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.     

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%.     

甲基丙烯酸类聚合物修饰的聚乙烯隔膜在锂离子电池中的应用

将环状碳酸酯基团引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)侧链上, 制备了聚(2,3-环碳酸甘油酯)甲基丙烯酸酯(PDOMMA), 并用其修饰锂离子电池聚乙烯隔膜. 通过热重分析、 差示扫描量热分析及接触角和吸液率测试等研究了PDOMMA的热稳定性及其修饰的聚乙烯隔膜对电解液的浸润性和吸液率的影响, 并通过恒流充放电、 交流阻抗、 倍率性能测试及扫描电子显微镜观测等研究了修饰隔膜对锂离子电池性能的影响. 结果表明, 与未修饰隔膜相比, 修饰隔膜对电解液浸润性更优异(20 s内便完全浸润), 吸液率更高(440%), 电池循环性能更好(放电比容量提高了12.3%).     

锂-硫电池研究现状及展望

锂-硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注. 但其实际应用仍面临着来自于正极、电解液以及负极等方面的诸多挑战,具体包括硫正极的溶解、多硫化合物的“穿梭效应”及金属锂负极的枝晶问题. 本文以课题组近期的研究结果为主线,综述了近两年来关于锂-硫电池的研究进展,重点探讨了碳硫复合物正极、硫化锂正极、复合隔膜设计和电解液方面的研究进展,并总结了各方面存在的问题.     

氧化锆纤维及其制品

氧化锆纤维是一种性能优良的特种无机纤维,耐高温、耐腐蚀、抗氧化,具有广泛的应用前景.本文介绍了氧化锆纤维的制备方法和前驱体法制备的氧化锆纤维的特殊性能,以及氧化锆纤维的相转变,最后介绍了氧化锆纤维制品的性能及用途并对其发展趋势进行了展望.     

用于高性能锂-硫电池的氮化硼纳米片/碳纤维改性隔膜

通过静电纺丝、热亚胺化和碳化过程,将氮化硼纳米片(BNNSs)负载在碳纤维(CFs)表面,组成用于修饰商业聚丙烯(PP)隔膜的氮化硼纳米片/碳复合纤维(BNNSs/CFs)复合材料。BNNSs和CFs的协同作用为电池提供了额外的导电路径,并将可溶性多硫化锂固定在正极区域。结果表明,采用10BNNSs/CFs-PP隔膜的电池在0.05C下的初始放电容量高达1 295.7 mAh·g^-1,当电流密度增加到1C时,以10BNNSs/CFs-PP为隔膜的电池也具有良好的长期循环稳定性,在400次循环后最终容量高达583.1mAh·g^-1,每次循环容量衰减0.069%。     

熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜的制备和性能

用水溶性粘结剂聚乙烯醇(PVA)和α-LiAlO2粉料等制备熔融碳酸盐燃料电池水溶性隔膜(PVA隔膜).粉料的水合作用导致PVA隔膜的孔隙率和热失重均比PVB(聚乙烯醇缩丁醛)隔膜的大,但前者的最大孔径却比后者的小.当反应气压为0.9MPa,反应气体利用率为20%,分别于300和428.57mA·cm-2下放电时,PVA隔膜电池输出电压分别为0.849和0.739V;输出功率密度分别为254.7和316.7mW·cm-2,高于PVB隔膜电池的.经10次热循环启动,电池性能出现下降—回升—稳定的变化.这可能是PVA隔膜高温失水引起隔膜电导变化所致.     

隔膜和熔融碳酸盐燃料电池 (MCFCS)性能的研究(英文)

用γ LiAO2 粉料和带铸法制备电池隔膜。隔膜有很高的阻窜能力和较低的欧姆极化。在电流密度为 2 0 0和 2 4 6mA/cm2 下放电时 ,用此膜组装的电池组 (三对电池 ,电极面积为 12 2cm2 )输出电压分别为 2 .0 1和 1.78V ,输出功率达 53.4W .于 2 0 0和 30 0mA/cm2 下放电时 ,单电池 (电极面积为 2 8cm2 )输出电压分别高于 0 .85和 0 .75V ,输出功率约 6 .6W .补偿隔膜收缩导致电池性能的提高 .     

聚丙烯腈在锂金属电池电解质中的应用

随着便携式电子设备、电动汽车和智能电网等快速发展，人们对高能量密度锂金属电池的关注日益增多。锂金属表面不均匀的剥落或沉积会导致锂枝晶生长，锂枝晶容易刺穿隔膜，存在引发电池短路的风险，而且高反应活性的锂金属会与电解液不断反应被消耗，生成不稳定的固体电解质界面（SEI）膜，造成不可逆的容量损失，因此兼顾高能量密度与高安全性是锂金属电池发展应用中亟需解决的关键科学问题。具有强吸电子基团（C≡N）的聚丙烯腈（PAN）聚合物与碳酸酯溶剂中C=O的相互作用能形成更稳定的SEI膜，PAN作为锂负极涂层还能抑制锂枝晶的生长；另外，PAN具有较低的最低未占据分子轨道、较高的电化学稳定性和较宽的电化学窗口，能作为锂金属电池的聚合物电解质，并匹配高电压正极，兼具高能量密度和高安全性，故PAN聚合物在锂金属电池的电解质中有着很大的应用潜力。本文从电解质的不同状态（液态、凝胶、固态）介绍了PAN聚合物在液态电解质中作为隔膜、锂负极保护层以及在凝胶电解质、固态电解质的最新研究成果，并对PAN聚合物在锂金属电池电解质中的发展趋势进行展望。     

隔膜对锂-铜电池短路时间的影响

隔膜在锂离子电池中起着防止正负极直接短路和提供离子传输通道的作用，决定着电池的安全性能.在本文中，我们利用锂-铜电池的短路时间建立了一种评价隔膜安全性能的方法 .通过对电池短路时间的研究发现，对于同一种类型的隔膜，短路时间与隔膜厚度和内阻的线性相关度较高，隔膜厚度和内阻的增加均能延长电池的短路时间.同一厚度不同类型的隔膜，其电池的短路时间与隔膜自身的微孔结构相关.电池的短路时间与隔膜的穿刺强度之间的线性相关程度较低，结合电池短路后隔膜表面枝晶形貌的观察，我们推测枝晶是沿隔膜的孔道持续生长最终穿透隔膜，而非刺穿隔膜导致的电池短路.利用不同厚度的隔膜组装锂硫电池，发现循环寿命与隔膜厚度具有显著线性相关性，验证了测试方法在实际电池使用中的有效性.同时，研究也证实，利用功能隔膜调控锂的沉积行为、抑制锂的枝晶沉积能极大延长电池的短路时间，提升电池的安全性能，这为新型高安全性复合隔膜及电池的研究和设计提供了新的思路和理论依据.