Advanced Current Collectors for Alkali Metal Anodes

High-energy-density batteries are in urgent need to solve the ever-increasing energy storage demand for portable electronic devices, electric vehicles, and renewable solar and wind energy systems. Alkali metals, typically lithium(Li), sodium(Na) and potassium(K), are considered as the promising anode materials owing to their low electrochemical potential, low density, and high theoretical gravimetric capacities. However, the problem of dendrite growth of alkali metals during their plating/stripping process will lead to low Coulombic efficiencies, a short lifespan and huge volume expansion, eventually hindering their practical commercialization. To resolve this issue, a very effective approach is engineering the anodes on structured current collectors. This review summarizes the development of the alkali metal batteries and discusses the recent advances in rational design of anode current collectors. First, the challenges and strategies of suppressing alkali-metal dendrite growth are presented. Then the special attention is paid to the novel current collector design for dendrite-free alkali metal anodes. Finally, we give conclusions and perspective on the current challenges and future research directions toward advanced anode current collectors for alkali metal batteries.     

Ni的掺入对复合氧化物LaFeO3的结构及性质的影响

合成子Ｎｉ替代铁酸稀土复合氧化物ＬａＦ３１－ｘＮｉｘＯ３（ｘ＝０．１－０．６），对样品进行了ＸＲＤ、ＩＲ及Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱测试，结果表明：ｘ＝０＼１，０＼２，０＼３的样品为正交相，ｘ＝０．５，０．６的样品为菱方相；伴随相结构从正交向菱方结构的转变，ＩＲ谱上Ｆｅ（Ｎｉ）－Ｏ键伸振动谱带向高频移动近２０ｃｍ＾－１，Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱测试表明Ｆｅ均处于＋３自旋态，Ｎｉ离子以＋３价进入晶格。     

铜到钼的类钠离子能级结构及软X射线光谱理论计算

本文采用Hartree-Fock自洽场方法,从理论上计算了铜到钼的类钠离子1s~22s~22p~6nl(n=3～6,l=O～5)各能级能量。给出了有可能实现软X射线激光的跃迁(5g—4f,5f—4d,6g—4f,6f—4d)的光谱性质:跃迁波长、振子强度,并和实验值进行了比较,跃迁波长的相对误差不超过千分之二。从计算结果可知,Se的6f—4d跃迁,Br的6g—4f跃迁,Zr的5f—4l跃迁,Nb的5g—4f跃迁都已进入水窗波段。     

水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定前处理方法的优化

水体中过量的硝酸盐导致会严重的水生生态恶化和环境污染问题。氮稳定同位素技术为水体污染来源的判断及水生系统氮素转化机理研究提供了强有力的工具。在前人基础上,通过开发Cu2+-Cd复合催化结合超声波辅助加速反应,优化硝酸盐氮同位素比值测定前处理方法。考察了Cu2+添加量,超声功率以及反应时间变化对NO3--N转化生成N2O气体及其氮同位素比值的影响,在单因素实验基础上采用正交实验优化得到了最佳反应条件,并采用不同15N同位素比值的KNO3标准溶液结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪联用系统对新方法进行了验证。新方法单次反应体系中氮最低量为1.0 μg,其中自然丰度和高丰度样品δ15N分析精度小于1‰,富集样品的15N分析精度可达0.1 atom%以内(CV<1%);且所有标准样品的15N测定值与参考值基本一致。将优化后的方法应用于不同来源水样中硝酸盐氮稳定同位素比值测定,均可获得较好的精度,较原方法提高了前处理效率,且精度更优。综上,建立的方法准确可靠,操作简单,耗时短,适用于水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定的批量、快速前处理。     

全自动高温水解-离子色谱法测定氧化镧铈中氟、氯

为探究稀土氧化物中氟(F)和氯(Cl)元素含量的快速检测方法,通过全自动高温水解仪对氧化镧铈样品进行前处理,并利用氢氧根体系离子色谱仪检测吸收液中F-、Cl-离子的含量,建立了基于全自动高温水解-离子色谱法测定氧化镧铈中的F、Cl元素含量的快速检测方法,该方法有效避免了传统前处理方法过程复杂、分析时间慢、极易受人为干扰的问题。称取0.3g氧化镧铈样品,在氧气流量为300 mL/min,1100 ℃高温下水解燃烧20 min,吸收定容为体积20mL的吸收液,以NAOH(15mmol/L)作为淋洗液,经色谱柱分离,测得F-与Cl-在质量浓度为1.00 mg/L-15.00 mg/L范围内,质量浓度与离子色谱峰面积呈线性关系,相关系数均为0.9999。检出限分别为0.003mg/L和0.12mg/L。全自动高温水解仪联用离子色谱仪检测系统对氧化镧铈中F-的平均加标回收率测定结果为98.4%,标准偏差RSD为0.94%;对Cl-的加标回收率测定结果为97.8%,RSD为2.86%。说明该方法较高准确度及精密度,测试结果准确可靠满足企业和检测机构的测试需求,为稀土氧化中氟、氯元素含量的研究及相关产品的开发提供了理论基础。     

悬浮液进样-火焰原子吸收光谱法测定怀山药中铜

怀山药、怀地黄、怀牛膝、怀菊花合称"四大怀药",是享誉海内外的名贵中药材,其中怀山药作为药食同源的滋补佳品,近年来被作为食品原料和成品在市场广泛流通.作为食品,其中金属元素铜是必测项目.食品中铜的测定,普遍采用原子吸收光谱法,样品的预处理有干法(灰化)、湿法(加酸消化)及微波消化法,前两种方法消化时间长、操作环节多,被测元素丢失或被污染的机会多;后种方法溶样不完全,重现性易受影响.     

蝙蝠喉部发声组织建模及发声机理*

建立蝙蝠发声组织模型对超声机理研究及在智能设备的应用具有重要意义。根据蝙蝠喉部发声组织结构特点,通过有限元方法构建了蝙蝠的3种不同发声组织模型,分析了尺寸、材料力学参数、组织结构和张力4个因素对发声组织特征频率的影响。结果表明,如果用人类声带,按比例缩小构建蝙蝠喉部组织模型,蝙蝠无法发出超声波。构建组织结构含甲状软骨和声带的半鼓状模型和只含声带的条状模型,两种模型的特征频率相近且在合理的参数域内均无法达到超声范围。而含膜条状模型的特征频率可以通过张力进行超声频率的调节,这与文献的实验结果一致。因此,可基于含膜条状模型对蝙蝠喉管发声组织进行建模及其发声机理研究。     

汽车车轮流场的数值模拟

首先以独立车轮为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR—CD为工具,利用移动边界条件,并依据k-ε双方程高雷诺数湍流模型对三维定常不可压缩流N-S方程进行数值模拟计算．然后在合适尺寸的计算域下对3种不同宽度的静止和滚动车轮分别进行数值模拟计算,研究车轮宽度和来流速度对阻力系数的影响,将计算结果与实验结果进行了对比分析．计算结果表明,车轮宽度的减小以及来流速度的减小均明显降低汽车的气动阻力系数．     

求解阶梯连续梁的通用方程

考虑阶形变化截面及不等跨度的情况,建立了求解多跨连续梁变形的通用方程．根据挠曲微分方程并采用奇异函数求解,给出了分析此类连续梁位移的边界参数方程．该参数方程中含有若干待定的初参数和支反力．进一步导出计算变刚度不等跨连续梁位移的递推格式．最后考虑了位移协调条件及平衡条件而得到求解支反力的代数方程组．其计算的实例表明该方法适于编程运算．