Interfacial transport in lithium-ion conductors

Physical models of ion diffusion at different interfaces are reviewed. The use of impedance spectroscopy(IS), nuclear magnetic resonance(NMR), and secondary ion mass spectrometry(SIMS) techniques are also discussed. The diffusion of ions is fundamental to the operation of lithium-ion batteries, taking place not only within the grains but also across different interfaces. Interfacial ion transport usually contributes to the majority of the resistance in lithium-ion batteries. A greater understanding of the interfacial diffusion of ions is crucial to improving battery performance.     

FT-Raman spectroscopy study of solvent-in-salt electrolytes

Cation–anion interaction with different ratios of salt to solvent is investigated by FT-Raman spectroscopy. The fitting result of the C–N–C bending vibration manifests that the cation–anion coordination structure changes tremendously with the variation of salt concentration. It is well known that lithium-ion transport in ultrahigh salt concentration electrolyte is dramatically different from that in dilute electrolyte, due to high viscosity and strong cation–anion interaction. In ultrahigh salt concentrated "solvent-in-salt" electrolyte(SIS-7#), we found, on one hand, that the cation and anion in the solution mainly formed cation–anion pairs with a high Li~+coordination number(≥ 1), including intimate ion pairs(20.1%) and aggregated ion pairs(79.9%), which not only cause low total ionic conductivity but also cause a high lithium transference number(0.73). A possible lithium transport mechanism is proposed: in solvent-in-salt electrolytes, lithium ions' direct movement presumably depends on Li-ion exchange between aggregated ion pairs and solvent molecules, which repeats a dissolving and re-complexing process between different oxygen groups of solvent molecules.     

基于材料基因组方法的锂电池新材料开发

近年来,在锂二次电池新材料的研发过程中逐渐建立了基于材料基因组思想的高通量计算理论工具与研究平台.在该平台上,通过将不同精度的计算方法组合,实现了基于离子输运性质的材料筛选;通过将信息学中数据挖掘算法引入高通量计算数据的分析,证实了材料大数据解读的可行性.上述平台实现了在锂电池固体电解质的高通量筛选、优化和设计上进行新材料研发的示范应用,通过高通量计算筛选获得了两种可用于富锂正极包覆材料的化合物Li_2SiO_3和Li2SnO_3,有效改善了富锂正极的循环稳定性;通过对掺杂策略的高通量筛选,获得了提高固体电解质β-Li_3PS_4离子电导率和稳定性的方案;通过高通量结构预测设计了全新的氧硫化物固体电解质LiAlSO;并在零应变电极材料结构与性能的构效关系研究中进行了大数据分析的尝试,分析了零应变电极材料的设计依据.上述材料基因组方法在锂电池材料研发中的应用为在其他类型材料研发中推广这种新的研发模式提供了可能.     

含碳Na-β(β")-Al_2O_3的导电性能

本文研究了含碳(1—10)wt％的Na-β(β″)-Al_2O_3,指出含碳6wt％以下仍是良好的快离子导体,而且由于混入了碳,离子电导率比纯的Na-β(β″)-Al_2O_3提高一到两个数量级。样品的体电阻,晶界电阻,双电层电容及其漏电阻等参量都随含碳量的不同而变化。文中详细地讨论了碳的影响。在-40℃到80℃温度范围测量了纯样品与含碳样品的电导温度特性,指出含碳的Na-β(β″)-Al_2O_3 是做双电层电容器的良好材料。     

RbIO3-HIO3和CsIO3-HIO3两个赝二元系的研究

用X射线衍射及差热分析法研究了两系统的相平衡。确定了RbH₂(IO₃)₃的结构(三斜晶系,点阵常数:a=8.338?,b=8.244?,c=8.254?,α=60.66°,β=85.58°,γ=66.01°,z=2)。密度D_m=4.61g/cm³。CsIO₃-HIO₃系中有两个化合物:CsH(IO₃)₂(为质子导体)和3CsIO₃·17HIO₂。 关键词：     

电色显示及其进展

一种新型的显示器——电色显示器正受到人们的广泛重视.显示的基本原理是,在外电场作用下在显示材料中可逆地注入离子和电子,形成着色中心,对可见光引起选择吸收作用,形成着色.颜色可以从无色到深蓝色连续变化.改变电场方向,则离子和电子退出电色材料,着色消失.与光电二极管、液晶显示系统相比,它具有下列优点:大视角、高对比度、耗电少、制造简单、能作大面积平板显示,尤其是它具有着色开路记忆,即着色后去掉器件工作电压仍保持原有颜色、只有加上反向电压时才褪色.因而,这类显示器可广泛用于手表和大屏幕显示. 电色材料可由有机或无机材料…     

无稀土高温超导体

液氮温区高温超导体的发现已经一年多了,各方面的研究工作都取得了巨大进展,其中引人注目的是无稀土高温超导体Bi(CaxSr1-x)。Cu2Oy的发现.法国人C.Michel 等人首先在Bi-Sr-Ca-Cu 氧化物中发现BiSrCaCu2Oy具有超导电性,但转变温度很低,只有7-22K,未引起大家的足够重视.今年1月23日,日本报纸报道了日木科学家在这一体系中观察到在105K时出现超导迹象,但零电阻温度仍在液氮温区以下. 中国科学院物理研究所对这一体系进行了初步研究,很快获得了零电阻温度为84K的稳定超导体,并发现高速淬火是增加零电阻温度的有效途径.我们研究的化合物…     

低温水系碱金属离子电池的研究进展

水系碱金属离子电池因具有高安全性、低成本和环境友好等优势而成为前沿研究的热点之一,在大规模储能领域具有良好的应用前景.然而,许多水系碱金属离子电池在低温条件下出现运行故障或展现出极低的放电比容量,严重限制了其在恶劣的严寒气候条件下的广泛应用.本综述首先梳理了近年来低温水系碱金属离子电池的研究进展.随后从电解液、电极和界面三个方面分别探讨了水系碱金属离子电池在低温下运行所面对的挑战和相应的失效机制,同时系统地介绍了提高电池低温性能的改性策略并加以评述,以期为水系碱金属离子电池低温性能的进一步提升及其实际应用提供参考并指明方向.     

聚电解质电性能的研究

用PJ-356型动电容静电计直流法,测定了一系列不同固体聚电解质的电导率,其电导率一般在10^-8到10^-12(欧姆·厘米)^-1范围.阐明了分子量不同、温度不同、聚甲基丙烯酸锂、钠、钾离子半径不同及聚电解质侧链长短不同对电导率的影响.