钠离子电池:储能电池的一种新选择

钠离子电池在20世纪70年代末80年代初得到关注,但因锂离子电池优异的电化学性能而没有得到广泛研究.随着电动汽车、智能电网时代的到来,锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素.因此,亟需发展下一代综合性能优异的储能电池体系.钠和锂具有相似的物化性质,且钠资源丰富,成本低廉,是非常有发展潜力的电池体系,近年来得到了国内外研究人员的广泛关注.简要综述了近年来钠离子电池的研究成果,就层状Nax MO2(M=Co,Ni,Fe,Mn,V等)材料、聚阴离子型材料、金属氟化物等正极材料及碳基负极材料、合金和金属氧化物等负极材料的电化学性能进行了介绍,阐述了有机体系电解质和凝胶电解质在钠离子电池中的应用,并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨.     

三芳胺和二氢吲哚作为给体的染料对钴电解质的染料敏化太阳能电池性能的影响

合成了两种有机染料,三芳胺染料XS51和二氢吲哚染料XS52,并分别用于钴基电解质和碘基电解质的染料敏化太阳能电池中. 考察了染料结构对光物理性能、电化学性能和电池性能的影响. XS51为含有四个己氧基的三芳胺结构,表现出较好的空间位阻,从而提高了光电压. XS52中二氢吲哚的给电子能力强,从而短路电流较大. 同碘电解质相比,所合成的染料更适合用于钴电解质的染料敏化电池中. 在100 mW/cm²的光强下,基于染料XS52的钴电解质太阳能电池总的光电转换效率达到6.58%.     

基于分类映射的真三维显示深度抗锯齿算法

针对现有的多层抗锯齿技术在成像深度方向陡峭的三维(3D)图像时出现深度不连续的问题,提出了一种基于分类映射的真三维深度抗锯齿算法。鉴于固态体积式真三维成像是三维曲面的特点,通过分析YOZ(或XOZ)平面截取三维曲面所生成的二维曲线,提出了符合人类立体视觉特性的、基于相邻多层映射的体素分解方法,以及体素映射类型的判定算法。通过原始体素的自适应分类映射,可以在一定程度上扩大深度连续条件下的偏轴观看角度。在搭建的固态体积式真三维立体显示系统上测试三维成像,在较大的偏轴观看角度(约45°)下多数三维成像在深度方向过渡平滑,可以获得较好的深度连续性。     

基于浸取pH依赖性的离子吸附型稀土分类及高效浸取方法

研究了稀土及主要杂质离子被硫酸铵浸出的pH依赖性。结果证明稀土和钙镁等离子的浸取率在低酸度范围内随酸度增大有明显提高,继续提高酸度并不会进一步提高浸取率,而铝、铁、钪等易水解金属离子的浸取率随酸度增大而持续增加。据此,基于离子吸附型稀土的定义及浸取所需pH值的范围,将离子吸附型稀土进一步区分为易浸稀土和难浸稀土,其中难浸稀土是需要在弱酸性条件（pH≤4）下才能浸取的被胶体等强吸附剂吸附的稀土离子。由于在不同地区和不同矿层及不同粒级的样品中所含强吸附剂的量以及磨蚀pH（pH_d）和交换pH（pH_t）的不同,这两类离子吸附型稀土的比例不同。对于pH_d和pH_t值较高的矿样,适当提高浸取酸度可以显著提高稀土浸取率。为此,提出了分阶段浸取稀土并增加石灰水护尾工序来保证稀土浸取率和尾矿安全稳定性的原则流程。     

一些电化学交流阻抗复数平面图旋转的物理意义

本文讨论了电化学交流阻抗图中图形旋转的物理意义.电化学体系等效电路中的电容基本上属复数电容,由此推导出在这个假设下的阻抗极坐标公式,及其参数的数学表达式.实际上此表达式与很多电化学体系的实际阻抗谱相符,如:实际测量的理想极化电极的阻抗图并不是平行于虚轴的一条直线,而是其与实轴的交点顺时钟旋转了α角的直线,这时,即双层电容的耗散角;与RC并联电路有关的半圆阻抗图几乎都有同一方向的α角旋转,其值等于相关电容的耗散角.若明确了旋转的物理意义,由电化学阻抗谱拟合得到的参数均可表征体系的性质,这对于寻求某些特殊性能的电池体系将是有用的.     

阴离子为羧酸根和芳环共轭的离子液体在染料敏化太阳能电池中的应用

提出了利用p-π共轭效应设计离子液体的方法, p-π共轭效应可以有效分散阴离子的负电荷, 降低离子液体中阴阳离子之间的库仑引力, 以得到低粘度的离子液体. 所设计的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑苯甲酸(EMIB)和1-乙基-3-甲基咪唑异烟酸(EMIIN) (它们的阴离子中羧酸根和芳环为p-π共轭结构), 这两种离子液体都达到了较低的粘度(EMIB为42 mPa·s, EMIIN为27 mPa·s). 进一步将这两种离子液体做成电解质, 应用在染料敏化太阳能电池中, 通过优化电解质的组成, EMIB基电解质达到了1.43 mS·cm^-1的电导率和1.45×10^-7cm²·s^-1的I₃^?的扩散系数, 而EMIIN基电解质的电导率和I₃^?扩散系数分别为1.63 mS·cm^-1和2.01×10^-7 cm²·s^-1,后者电导性能的提高主要和EMIIN粘度较低有关系. 进一步将这两种电解质组装成电池, 在300 W·m^-2的光强下测得EMIB基电池和EMIIN基电池的效率分别为2.85%和4.30%.     

Al2O3-CeO2复合电解质的制备及其半导体离子燃料电池性能

通过共沉淀法制备了Al₂O₃-CeO₂复合材料,并将其作为电解质应用于半导体离子燃料电池(SIFC)。探究了Al₂O₃、CeO₂物质的量之比不同的Al₂O₃-CeO₂复合电解质对SIFC电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料进行了表征。其中,Al₂O₃、CeO₂物质的量之比为1∶0.5的Al₂O₃-CeO₂ (1∶0.5)电池获得了最佳性能,在550 ℃下,开路电压为1.099 V时最大功率密度为1 142 mW·cm^-2。得益于复合电解质在测试气氛下两相间的界面效应,Al₂O₃-CeO₂ (1∶0.5)电池在较低测试温度下取得了优异的混合离子传导和功率输出性能。     

树枝形结构“液体分子筛”的设计合成及性质研究

<正>离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成在室温或室温附近温度下呈液体状态的有机物质.而聚合离子液体是一类每个重复单元中带有离子液体基团的特殊的聚电解质.这种功能性的离子液体高聚物在导电材料、有机反应催化、气体吸附以及萃取     

磷腈-紫精聚合物的合成与电致变色性能

以六氯环三磷腈作为核心、 紫精为电致变色活性基, 合成了一种新型有机-无机杂化电致变色材料——六(1-乙基-4,4'-联吡啶-甲基苯氧基)环三磷腈(PHV ²⁺). 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及核磁共振氢谱( ¹H NMR)表征了PHV ²⁺的结构. 优良的水溶性使得该化合物可以通过简单的方法构造一个以聚乙烯醇(PVA)为凝胶基质的电致变色水凝胶, 具有成本低廉及无毒害的优点. 以氟掺杂氧化锡(FTO)涂层玻璃作为电极材料, PHV ²⁺作为电致变色材料制备了PHV ²⁺/PVA/KCl电致变色器件(PHV ²⁺/PVA/KCl ECD). 该电致变色器件在2.1 V电压下由淡黄色变为紫色, 颜色变化明显, 并且该颜色变化可以循环500次; 器件在526 nm处的光学对比度达到62.19%. 良好的电致变色性质使该化合物在电致变色器件方面具有潜在应用价值.