高比能高功率全石墨烯锂离子电容器

石墨烯由于拥有超高比表面积和超高电导率而被作为电化学电容器材料广泛研究.本文采用树脂为碳源，通过一种方便快捷的树脂交换法制备一种具有高比表面积的多级孔三维石墨烯（3DG）.经过此种方法的催化、造孔、热处理等主要工艺步骤后，可显著增加石墨烯材料的小、介孔数量，从而提高材料的电化学性能.通过BET测试表明，3DG的比表面积可达2400 m²/g，孔体积达到2.0 cm³/g.以3DG作为正负极材料制备高比能量高功率型锂离子电容器（3DG-LIC），可使3DG-LIC的工作电压从传统超级电容器的2.5 V扩展到4.0 V，能量密度也从20 Wh/kg提高到105 Wh/kg.另外，相同的化学和微观结构能很好地平衡正负极的容量及速率，使高比能量高功率的3DG-LIC具有更宽阔的应用领域.     

大学化学本科教学中综合化学实验的设计——锂离子电池制作

将CR2032型锂离子电池的制作及电化学性能测试实验设计为大学化学本科生的综合实验并将其应用于本科教学中，建立起基于锂离子电池用正极材料的合成、表征、电极制备及电池组装和性能测试的综合性开放实验。实验以无机材料制备为实验基础，以电化学原理为理论基础，通过文献查阅、确立合成路线、材料制备及表征、锂离子电池制作与测试等多项综合实验内容，使学生了解目前常见的正极材料种类、合成方法、电池的基本结构以及电池性能的测试方法。在教学过程中以学生主动探索为主体，培养学生的科学探究素养，锻炼学生查阅文献、自主设计实验和合作开发的能力。     

锂离子电池柔性负极材料CoO纳米线@C/碳布复合材料

本文提出了一种简便、可规模化制备CoO纳米线@C/碳布(CC)复合材料的方法，该复合材料可用作无粘结剂锂离子电池负极。首先通过简单的水热和煅烧法制备了CoO纳米线@碳布复合材料，再通过葡萄糖溶液浸渍和煅烧获得具有三维立体结构的CoO纳米线@C/CC复合电极材料。碳包覆的CoO纳米线均匀地分散在碳布上，形成导电的碳网络。在碳布上原位生长的CoO纳米线可以有效缩短锂离子的转移路径，降低接触电阻。碳涂层厚度约为1 nm,显著抑制了锂离子嵌入/嵌出过程中活性材料的粉碎，以及CoO在电解液中的直接暴露。结果表明CoO纳米线@C/CC复合材料用作锂离子电池的无粘结剂负极时，具有良好的充放电性能和循环稳定性。电流密度为1 A·cm^-2时，200次循环后的比容量为863 mAh·cm^-2(容量保持率75.83%)。本研究为柔性锂离子电池负极材料的制备提供了一种可行的新选择。     

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。     

Densification and lithium ion conductivity of garnet-type Li7-xLa3Zr2-xTaxO12 （x=0.25） solid electrolytes

The garnet-type Li7La3Zr2O12 ceramic is a promising solid electrolyte for all-solid-state secondary lithium batteries. However, it faces the problem of lithium volatilization during sintering, which may cause low density and deterioration of ionic conductivity. In this work, the effects of sintering temperature and addition on the density as well as the lithium ion conductivity of Li7-xLa3Zr2-xTaxO12 (LLZTO, x=0.25) ceramics prepared by solid state reaction have been studied. It is found that optimization of the sintering temperature leads to a minor increase in the ceramic density, yielding an optimum ionic conductivity of 2.9×10-4 S·cm-1 at 25℃. Introduction of Li 3 PO 4 addition in an appropriate concentration can obviously increase the density, leading to an optimum ionic conductivity of 7.2×10-4 S·cm-1 at 25℃. This value is superior to the conductivity data in most recent reports on the LLZTO ceramics.     

Na3V2(PO4)2O2F的合成及其在钠离子电池中的应用

目前,合成Na₃V₂(PO₄)₂O₂F(NVPF)材料的方法包括高温固相法、水热法、溶剂热法等,这些方法均不利于该材料的大规模工业化生产。本文开发了温和的低温共沉淀法合成NVPF材料,该材料首次放电容量为105.6 mAh·g^-1,首次效率为90.16%。经过简单的热处理过程,可以有效去除由于液相合成带来的结晶水以及吸附在材料表面的羟基,同时还可以提高材料的结晶度,使得材料的首次放电容量提高到124.3 mAh·g^-1,首次效率提高到96.06%。以热处理后的NVPF材料为正极,商业化硬碳为负极组装的全电池表现出了优异的循环性能和倍率性能,1C下循环1200次后容量保持率仍有94.6%,4C倍率下的放电容量仍有基准倍率(0.33 C)的86%。该方法有助于NVPF材料的大规模工业化生产。     

MoS2/SnS异质结太阳能电池的模拟研究

硫化亚锡(SnS)是一种Ⅳ-Ⅵ族层状化合物半导体材料,其禁带宽度与太阳能电池最佳带隙1.5 eV非常接近,并且在可见光范围内光的吸收系数很大(α>10⁴ cm^-1),因此SnS是一种很有应用前景的材料。本文利用太阳能电池模拟软件wxAMPS模拟了MoS₂/SnS异质结太阳能电池,主要研究SnS吸收层的厚度、掺杂浓度和缺陷态等因素对太阳能电池性能的影响。研究发现:SnS吸收层最佳厚度为2 μm,最佳掺杂浓度为1.0×10¹⁵ cm^-3;同时高斯缺陷态浓度超过1.0×10¹⁵ cm^-3时,电池各项性能参数随着浓度的增加而减小,而带尾缺陷态超过1.0×10¹⁹ cm^-3·eV^-1时,电池性能才开始下降;其中界面缺陷态对太阳能电池影响比较严重,界面缺陷态浓度超过1.0×10¹² cm^-2时,开路电压、短路电流、填充因子和转换效率迅速下降。另外,通过模拟获得的转换效率高达24.87%,开路电压为0.88 V,短路电流为33.4 mA/cm²。由此可知,MoS₂/SnS异质结太阳能电池是一种很有发展潜力的光伏器件结构。     

A Simple Interconnection Layer for Tandem Organic Solar Cells with Improved Efficiency and Fill Factor

We demonstrate a simple interconnection layer （ICL） that can be employed in tandem organic solar cells. An ICL with an optimized structure of Ca/Au/MoO3 is used between two sub cells composed of identical regioregularpoly（3-hexylthiophen） （P3HT）：[6,6]-phenyl C61-butyric acid methylester （PCBM） photoactive layers. Power conversion efficiency （PCE） of 3.24% and fill factor （FF） of 68.0% are achieved with such an ICL under simulated sunlight （1 O0 m W. cm- 2 ）. Compared with the best values of devices with ICLs of Ca/Al/MoOa, PCE is improved by 68.9% and FF is improved by 15.5%. The improved performances are attributed to the optical and electrical balances in both sub cells. The presented ICL extracts free charges efficiently from both sub cells thereby suppressing the exaction recombination in each sub cell.     

福建物构所在锂离子电池正极材料研究获新进展

<正>兼具高容量和高倍率特性的正极材料是国际锂离子电池材料研究的热点,是满足未来移动电子设备及动力汽车产业对锂离子电池能量密度和功率密度要求的关键材料。迄今为止,所有报道的锂离子电池正极材料都难以同时兼具高容量和高倍率两个特性。在科技部973计划、国家自然科学基金项目的支持下,福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室李莉萍研究小组通过结构设计和合成方法创新,利用溶剂热合成前驱体的方法并结合高温烧结方法,成功     

LiNi1-x-yCoxMnyO2正极材料的制备与电化学性能

LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂正极材料作为最有商业化前途的锂离子电池正极材料，近年来成为研究者关注的焦点。但目前针对该材料合成工艺的研究还较少。对LiNi_0.8Co_0.15Mn_0.05O₂开展了不同的烧结工艺研究，并对制备出的正极材料进行了表征和性能测试。研究发现在0.1C (电池容量额定值)倍率下充放电比容量为200 mA·h·g-1左右，在1C倍率循环100次下，480 ℃@3 h + 780 ℃@5 h和500 ℃@5 h + 780 ℃@10 h两种烧结工艺下容量保持率分别为94%和86%，说明用这两种工艺制备的正极材料的综合性能最优。