印制电路中电镀铜技术研究及应用

电镀铜技术是制造印制电路板、封装载板等电子互连器件的核心技术.本文介绍了印制电路中电镀铜技术及其发展概况,主要总结了电子科技大学印制电路与印制电子团队在印制电路电镀铜技术基础研究和产业化应用等方面的工作.首先,以三次电流分布理论为基础,采用多物理场耦合方法构建阴极表面轮廓线随时间变化的镀层生长过程模型.该模型描述了铜沉...     

一种降低质子交换膜燃料电池不锈钢集流板与石墨单极板接触电阻的方法

建立一种降低质子交换膜燃料电池金属集流板与石墨单极板接触电阻的新方法.电学方法(电压降法)测试-数学模型分析表明,在不锈钢集流板和石墨单极板间嵌入金属拉伸网-碳胶聚合物复合体可消除金属集流板与石墨单极板间的接触电阻,从而能够有效降低燃料电池的内阻,提高燃料电池的性能.     

304不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的性能

为降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的生产成本,选择成本低廉、强度高、化学稳定性好的不锈钢材料替代传统的石墨双极板.以304不锈钢为研究对象,采用电化学方法测定其在模拟PEMFC环境下的极化曲线和对应于PEMFC工作电位下的恒电流极化曲线,用伏安法测量304不锈钢表面氧化膜/钝化膜与碳纸之间的接触电阻.结果表明,在模拟PEMFC环境中,304不锈钢钝化电流密度低于16μA/cm2,电流没有出现明显的波动;304不锈钢在模拟PEMFC环境中表面生成的钝化膜的接触电阻大于空气中形成的氧化膜的接触电阻.     

腐植酸钾一步炭化活化制备孔径可调的活性炭材料及其电化学性能

以腐植酸钾为碳源,乙酸钾(CH3COOK)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钙(CaCO3)分别为活化剂,在800℃氮气气氛下碳化活化1h制备出了具备不同孔结构的三种活性炭材料.利用N2吸附-脱附分析、扫描电子显微镜(SEM)分析了所得活性炭材料的孔结构和微观形貌,并利用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)测试方法评价了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:不同活化剂对活性炭材料的比表面积和孔径分布影响显著,而后者又进一步决定了炭材料的比电容特性.其中,尤其是直径小于1 nm的超微孔炭材料可以获得很高的比电容.在三种不同结构的活性炭中,以CH3COOK为活化剂制备的活性炭具有最优的电化学性能,其比表面积约为1100m2/g,孔径集中在0.4 ～0.6 nm;在2 mol/L KOH电解液中,电流密度为0.1 A/g时比电容高达270 F/g;经3000次充放电循环后,该材料的比电容保持率仍超过87;,是一种性能较为理想的超级电容器用电极材料.     

椰壳活性炭孔结构的调节及对超电容性能的影响

以椰壳为原料采用化学活化法制备活性炭,通过改变碱炭比,得到不同比表面积和孔结构的活性炭材料,并进行机理研究.其中,高比表面积产生大量容量;大量介孔为离子快速转移提供通道,有利于提高超电容的倍率性能.以6 mol·L-1的KOH为电解液组装成对称电极的超级电容器,并进行电化学性能测试.制备的AC-4活性炭比表面积为3831 m2·g-1,介孔率42.8;,组装为超级电容器在1A·g-1电流密度下放电比容量达到260F·g-1,100A ·g-1时仍保持216.116 F·g-1,最高功率密度24.5 kW· kg-1,能量密度13.35Wh· kg-1.     

注Cr对质子交换膜燃料电池不锈钢双极板腐蚀行为的影响

应用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子注入技术,在316L不锈钢表面注Cr改性,对改性层化学成分和微观结构进行表征分析,运用电化学测试技术考察其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的腐蚀行为。结果表明:不锈钢表面形成富Cr改性层,Cr离子浓度沿纵向呈梯度分布且无界面,改性层厚度随加速电压升高而增大;Cr离子浓度随离子注量的增加而增大;不锈钢表面粗糙度降低、致密度增大,有利于腐蚀电流的降低;不锈钢在阴阳两极模拟加速腐蚀环境下均更易钝化,腐蚀倾向大幅度降低,可有效提高耐腐蚀性。     

面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析

通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算,筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr₂O₃的■切面构建计算模型,对其进行了48种元素的掺杂替换,考虑228种掺杂构型．根据掺杂结构和位移能量、掺杂元素被分为4类,并采用不同的吸附、空位计算方案．根据不同掺杂类型采用不同的吸附、空位计算方案,计算了每种掺杂元素对功函数、F的吸附能和Cr/O的空位形成能的影响.计算结果显示,C、N、In、Ru对于不锈钢钝化层的各项耐蚀性参数提升效果较好;Au、Rh、Pt、Ir、Co、Ni也能较好地提升耐蚀性,但是存在成本高或者危害质子膜的问题;Ag、Cu、Sn、Ge可以抑制空位形成和F吸附,但会造成功函数下降;Zn可以提高功函数并抑制F吸附.此外,对于电子态密度的计算表明,掺杂原子与Cr原子形成的稳定键合是耐蚀性参数提升的重要因素.     

高能量密度的锂离子混合型电容器

锂离子混合型电容器兼有锂离子电池和超级电容器的优点,在电化学储能领域具有广泛的应用前景. 但其产业化仍存在一系列的基础及工艺方面的问题,具体包括器件结构设计、电极材料筛选、预嵌锂工艺和电解液与电极的界面等. 本文结合作者课题组的研究工作介绍了近年来高能量密度的锂离子混合型电容器的研究进展,内容涉及锂离子电容器正/负极材料的筛选、预嵌锂工艺的优化、内并联结构的锂离子电池型超级电容器复合正极组成材料的调控、隔膜的选择、电解液的组成、以及器件的高/低温性能,分析了锂离子电容器的容量衰减机制,探讨了锂离子电池型超级电容器的储能机制,提出了未来对高能量密度的锂离子混合型电容器研究的展望.     

混合盐活化胖大海基多孔炭的制备及超级电容器电极材料性能

利用浸泡后的胖大海为碳源, 氯化锌和氯化锂混合盐作为活化剂, 采用炭化胖大海(PC-1)、添加氯化锌(PC-2)或添加氯化锌/氯化锂(PC-3)的胖大海的方法制备了3种多孔碳材料, 并通过三电极体系测试电极材料的电化学性能。结果表明, 3种碳材料在电流密度为0.5 A/g的比电容分别为69、132和228 F/g; 当电流密度增加至10 A/g时, PC-3的比电容仍高达166 F/g, 具有良好的倍率性能。该实验表明, 通过氯化锌/氯化锂复合盐活化胖大海分级多孔碳可作为高性能超级电容器电极材料。     

金属有机骨架Ni-BTC和Ni-BDC的溶剂效应形貌调控及超级电容器性能

储能材料的性能在很大程度上取决于它们的结构和形貌。我们使用简单的溶剂热方法,通过改变溶剂合成了不同形貌的Ni-1,3,5-苯三甲酸（Ni-BTC）和Ni-1,4-苯二甲酸（Ni-BDC）金属有机骨架材料。Ni-BTC有不规则块状、球状和八面体3种形貌,Ni-BDC有纳米片状、花状和不规则块状3种形貌。对Ni-BTC和Ni-BDC作为超级电容器电极材料的性能进行了研究。结果表明,通过溶剂热方法,在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中合成出的Ni-BTC和Ni-BDC电极材料的超级电容器性能要优于乙醇（EtOH）和DMF/EtOH （50：50,V/V）溶剂。