尖晶石型LiMn2O4电池材料的元素掺杂

尖晶石型LiMn2O4正极材料因资源丰富、无毒、安全及制备简单、技术较成熟等优点而成为最具竞争力的新一代商用锂离子二次电池的正极材料之一.由于LiMn2O4的循环稳定性、高温(＞55℃)稳定性和大电流放电等因素限制了推广应用.本文从材料的结构组成对锂离子嵌脱过程的作用机理,论述了元素掺杂对尖晶石型LiMn2O4正极材料电化学特性的影响,指出了元素掺杂本体改性锰酸锂正极材料的方法和特点.     

废旧电池中的重金属对人体的危害

讨论了废旧电池对环境的致毒作用和对人体健康的危害，介绍了废旧电池中重金属在生物体中的吸收、转化、分布、作用部位及毒性，指出人类社会的可持续性发展与自然生态循环的协调一致要求从源头上制止污染，而不是在术端治理污染，即从根本上改变人类的物质生活方式，重新回到生态系统的框架之内。     

Fluorinated organic chemicals: Prospects in New Electrochemical Energy Technologies

This contribution has been partly adapted from a special lecture intended to commemorate the Nobel prize, awarded one century ago, to Henri Moissan. It, is focused on fluorinated and perfluorinated molecules and macromolecules used in electrochemical energy sources, i.e. storage and conversion of energy. The latter, which figure indisputably among New Energy Technologies, include lithium batteries and fuel cells based on polymeric membranes both of which have tremendous development potential in terms of performances, safety and cost reductions. The advantages inherent in fluorine, in particular its electron-withdrawing effect and the oxidation stability that it provides to the carbon-fluorine bond, make it an asset in the search for new organic molecular and macromolecular anions with extensive delocalization of the negative charge, usable both in lithium batteries and fuel cells. As for fluorinated and perfluorinated macromolecule backbones, they are currently the reference material in fuel cell ionomeric membranes but some of them are also good candidates for use in lithium-ion batteries. This paper, far from being exhaustive, also emphasizes the economic aspects that influence material selection and also govern the future of basic research.     

一种新型凝胶态聚合物电解质的制备和性能

采用一种新型胶联剂新戊二醇二丙烯酸酯(noepentyl glycol diacrylate, NPGDA)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP), 液态电解液组成电解质混合溶液, 然后加入引发剂并加热引发聚合反应制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶态聚合物电解质, 可以用于制备聚合物锂离子二次电池. 考察了不同PVDF-HFP/NPGDA质量比对凝胶态聚合物电解质性能的影响. 结果表明, PVDF-HFP/NPGDA质量比可以影响凝胶态聚合物电解质的结构形貌、电化学特性以及聚合物锂离子二次电池的性能. 研究发现, 当m(PVDF-HFP)/m(NPGDA)＝1:1时制备的凝胶态聚合物电解质具有较高的离子电导率和电化学稳定窗口, 室温下分别为6.99×10^-3 S•cm^-1和4.8 V(vs Li⁺/Li), 以其为电解质制备的聚合物锂离子二次电池具有较好的电化学性能.     

稀土在中国高新材料研制开发中的应用

我国在稀土资源和稀土原料的生产方面都居世界领先地位，近年来稀土高新材料的研制与开发也取得重大进展。本文概述了我国在稀土高新材料开发与研究方面的成果，指出今后应把稀土应用基础研究、中重稀土的应用研究和稀土在能源领域的应用研究作为重点进一步开展工作。     

准固态锂离子电池正极材料柱[5]醌的研究

锂离子电池的有机正极材料由于具有比容量高、环境友好和廉价等优点,近年来成为研究的热点.但是,有机电极材料在液态电解液中的溶解流失易导致其容量迅速衰减,严重限制了它们的实际应用.本工作基于聚(甲基丙烯酸酯)/聚乙二醇的准固态电解质,考察了以柱[5]醌为正极的准固态锂二次电池的电化学性能.结果显示,柱[5]醌正极不仅保持了高容量的特性(首次放电容量410 mA h/g),并且循环寿命得到了有效提高.0.2 C下循环100周后,电极的容量保持率为88.5%,显示了柱[5]醌在高比能量准固态锂离子电池中的应用潜力.     

Nano-crystalline FeOOH mixed with SWNT matrix as a superior anode material for lithium batteries

Nano-crystalline FeOOH particles(5～10 nm) have been uniformly mixed with electric matrix of single-walled carbon nanotubes(SWNTs)for forming FeOOH/SWNT composite via a facile ultrasonication method. Directly using the FeOOH/SWNT composite(containing 15 wt%SWNTs) as anode material for lithium battery enhances kinetics of the Li+insertion/extraction processes, thereby effectively improving reversible capacity and cycle performance, which delivers a high reversible capacity of 758 mAh g-1under a current density of 400 mA g-1even after 180 cycles, being comparable with previous reports in terms of electrochemical performance for FeOOH anode. The good electrochemical performance should be ascribed to the small particle size and nano-crystalline of FeOOH, as well as the good electronic conductivity of SWNT matrix.     

PP14TFSI离子液体在可充镁电池电解液的应用

制备了可充镁电池电解质苯酚基镁盐,以四氢呋喃（THF）与N-甲基-N-丁基-哌啶-双三氟甲基磺酰胺（PP14TFSI）离子液体混合物代替四氢呋喃作为该电解质的溶剂. 当THF与PP₁₄TFSI体积配比为1:1时,该苯酚基镁盐电解液镁可逆溶出性能最佳,电化学窗口宽（2.7 V vs. Mg）,离子电导率高（7.77 mS·cm^-1）. 此外,热重测试表明离子液体的加入大大降低了THF溶剂的挥发性,提高了可充镁电池的安全性能. 四氢呋喃 + N-甲基-N-丁基-哌啶-双三氟甲基磺酰胺混合溶剂有望作为可充镁电池电解液的首选溶剂.     

钠离子电池正极材料Na2MnPO4F的23Na MAS NMR谱研究

Na₂MnPO₄F材料是一种很有发展前景的钠离子电池正极材料,本文通过非原位XRD和固体核磁共振技术研究该材料充放电结构变化（晶体结构与局域Na位）. 非原位XRD测试发现,充电过程在2θ为31^o和36^o左右出现新的衍射峰,表明钠脱出后电极上有中间相物质生成. ²³Na MAS NMR谱图的-209 ppm、-258 ppm和-295 ppm三个谱峰分别对应于该材料结构中Na1 + Na2位、Na3位和Na4位. 非原位²³Na MAS NMR谱研究发现,充电过程中-209 ppm处信号峰面积比例减小,表明Na1和Na2位的Na比Na3和Na4位先脱出. 充电至4.2 V,-132 ppm和-330 ppm处出现中间相物质的信号峰;而放电过程则相反.     

金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展

随着能源危机加剧和生态环境恶化, 可持续发展能源受到更大的重视. 金属空气电池作为一种绿色能源是具有很大发展潜力的新一代电池. 与传统电池相比, 此类电池有着更高的理论能量密度, 尤其是锂空电池, 能量密度可达3505 Wh/kg, 然而阴极缓慢的氧还原反应成为制约其发展的关键因素之一. 在简要介绍氧还原反应机理基础上, 着重介绍了近年来氧还原催化剂如贵金属及其合金、过渡金属氧化物/硫化物、功能化碳材料和金属氮化物的研究进展, 并根据目前所存在问题指出未来研究方向, 包括深入研究氧还原反应机理, 明确催化剂活性位; 研究催化剂结构等对催化活性的影响, 优化制备条件, 以提高催化活性和稳定性; 根据氧还原机理设计开发新型氧还原催化剂.