二次电池用局部高浓度电解质的研究进展与展望

电解质作为二次电池离子传导的重要介质,对于提升二次电池循环稳定性能、安全性能等方面起着至关重要的作用.局部高浓度电解质是指在高浓度电解质中加入“稀释剂”,形成盐的局部高浓度状态,既能兼具高浓度电解质的优异特性,又具有低成本和优良润湿性的特点,应用前景非常广阔.近几年,局部高浓度电解质在阻燃锂金属电池、高电压锂电池、低温锂电池、锂硫电池和钠电池等多方面应用广泛,且展现出非常好的使用效果.本综述重点从局部高浓度电解质的功能性应用角度出发,详细阐述了局部高浓度电解质的类型、制备、作用机理及其在不同二次电池中的功能性应用进展和主要研究现状,文末还对局部高浓度电解质的未来可能发展趋势进行了分析与展望.     

离子液体-无机颗粒杂化电解质在二次电池中的研究进展

高性能电解质是制备高能量密度、长循环寿命、良好安全性二次电池的关键材料之一.然而,传统的有机以及水系电解质,由于诸多限制（例如,电位窗口窄、离子电导率低、枝晶、"胀气"和腐蚀等）已不能满足安全、高效二次电池的发展需求.近年来,离子液体-纳米颗粒杂化电解质（IL-NPHE）体系由于具有高稳定、不可燃及多种协同特性而备受关注.专注于IL-NPHE研究的最新进展,对此类电解质体系的物化特性及电化学性能进行了归纳.同时,系统总结了离子液体和无机颗粒之间的协同作用机理.基于上述评述,展望了IL-NPHE的未来发展趋势和方向.     

聚环氧乙烷聚合物电解质基高电压固态锂金属电池的研究进展

采用液态碳酸酯电解质的锂离子电池在遭遇极端工况时, 极易发生泄露、燃烧、甚至爆炸等重大安全事故. 相对比, 聚环氧乙烷(PEO)固态聚合物电解质可以显著提升锂电池的安全性, 并且其优异的可塑性使其可以被制成特定形状进而满足特殊领域的差异化需求; 更为重要的是: PEO固态聚合物电解质与锂金属负极兼容性好. 然而, PEO固态聚合物电解质电化学氧化窗口低, 难以匹配高电压正极材料(≥4 V), 极大限制了其在高电压、高能量密度固态聚合物锂金属电池中的进一步应用. 近期经过国内外科研工作者在PEO固态聚合物电解质结构设计、PEO端羟基改性、含硼锂盐引入、功能型粘结剂设计开发以及正极界面层构筑等方面所做出的不懈努力, PEO固态聚合物电解质基高电压固态锂金属电池取得了系列化重大科研进展. 基于此, 本综述主要从以下八个方面: (1)高电压正极片表面修饰超薄聚合物层、(2)高电压正极颗粒包覆、(3)对碳黑颗粒进行包覆、(4)使用富含羧基的粘结剂、(5)不对称固态聚合物电解质结构设计、(6)正极界面原位形成耐高电压界面层、(7)醚氧官能团(-OCH₃)封端PEO, 提升其本征耐高电压性能、(8)含硼锂盐做添加剂, 详细综述了采用PEO固态聚合物电解质构建的高电压固态锂金属电池所取得的最新研究进展以及相应的高电压固态锂金属电池界面稳定作用机制. 最后还对未来PEO固态聚合物电解质在高电压固态锂金属电池方面所存在的巨大挑战和发展趋势进行了详细展望和总结阐述.     

透射电子显微镜技术在固态锂电池界面研究中的应用

固态锂电池因高能量密度、高安全性、宽工作温度、长循环寿命及可弹性设计等诸多优点而受到广泛关注。但是界面反应、接触失效和锂枝晶生长等界面问题严重制约了固态锂电池的发展和应用,亟需采用先进的透射电子显微镜技术对固态锂电池界面结构、形态、化学和电子状态进行深入研究。本文概述了电子能量损失谱、球差校正和电子全息等先进技术对固态锂电池界面电荷转移、电位分布和锂枝晶生长等界面问题进行原位和非原位表征的研究进展,并展望了未来透射电镜技术在固态锂电池界面研究领域的发展方向。     

势能超曲面临界点的分布结构

根据Ｍｅｚｅｙ的最速下降分区方案对势能超曲面进行了详细的临界分区。同时，应用微观反应可逆性原理和拓朴几何原理给出了势能超曲面各临界分区和各类临界点的分布结构。并给出了描述势能面临界分区结构的势能拓朴图。     

同轴静电纺丝法制备TiN@MnO纤维及其电化学性能研究

本文以钛酸四丁酯和乙酰丙酮锰为起始原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂分别配制高分子溶液. 采用同轴静电纺丝法制备了TiN@MnO前驱体,并经氨气处理得到了具有芯-壳结构的TiN@MnO同轴纤维. 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)和物理吸附仪分析、观察和表征TiN@MnO同轴结构纤维,其比表面积达16 m2?g-1. 循环伏安曲线测试(CV)表明,在20 mV?s-1倍率下,TiN@MnO同轴纤维电极比电容保持率为2 mV?s-1倍率下的81%,充分说明TiN和MnO两种组分的协同效应提高了电极的倍率性能.