锂离子电池安全性添加剂*

作为锂离子电池的一个重要组成部分,电解质对电池的性能有重要影响。有机电解液功能添加剂是近年来锂离子电池研究中的一个热点。本文介绍了锂离子电池有机电解液阻燃剂和过充电保护剂改善电池安全性的作用机理、特点以及它们的研究应用现状,并对各种添加剂的优缺点作了简要评价。     

锂离子电池高电压电解液

开发高电压正极材料是发展高能量密度锂离子电池的重要途径之一。常规电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应,影响高电压正极材料性能的发挥,因此,高电压电解液引起了人们广泛的关注。本文主要从新型溶剂体系和常规碳酸酯溶剂体系两方面对锂离子电池高电压电解液进行综述与评价,提出了现有电解液的不足及面临的问题。从电解液溶剂分子设计理论入手,分析了砜类溶剂、腈基溶剂和离子液体等新型溶剂作为高压电解液溶剂的优缺点,同时探讨了不同种类添加剂在常规碳酸酯溶剂体系中的作用机理。此外,本文还介绍了理论计算方法在锂离子电池高电压电解液研究中的应用,并对其在设计新型高电压电解液中的应用前景进行了展望。     

锂离子电池有机硅功能电解液

高安全高电压电解液的开发是锂离子电池电解液发展的重要方向。有机硅化合物由于具有独特的理化性能,使其成为锂离子电池电解液领域的研究热点之一。本文综述了有机硅电解液的研究进展,重点从功能分子设计的角度介绍含碳酸酯基、氨基甲酸酯基、腈基、离子液体、含氟类的有机硅功能电解液溶剂制备及电池性能表现;详细阐述具有结构多样性的有机硅化合物用作高电压添加剂、高安全添加剂、高/低温添加剂、储存/耐自放电添加剂、吸酸吸水添加剂及其在不同电池材料体系中的应用。最后,对有机硅电解液的研究趋势和应用前景进行了展望。     

高比能锂离子电池高电压电解液的设计

自便携式电子设备以及电动汽车问世后,锂离子电池储能设备已经难以满足当前的生活与生产需求.锂离子电池作为商业储能设备市场的主要占有者,正朝着更高的能量密度、更长久的使用寿命以及更高的安全性能等方向发展.虽然通过提高锂离子电池的截止电压可以达到提升电池重量密度和体积密度的效果,但电池体系在高电压下将非常不稳定,这将导致锂离子电池的循环性能迅速衰减.同时,大量的电解液分解产物的堆积,导致电池的界面阻抗上升.另一方面,气体的生成形成了电池的安全隐患.本文针对高电压电解液的溶剂设计和电解液添加剂设计两个方面,回顾了过去一段时间里高电压电解液的发展.根据当前的理论研究基础,提出了高比能锂离子电池电解液的设计重心和未来该领域的主要研究方向.     

锂离子电池高压电解液

锂离子电池作为一种绿色可充电电池,具有较高能量密度以及功率密度,是便携式电子产品的首选,并逐渐应用于动力汽车领域。为了更好地满足其应用需求,需要进一步提高当前锂离子电池的能量密度。不同于高压正极材料的快速发展,传统电解液在较高工作电压下容易分解,很大程度上阻碍了高能量密度锂离子电池的商业化应用。作为锂离子电池的重要组分,电解液对其多方面性能均具有重要影响,因此亟需提高电解液的工作电压以解决锂离子电池能量密度较低的问题。本文从新型有机溶剂以及高电压添加剂两方面入手,综述近年来国内外高压电解液的研究进展,介绍理论计算对于设计高压电解液的作用,并对高压电解液的发展及前景做出总结和展望。     

锂离子电池高电压电解液的研究现状

目前提高锂离子电池能量密度的途径主要有提高锂离子电池的工作电压和应用高工作电压的正极材料,因此,锂离子电池高电压电解液的研究和开发势在必行。本文概述了锂离子电池电解液和高电压电解液的特点,介绍了前线轨道理论中的HOMO和LUMO对电解液设计的指导意义。尤其是结合日本知名企业和科研机构在高电压电解液方面的研究成果,阐述了两种实现电解质高电压化的途径,即提高溶剂本身的耐氧化性和使用添加剂,总结了氟代酯、氟化醚、硼酸酯、砜类和耐氧化添加剂等用于高电压电解液中的关键物质类型,并讨论了目前高电压电解液研究开发所带来的启示。     

锂离子电池高电压和耐燃电解液研究进展

电解液作为锂离子电池的重要组成部分,起着传输离子的作用,电解液的性质对电池的容量、循环性能及安全性能等影响巨大.近年来,随着高电压、高能量密度锂离子电池的开发应用,现有常规碳酸酯电解液存在正极稳定性差、闪点低、易燃烧等问题.因此,发展高电压耐燃电解液是应用高电压高容量正极材料、发展高电压高容量高安全性锂离子电池的迫切需要.主要综述了高电压电解液、耐燃性电解液及兼具抗氧化性和耐燃性的高浓度电解液的研究进展和现状.在此基础上,对锂离子电池新型电解液的发展方向进行了展望.     

含有氟代溶剂或含氟添加剂的锂离子电解液

随着大型移动设备（如新能源汽车等）、储能电站及其他便携式充电设备的日益普及,锂离子电池正逐步占领化学电源市场的主导地位。电解液是锂离子电池的重要组成部分,对电池的许多性能如输出电压、能量密度、输出功率、寿命、温度适用范围和安全性能等具有重要的影响。氟具有很强的电负性和弱极性,氟代溶剂或含氟添加剂具有低熔点、高闪点和高氧化分解电压等优点。氟代溶剂与电极材料之间的润湿性也较好,在高电压电解液、高安全性电解液、宽温度窗口电解液以及其他特殊功能电解液的开发中具有深入的研究和广泛的应用。本文综述了近年来氟代溶剂或添加剂在锂离子电池电解液中的不同应用,分析阐述了其对电池性能提升的机理,总结了以氟代碳酸乙烯酯（FEC）为代表的氟代溶剂的合成方法,最后对用于锂离子电池电解液的氟代溶剂或含氟添加剂的研发方向和发展趋势进行了展望。     

有机磷酸酯阻燃电解液的研究进展

随着锂离子电池的市场拓展,安全性问题已成为电动汽车、大规模储能等应用领域关注的首要问题. 目前商品化的锂离子电池普遍采用低沸点碳酸酯类电解液,其易燃性成为电池不安全性的主要隐患. 为了提高锂离子电池的本征安全性,阻燃或不燃性电解液成为近年来研究的热点,其中以磷酸酯为溶剂的阻燃型或不燃型电解液受到广泛关注. 本文主要介绍磷酸酯阻燃和不燃电解液的研究状况,分析了这类电解液与锂离子电池正负极的兼容性问题,讨论了改善磷酸酯电解液电化学兼容性的途径,提出了发展高效、安全、稳定的不燃电解液的一些思路.     

锂离子电池安全性保护措施研究进展

锂离子电池最常见的安全性问题主要出现在电解液和隔膜.热失控是导致锂离子电池产生安全事故的主要原因.改变电解液组分、增加电解液组分、引入阻燃添加剂等措施,能够有效缓解并抑制热效应,降低可燃性.改性聚烯烃隔膜是提高隔膜热稳定性的简单方法,使用高熔点的聚合物或无机材料对隔膜进行修饰,其本质类似于给隔膜穿上一层“外骨骼”,用来抵御热冲击和机械冲击.隔膜在保证具备基本功能的同时,还要更加环保,逐步转向可持续的生物质材料.本文针对近年来锂离子电池的安全保护措施进行了综述,主要包括近几年内部保护措施和外部保护措施的相关研究和探索方面的成果.详细介绍了最近报道的不易燃电解液、阻燃添加剂、隔膜、正极材料、限流设备和电池管理系统的作用机理和研究进展,并展望了未来锂离子电池安全性研究的发展方向.     

Electrochemical Performance of Solid Polymer Electrolyte PEO_(20)-LiTf-Urea_(1.5)

A new solid polymer electrolyte PEO20-LiTf-Urea1.5 was prepared by solution casting technique. The energy of frontier orbitals for the components of the electrolyte was predicted by quantum chemistry calculations, and TG stability and electrochemical features were measured. Urea exhibited a lower HOMO energy than PEO, implying its enhanced stability against electrochemical oxidation. Experimentally addition of urea increases the ionic conductivity, which guarantees conductivity requirement for lithium ion b...     

LiTFSI/2-噁唑烷酮电解液与不同微结构碳材料的电化学兼容性

二（三氟甲基磺酸酰）亚胺锂（LiTFSI）与1,3-氮氧杂环戊-2-酮（OZO）形成的离子液体具有良好的物理和电化学性能,表现出宽的液相温度范围和高的离子电导率,可满足超级电容器的应用需求。本文制备的LiTFSI-OZO离子液体体系中,各种离子的结构组成（如自由离子、离子对、积聚离子）及其之间的相互作用对离子液体的电化学性能具有较大的影响,将其作为电解液应用于不同微结构特性（孔径、比表面积等）的炭材料（碳纳米管(CNTs)、中孔活性炭(MEACs)和微孔活性炭(MIACs)）作为电极的电化学双层电容器中,电化学兼容性研究表明,由于中孔活性炭电极材料有最大的比表面积及最适宜的孔径分布,相应的模拟电容具有最高的比容量184.6 F?g-1。该研究表明,对电极材料的微结构特性与离子液体离子尺度进行优化匹配是实现离子液体作为电解液应用于超级电容器的关键。     

Method of local-scaling transformations and density-functional theory in quantum chemistry

The method of local-scaling transformations is developed with a view to applications of the nonrelativistic quantum mechanical variational principle in quantum chemistry. Some properties of local-scaling transformations are studied. The method presented links local-scaling transformations and one-electron densities via the ordinary differential equation that provides a proof of the theorem on the existence of the energy density functional within any given orbit and its universality in a sense of the general theory of ordinary differential equations, and allows the construction of this functional explicitly.     

Theoretical Definition of a Functional Group and the Molecular Orbital Paradigm

It is the purpose of this review to demonstrate that the empirical classification of the observations of chemistry in terms of the properties assigned to functional groups is a consequence of and is predicted by physics. This is accomplished by showing that the atoms and functional groups of chemistry can be identified with bounded space-filling objects whose properties are defined by quantum mechanics. The quantum mechanical definition of a group is combined with a new pictorial representation of its form to obtain a unified picture which should make it eminently recognizable to chemists. This picture, when combined with the demonstrated ability of these groups to recover the measured properties of atoms in molecules, is offered as one which meets the expectations a chemist associates with the concept of a functional group. The manner in which this physical definition of a group differs fundamentally from models of functional groups based upon molecular orbital theory is discussed.     

LINEAR COMBINATION OF UNIT ORBITAL APPROXIMATION (Ⅱ)——A QUANTUM CHEMISTRY METHOD FOR THE POLYMERS WITH NON-PERIODIC BOUNDARY CONDITIONS

In this article we give a new quantum chemistry calculation method, and get the eigenequation using the nearest neighboring approximation, and deduce the formula for calculating the ordered polymers with terminal functional groups. Using polyene as an example, the results calculated show that the method given in this article if efficient for the quantum chemistry calculation of ordered polymers with non-perlodic boundary conditions.     

Quantum chemical modeling of components of dye-sensitized solar cells

Ab initio approaches of quantum chemistry, including the fragment molecular orbital (FMO) method, as well as the multiconfigurational quasidegenerate perturbation theory (XMCQDPT2) and time-dependent density functional theory (TD DFT) were applied to compute optical spectra of a polyene dye molecule on the surface of titanium dioxide.     

头孢类抗生素定量结构-活性关系的密度泛函研究

用量子化学密度泛函方法B3LYP对9种头孢类抗生素的电子结构进行了理论计算, 并对它们进行了定量构效关系研究. 建立了头孢类抗生素分子的结构-活性数学模型: 头孢类抗生素的抑菌活性与QC8, QC7以及偶极距(Dipole)呈正相关关系.     

锂离子电池有机电解液研究

本文分析了影响有机电解液电导率的主要因素 ;总结了有机电解液的一般特点 ,从有机溶剂和电解质锂盐两个方面介绍了有机电解液的化学和电化学 ;概述了各常用有机溶剂的性质和近年来的研究状况 ;综述了有机电解液在电解质锂盐、有机溶剂和添加剂三个方面的研究进展 .文章最后对有机电解液研究的现状作了简要的评论     

对苯二胺分子印迹聚合物的分子识别特性

以对苯二胺(p-PD)为模板分子,分别以甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AA)为功能单体,制备了p-PD的印迹聚合物P(MAA)和P(AA),采用色谱法考察了其分子识别特性。结果表明,P(AA)对p-PD无明显的印迹效应;而甲醇为流动相时,P(MAA)能够选择性结合p-PD分子(k′=3.57),对p-PD有显著的印迹效应(印迹因子IF=2.95),P(MAA)柱可以实现p-PD与邻苯二胺(o-PD)和对氨基苯甲酸(p-ABA)的色谱分离。通过光谱实验及HF/6-31G*量化理论计算方法,对比研究了p-PD与MAA和AA之间的相互作用。MAA与p-PD能够形成更稳定的复合物,P(MAA)对p-PD具有更好的分子识别能力。研究表明紫外吸收光谱法和荧光光谱法以及量子化学理论计算法可作为功能单体筛选的有效手段;对于荧光模板分子,荧光光谱法具有简便、灵敏等特点。     

ER-BOC calculations of crystal bulk properties from smallest-cluster models

Ab initio calculation of bulk properties of crystals with a high accuracy, which is a long-time goal of solid chemistry and physics, is still difficult and expensive because a large cluster is required as a crystal structure model. This article proposes a model based on density functional theory (DFT) quantum chemistry calculations and the assumption that the bond order of a given atom with its nearest atoms in a compound is conserved over the entire range from its diatomic molecules to clusters and further to crystals. This entire range bond order conservation (ER-BOC) provides an effective way to correlate bulk properties of crystals with those of the corresponding molecules and small clusters. By combining this ER-BOC principle with hybrid DFT quantum chemistry calculations, accurate predictions of the bulk bond lengths of a crystal can be made using calculations on small clusters.