锂离子电池用凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是制备高功率密度和高能量密度、长循环寿命的聚合物锂离子电池的重要材料之一。凝胶聚合物电解质由聚合物基体、锂盐和增塑剂等组成。本文重点论述了凝胶聚合物电解质各组成成分的相互作用以及近几年聚合物基体与增塑剂的研究进展。此外,对凝胶聚合物电解质的性能改进进行了讨论,并对凝胶聚合物电解质的应用前景进行了展望。     

塑料太阳能电池研究进展

塑料太阳能电池是目前国际上比较活跃的研究领域,它具有制备工艺简单、可制备在柔性衬底上、材料的化学结构可调等优点.重点介绍以共轭聚合物-富勒烯衍生物混合物为活性层的体异质结结构塑料太阳能电池研究进展.从活性层薄膜的微观形态结构调控、电极接触界面、光场在电池各层中的空间分布以及叠层结构等几个方面综述了影响塑料太阳能电池效率的因素和提高效率的方法.最后简要介绍了塑料太阳能电池所面临的问题和挑战.     

对聚苯树脂炭化产物作为锂离子电池碳电极材料的研究Ⅱ.炭化产物制备的电极材料组装的锂离子电池电化学性能

电化学性质;对聚苯树脂炭化产物作为锂离子电池碳电极材料的研究Ⅱ.炭化产物制备的电极材料组装的锂离子电池电化学性能     

对聚苯树脂炭化产物作为锂离子电池碳电极材料的研究Ⅱ.炭化产物制备的电极材料组装的锂离子电池电化学性能

电化学性质;对聚苯树脂炭化产物作为锂离子电池碳电极材料的研究Ⅱ.炭化产物制备的电极材料组装的锂离子电池电化学性能     

锂离子电池电极材料选择

商用锂离子电池发展至今已有20年,为了满足不同方面的社会需求,人们迫切需要新型锂离子电池电极材料.本文首先简要介绍了锂离子电池的相关知识,随后对多种新型锂离子电池正负极材料的制备、改进方法及电化学性能做了详细介绍,最后对各种电极材料的优缺点进行了简要的总结.本文还对锂离子电池在未来的应用进行了展望,以期待锂离子电池更好...     

嵌段共聚物薄膜在电化学能源领域的应用

采取选择性掺杂方法,将新型两亲性液晶嵌段共聚物薄膜功能化为具有各向异性的锂离子导电材料.这类薄膜不仅具有同轴且垂直取向的一维离子导电通道,而且可以在大面积范围内形成规则的阵列,可以作为锂离子电池、燃料电池等电化学能源系统的新型电解质.另一方面,这类薄膜作为模板可制备周期性排列的纳米孔、纳米粒子、纳米线阵列,形成的有序纳米结构材料可作为锂离子电池的三维电极.     

结构可控的炭基材料在锂离子电池中的应用

为了满足人们对高性能锂离子电池的需求,对电极材料进行结构设计和表面改性非常重要。基于炭材料独特的优势,通过使用炭材料或是制备炭基复合物能够极大地提高锂离子电池的电化学性能。基于本实验室的研究基础,本文总结了炭基材料在锂离子电池应用领域所发挥的重要作用,综述了炭材料和炭基复合材料作为锂离子电极材料的研究进展,着重阐述了通过引入炭材料和控制材料结构来提高电池电化学性能。在炭负极材料方面,主要概述了新型炭负极材料(碳纳米管、石墨烯和无定形炭)的各种形貌结构对电 化学性能的影响及各自的优缺点。在含炭复合电极材料方面,详细介绍了正负极复合材料的制备方法、结构设计、形貌控制及复合物中炭对于提高正负极活性材料的导电性和结构稳定性所发挥的积极作用。最后,对于炭基材料在锂离子电池领域需要解决的问题进行了探讨,以期提高锂离子电池的应用性能。     

MOFs衍生金属氧化物及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用

锂离子电池作为比能量最高的二次电池,广泛用于便携电子设备、新能源汽车和大规模储能电站等领域。目前商用锂离子电池正面临着一些技术瓶颈,如能量密度低和使用寿命短等。关于锂离子电池负极材料的报道有很多,但大多无法克服锂化前后巨大的体积膨胀、电极材料粉末化和电极阻抗大等缺点。金属-有机骨架衍生金属氧化物及其复合材料因具有低而平的充放电电位平台、高容量和稳定的循环性能等优点,被广泛应用于锂离子电池。本文将从单金属氧化物、双金属氧化物、双组分金属氧化物复合材料和金属氧化物/碳复合材料四个模块进行综述,总结其合成方法、形貌与电化学性能之间的关系,并展望其未来发展的机遇与挑战。     

石墨烯基三维导电网络结构储能电极材料的研究进展

设计和构筑有效的三维导电网络结构对于优化储能电极材料的性能具有重要意义.石墨烯独特二维结构所具有的超高电荷传导、极大的表面负载空间和可形成三维孔(层)隙骨架结构等特性为制备多样化的复合电极材料提供了基础.本文介绍了近年来基于石墨烯的三维网络结构复合电极材料的构筑及其在电化学储能(如锂离子电池、锂硫电池)应用中的研究进展,结合本实验室的研究工作,着重介绍了石墨烯基复合电极材料结构设计的科学原理,讨论了几种石墨烯复合结构,并对未来石墨烯复合结构体系的构筑及其应用作了展望.     

锂离子电池高容量合金复合负极材料的研究新进展

随着锂离子电池的应用范围向薄膜电池、储能和动力电池等方面扩展,对电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求,电极材料是决定这些性能的关键.目前商业化的锂离子电池负极材料主要是中间相炭微球和改性石墨.它们的比容量,尤其是体积比容量不够高.     

锂金属电池用三维半互穿网络聚合物电解质的制备

锂金属电池作为下一代高比能量电池技术受到人们越来越广泛的关注。然而由锂枝晶生长引发的安全问题是锂金属电池商业化面临的最大挑战之一。具有高锂离子迁移数和离子电导率的聚合物电解质是抑制锂枝晶生长的重要策略之一。本文将季戊四醇四丙烯酸酯和自由基引发剂AIBN添加至商业化电解液中,采用具有单离子传导功能的多孔聚合物电解质为锂金属电池的电解质隔膜,通过在电池内部发生热诱导原位聚合制备三维半互穿网络单离子传导聚合物电解质,达到提高电解质隔膜离子电导率和机械拉伸性能,以及有效抑制锂枝晶生长的目的。通过该策略的实施,成功获得了室温离子电导率0.53 mS·cm^-1和锂离子迁移数0.65的良好结果。应用于锂金属电池,证明该电解质能够有效抑制锂枝晶的生长和倍率性能的提高,为锂金属电池的开发提供了良好的解决路径。     

Investigation of Nanocomposite Polymer Electrolytes for Lithium Ion Batteries

Composite polymer electrolytes based on polyvinyl alcohol: polyvinylidine fluoride: lithium triflate doped with different concentration of nanosilica have been prepared by the solution casting technique. The prepared films are transparent and mechanically stable. Interaction of SiO₂ nanoparticles with the host polymer in the composite polymer electrolyte has been confirmed using X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, and photoluminescence spectra. Dispersion of nanofiller in the polymer matrix help to increase the free volume of the system and thus increases amorphous nature. The optimal composition of composite polymer electrolytes was found possessing high conductivity, thermal, mechanical and electrochemical stability, which will be well suited for lithium ion battery applications.     

一种双锂盐梳状聚合物电解质的制备及电化学性能

将聚乙二醇单甲醚(MPEG)接枝在聚(异丁烯-alt-马来酸酐)(PIAMA)上合成梳状锂单离子导体PIAMA-g-MPEG, 并与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)复合制成双锂盐梳状聚合物电解质薄膜. 用核磁共振波谱 (¹H NMR)、 热重分析(TG)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电化学阻抗(EIS)和电池充放电测试等方法对聚合物基体和电解质的物化性质和电化学性能进行了研究.结果表明, 设计的双锂盐梳状聚合物电解质能够有效解离并传输锂离子, 70 ℃下离子迁移数(t_Li⁺)为0.32, 离子电导率(σ)为1.5×10^-4 S/cm, 电化学稳定窗口为0~4.9 V (vs. Li/Li⁺). 组装Li|PIAMA-g-MPEG|Li电池并进行70 ℃恒电流充放电电压极化测试, 结果表明, 电解质与金属锂负极兼容性较好, 能够有效抑制锂枝晶的生长.组装LiFePO₄|PIAMA-g-MPEG|Li电池进行70 ℃长循环及倍率性能测试, 电解质表现出了优异的高温性能.     

聚丙烯腈基聚合物电解质

详细介绍了锂离子电池用PAN（聚丙烯腈）基聚合物电解质的发展过程和制备方法，提出了PAN基凝胶型聚合物电解质所存在的主要问题，介绍了采用共聚和掺杂陶瓷材料对PAN的改性方法，并对聚合物电解质的离子传输机理作了初步探讨。     

热塑性聚氨酯基聚合物电解质的制备与表征

采用非溶剂诱导相转化法（NIPS）制备了热塑性聚氨酯/醋酸纤维素（TPU/CA）新型聚合物隔膜。然后,将隔膜浸入液体电解质中得到TPU/CA凝胶聚合物电解质（GPEs）。研究TPU与CA的质量比对GPEs性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）、差示扫描量热（DSC）、线性扫描伏安（LSV）、电化学阻抗（EIS）等对TPU/CA膜进行表征。结果表明,在共混隔膜中引入CA可以降低TPU的结晶度,增加隔膜的吸液率。其中,室温下TPU/CA = 7/3基电解质的离子电导率为1.04 mS·cm^-1,电化学窗口为5.1 V(vs. Li/Li⁺)。组装的电池LiFePO₄/TPU/CA/Li在0.5 C循环100次后,仍具有较高的放电比容量和较好的容量保持率,具有良好的循环稳定性。这些结果表明,这种新型的TPU/CA共混GPEs是锂离子电池的理想选择。     

新型PMMA基聚合物电解质的研制

制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基聚合物电解质，通过加入交联剂使其形成网状结构，提高了聚合物电解质的机械性能.对MMA以及交联剂的含量作了优化，并测试了聚合物电解质的温度特性.测试结果表明,MMA、EGD(二甲基丙烯酸乙二醇酯)和电解液(LiBF4/EC DMC)含量分别为25％、2％、73％(质量分数）时，所制备的聚合物电解质具有较高的电导率，室温条件下可以达到2×10－3 S•cm－1，电化学窗口为4.8 V.用其作为电解质组装的聚合物锂离子电池具有较好的充放电性能.     

超支化/星形聚合物电解质的研究进展

与液体电解质相比较,聚合物电解质以其易加工、设计灵活、质量轻、安全无毒的特点而受到人们的广泛关注,具有取代液态电解质的潜在应用价值,而超支化/星形聚合物以其无定形、低玻璃化转变温度、支化结构等特点可被用于固态电解质。本文综述了超支化/星形聚合物电解质材料的研究进展,重点介绍了超支化/星形聚合物基电解质和超支化/星形聚合物共混基电解质,并对超支化/星形聚合物单一离子导体在锂离子电池方面的应用前景作了概述。     

Li-SGO掺杂半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质的制备

本文成功制备了磺酸锂功能化石墨烯,通过原位聚合方式成功将其添加到单离子传导聚合物电解质中制备出磺酸锂功能化石墨烯改性半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质.与未掺杂磺酸锂功能化石墨烯半互穿网络型多孔单离子传导聚合物电解质相比,该电解质具有更高的孔隙率、吸液率、机械拉伸强度和离子电导率.电化学测试结果表明,掺杂磺酸锂...     

聚碳酸酯基固态聚合物电解质的研究进展

液态锂离子电池由于采用易泄露、易挥发、易燃烧的碳酸酯有机溶剂,在高温或极端条件下使用时,存在极大的安全隐患.使用固态电解质替代液态电解液,可以从根本上避免此类安全问题的发生,与此同时还可以大幅度提升固态锂电池的能量密度.固态电解质又分为无机固态电解质和聚合物固态电解质2大类.无机固态电解质能够在宽的温度范围内保持化学稳定性,并且电化学窗口较宽,机械强度更高,室温离子电导率较高,但脆性较大,柔韧性差,制备工艺复杂,成本较高.聚合物固态电解质,室温离子电导率偏低,难以满足室温锂离子电池的应用,但其加工成型容易,形状可变.比较而言,固态聚合物电解质,更适宜大规模生产,离产业化相对更近.固态聚合物电解质中研究较多的是聚醚基固态聚合物电解质(如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷),但其缺点是室温离子电导率低,需要对其改性或进一步开发综合性能更加优异的其他固态聚合物电解质.聚碳酸酯基固态聚合物电解质由于其特殊的分子结构(含有强极性碳酸酯基团)以及高介电常数,可以有效减弱阴阳离子间的相互作用,提高载流子数量,从而提高离子电导率,因此被认为是一类非常有前途的固态聚合物电解质体系.基于此,本文重点综述了最近研究热点的聚碳酸酯基固态聚合物电解质,包括聚(三亚甲基碳酸酯)体系、聚(碳酸丙烯酯)体系、聚(碳酸乙烯酯)体系和聚(碳酸亚乙烯酯)体系等,并详细阐述了上述每种聚碳酸酯基固态聚合物电解质的制备、电化学性能、优缺点及改性手段,归纳出其离子配位-解配位过程和离子扩散机制,还对聚碳酸酯基固态聚合物电解质的未来发展方向和研究趋势望进行了预测和展望.     

Xylene as a New Polymerizable Additive for Overcharge Protection of Lithium Ion Batteries

The electrochemical properties and overcharge protection mechanism of xylene as a new polymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium ion batteries were studied by cyclic voltammetry tests, charge- discharge performance and battery power capacity measurements. It was found that when the battery was overcharged, xylene could electrochemically polymerize at the overcharge potential of 4.3—4.7 V (vs. Li/Li＋) to form a thin polymer film on the surface of the cathode, thus preventing voltage runaway. On the other hand, the use of xylene as an overcharge protection electrolyte additive did not influence the normal performance of lithium ion batteries.