756 mA·h/g, 经过180次循环后, 容量依然能够维持715 mA·h/g, 每次衰减率仅为0.031%.     

Experimental study on the microstructure and nanomechanical properties of the wing membrane of dragonfly

Detailed investigations on the microstructure and the mechanical properties of the wing membrane of the dragonfly are carried out. It is found that in the direction of the thickness the membrane was divided into three layers rather than a single entity as traditionally considered, and on the surfaces the membrane displays a random distribution rough microstructure that is composed of numerous nanometer scale columns coated by the cuticle wax secreted. The characteristics of the surface structure are measured and described. The mechanical properties of the membranes taken separately from the wings of live and dead dragonflies are investigated by the nanoindentation technique. The Young’s moduli obtained here are approximately two times greater than the previous result, and the reasons that yield the difference are discussed. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10372102 and 10672164).     

快充MH-Ni电池AB3型负极合金与隔膜相互匹配的研究

(ML0.70Mg0.12Zr0.07Gd0.05MY0.06)Ni2.87Al0.08Co0.15是具有快速充电能力的AB3型负极合金材料,将此负极合金与正极以及尼龙或聚丙烯隔膜组成的快充形MH-Ni电池,研究了负极合金与隔膜的相互匹配性.结果表明:用交联型聚丙烯酸盐对隔膜改性生成的聚丙烯隔膜与该AB3型负极合金有良好的匹配性.