金属光栅用于增强非晶硅薄膜太阳能电池光吸收率研究

提高太阳能电池光电转换效率的一个重要途径就是提高它的光子吸收能力。在传统非晶硅薄膜太阳能电池中加入了金属光栅,设计出一种新的复合电池结构。基于严格耦合波分析矢量衍射理论计算了该结构的吸收光谱和增强因子;讨论了光栅宽度、入射光角度和入射光偏振态对吸收的影响。结果显示,设计的太阳能电池结构能够显著提高光的吸收率,在TM偏振光入射条件下,该结构的吸收增强因子最高可达40%;在其他偏振态光线入射时,其吸收增强因子也可达到16%左右。     

糠醇辅助的聚合凝胶法制备纳米Li4Ti5O12负极材料

以硝酸锂、钛酸正丁酯和糠醇为反应物,采用糠醇聚合凝胶法制备了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体．利用XRD、SEM和BET比表面测试对产物进行了表征,并研究了纳米Li₄Ti₅O₁₂粉体作为锂离子电池负极材料的电化学性能．在700℃或更高温度烧结时产物为纯相的尖晶石型．通过柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂的加入能够减少产物颗粒的团聚程度,增大粉体的比表面积,提高其电化学性能．加入0.5 g CTAB、700℃烧结12 h的Li₄Ti₅O₁₂粉体展示出最高的比容量和最佳的循环性能,10 C下充电比容量高达156.7 mAh/g．     

一维衍射光栅和一维光子晶体组成的硅薄膜太阳能电池背反射器

设计了一种由一维衍射光栅和一维光子晶体组成的用于薄膜硅太阳能电池的背反射器,采用勒让德多项式展开法对一维光子晶体和三角形光栅结构进行了参数优化,并对400~1 200 nm入射电磁波的反射率进行了模拟计算。结果表明:在高反射率的一维光子晶体作用下,利用衍射光栅可以得到大倾角的反射光,有效地延长光子在电池吸收体的传播路径,使其得到充分吸收。衍射光栅加光子晶体结构的背反射器可以大幅提高电池的捕光能力,提高太阳能电池的转化效率。     

水系锌离子电池宽温域性能的电解质改性策略研究进展

在资源短缺、能源需求倍增的当今世界,水系锌离子电池（AZIBs）作为一种大规模储能技术以其具有高安全性、低成本、高容量和快速充放电等优势脱颖而出。随着对能源多元化应用场景的增加,AZIBs被开发并应用于多种极端环境。然而,电池中的自由水分子会引发一系列的不良反应,导致电池出现容量下降和寿命缩短的问题。在低温条件下,溶剂水的冻结会引起AZIBs的离子电导率降低、电荷转移阻抗增加,导致电池速率性能下降。在高温条件下,溶剂水的快速蒸发会产生气泡和气体膨胀,水诱导的副反应加剧,同时电极材料也会出现腐蚀和溶解,从而影响电池寿命。针对这些挑战,在这篇综述中,分别总结了针对水系锌离子电池在高温与低温下的研究进展,提出了适用于低温、高温以及同时适用于高低温的电解质策略,重点研究了高浓度电解质、凝胶电解质、电解质添加剂和共晶电解质降低电解质凝固点、提高低温电化学性能的机理,并对进一步提高水系锌离子电池的宽温域性能和工业应用进行了展望。     

中空碳双面修饰的隔膜在高性能锂硫电池中的应用

为减少多硫化锂(LIPs)“穿梭效应”及锂枝晶对锂硫电池的影响,采用刮涂法制备中空碳材料修饰隔膜。接触角测试表明修饰隔膜对LIPs具有更强的吸引力,其对LIPs“穿梭”的有效抑制也可以通过渗透性实验进一步得到印证。在隔膜的正极对称电池测试中,电流响应显示中空碳材料的催化使LIPs快速转化为Li₂S。通过隔膜的负极对称电池测试发现修饰隔膜呈现出更稳定的电压-时间曲线。为证明隔膜修饰对锂硫电池性能改进的效果,分别采用聚丙烯(PP)隔膜、单面改性和双面改性的PP隔膜组装成纽扣电池并进行电化学测试,其中电极材料的硫负载量为1.8~2.0 mg·cm^-2。GITT(恒电流间歇滴定法)测试和锂离子扩散系数计算表明,改性隔膜的离子传输更快且阻抗较小。通过分析第1、5、10、50及100次的充放电循环阻抗谱图发现,中空碳材料的多通道能够为锂离子的传输提供更多的通道,因此能够使锂离子具有更加稳定的扩散行为。在电流密度为0.2C时,由双面改性隔膜组装的锂硫电池在首次充放电时有1 035 mAh·g^-1的可逆比容量,700圈后仍有500 mAh·g^-1的高比容量,并在高硫负载时表现出500 mAh·g^-1的可逆比容量。双面修饰隔膜赋予了锂硫电池优异的电化学性能,这是由于中空碳材料的修饰加速了LIPs的转化和吸附,有效缓解了LIPs的穿梭效应,且对锂枝晶有很好的抑制作用,提高了锂硫电池的安全性。     

偏铝酸锂/环化聚丙烯腈共包覆改性高镍层状正极材料的制备

构建表面无机-有机复合包覆层,用于改善高镍层状(NCM811)正极材料结构和界面不稳定问题。复合包覆层由纳米偏铝酸锂(LiAlO₂,LAO)和环化聚丙烯腈(cPAN)构成。该复合包覆层中LAO是一种典型的锂离子导体,可提供Li⁺迁移通道;PAN环化后,可产生离域的π键,形成具有电子导电性的cPAN。材料表面复合包覆层的结构及成分研究表明,该复合包覆层均匀分布在 NCM811 材料表面。半电池测试结果表明,在 2.7~4.3 V(vs Li/Li⁺)电压范围内,在 180 mA·g^-1电流密度下,改性后的NCM811材料循环150周后容量保持率为84.8%。而同样条件下,原始NCM811材料容量保持率为65.5%。该复合包覆层可有效提升NCM811结构和界面稳定性,减少电解液分解,降低界面阻抗。     

金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池及锂金属电池电解液中的应用

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展.通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷,随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型,使得锂离子电池的性能得到显著提升.最后,基于MOFs材料本身的特性,还对MOFs材料在电化学储能领域中的后续应用进行了合理地前瞻性展望...     

基于改性电解液实现超稳定V6O13水系锌离子电池的研究

钒基氧化物材料因其高比容量而成为水系锌离子电池正极材料主要候选者,然而却面临在传统水系电解液中的溶解问题。通过构建水-磷酸三甲酯(TMP)复合电解液新体系1 mol/kg Zn(CF₃SO₃)₂-20%(wt)H₂O-80%(wt)TMP,不仅显著抑制钒基材料的溶解,而且降低水系电解液的凝固点到-46℃,拓展了水系锌离子电池工作温度范围。基于构建的新电解液体系,组装的Zn|V₆O₁₃全电池在常温下以0.1 A/g的电流密度稳定循环1 800 h后,仍具有423.4 mAh/g的高比容量,能量密度高达302.4 Wh/kg;而且在-40℃低温环境中,以0.1 A/g的电流密度循环500圈后,放电容量保持在83.8 m Ah/g。     

Ce4+/Ce3+-V2+/V3+氧化还原流动电池的可行性研究(Ⅱ)--旋转圆盘(RDE)与旋转环盘(RRDE)法对Ce4+/Ce3+氧化还原体系的研究

用RDE与REDE法研究了Ce4+/Ce3+-V2+/V3+氧化还原流动电池中Ce4+/Ce3+体系的电化学动力学参数,以说明组成该新型氧化还原流动电池的可能性.用RDE法得出在铂电极表面与玻碳电极上均会生成一层氧化膜,对Ce3+的氧化反应产生阻碍作用.但在铂上的氧化膜对Ce4+的还原反应却有催化作用.用Rrde法得出Ce3+在玻碳电极上的氧化与析氧之间存在着竞争,为得到较高的Ce3+氧化效率,应控制氧化电流在2～8 mA@cm-2之间.     

锂离子电池硅化物及其复合负极材料的研究

应用机械合金退火法合成Mg2S i及MnS i材料,并由机械球磨法制备系列Mg2S i/C复合材料.电化学性能研究表明:以硅化物与碳材料复合,即可明显提高原纯硅化物材料的可逆比容量及其循环稳定性,而球磨复合法则是实现硅化物材料复合的一种简单且有效方法.