CeO2基固体电解质材料的掺杂强化

强度低是CeO2基电解质材料的一个主要缺点，实验发现，加入Al2O3可以显增加CeO2基材料的强度，原因是掺杂的Al2O3在CeO2中产生压缩应力；阻碍裂纹的进一步扩展，另外，Al2O3分布在晶界处，将会导致裂纹偏转，最大弯曲强度对应的Al2O3添加剂量摩尔分数为3%，加入Al2O3还可以促进材料烧结，使烧结温度降低到1500℃以下，但会使CeO2基电解质的电导率下降。     

中温氧化物燃料电池电解质材料制备和性能研究

中温固体氧化物燃料电池（SOFCs）的工作温度应低于800℃。本文重点对ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和ABO3型电解质材料的最新进展和发展趋势作了综述。以8%氧化钇稳定氧化锆（8YSZ）作为电解质的SOFCs,工作温度在1000℃左右。经较低价的碱土和稀土离子（Sr2＋,Ca2＋,Sc3＋和Y3＋）掺杂稳定ZrO2,在800℃,氧化钪掺杂氧化锆（Zr0.9Sc0.1O1.95,scandia doped zirconia,SSZ）的电导率（0.1S/cm）比Zr0.9Y0.1O1.95（10YSZ）的（0.03S/cm）高得多。薄膜化是改进氧化锆基电解质的电导性能的另一个途径。厚度小于10μm的YSZ基SOFCs,在800℃时功率密度最大可达2W/cm2。研究新的稳定的双掺杂电解质材料将会是CeO2基材料研究的重点。Y2O3和Sm2O3共掺杂（Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9,YSCO）在800℃时电导率可达到0.0549S/cm,电导活化能为0.77eV。Sr和Mg共掺杂LaGaO3（LSGM）阳离子导体已成为中低温SOFCs的重要候选电解质材料。钙钛矿型氧化物是除了Bi2O3以外氧离子电导率最高的陶瓷材料。寻求新的、优良的中温SOFCs电解质材料仍是目前推动中温SOFCs实用化的关键因素之一,薄膜化技术是研究的另一个重点。     

CeO2基固体氧化物燃料电池电解质研究

固体氧化物燃料电池（SOFCS）被誉为21世纪最具有发展潜力的能源技术之一.由于用稀土或碱土金属氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池较理想的电解质材料.本文综述了近年来以掺杂的CeO2作电解质的SOFCS性能的研究情况,总结了提高、改善CeO2基固体电解质电性能的几种方法,并对今后的研究提出了自己的看法.     

纳米CeO2对ZrO2-Y2O3陶瓷涂层耐腐蚀及结合强度性能的影响

通过在ZrO2-Y2O3为基的陶瓷粉体中添加不同数量的纳米CeO2,采用亚音速氧乙炔火焰喷涂制备陶瓷涂层.探讨纳米CeO2对涂层结合强度及耐碱腐蚀性能的影响.实验结果表明,纳米稀土氧化物CeO2的加入使涂层的显微组织得到改善,减少涂层中的孔隙率,提高涂层的致密度,且随着纳米CeO2加入量的增加,涂层的结合强度、耐碱腐蚀性能呈先上升后下降的趋势,纳米稀土氧化物CeO2添加量为3%(质量分数)时涂层中孔隙最少,晶粒细化,涂层致密,结合强度、耐碱腐蚀性能最好.     

ZrO2＋CeO2涂层显微组织和抗热震性能

为了改善等离子喷涂ZrO2涂层的抗热震性能,利用热震试验、SEM和EPMA等技术,研究了CeO2添加剂对其显微组织和抗热震性能的影响。研究结果表明：当CeO2添加剂的质量分数小于9．0％时,涂层的抗热震性能随CeO2添加剂质量分数的增加而提高,当CeO2质量分数大于9．0％时,涂层的抗热震性能随其质量分数的增加而降低;ZrO2涂层的抗热震次数为46次,而ZrO2 9．0％CeO2涂层的抗热震次数为105次;ZrO2 9．0CeO2涂层在热循环中形成网状微裂纹,不仅可以降低涂层中的应力,而且可以提高涂层开裂的临界温差,从而改善其抗热震性能。     

ZrO2基固体电解质氧传感器在汽车上的应用

由于ZrO2基固体电解质氧传感器具有高测氧灵敏度和高温化学稳定性。因而在汽车节能与环保方面得到了广泛的应用。对ZrO2基固体电解质氧传感器的结构、工作原理、应用以及新型稳定剂的添加等做了介绍。     

Al/Pb-WC-ZrO2-Ag和Al/Pb-WC-ZrO2-CeO2 复合电极材料的性能研究

研究了Ag固体微粒对Al／Pb WC ZrO2 Ag复合电极材料电化学性能的影响、结果表明，银粉的质量浓度为3～4g／L时制得的Al／Pb WC ZrO2 Ag复合电极材料综合性能较好．研究Ce02固体微粒对Al／Pb WC ZrO2 CeO2复合电极材料电化学性能的影响，结果表明，当Ce02的质量浓度为10～20g／L时制得的A1／PbWCZr02Ce02复合电极材料相对较好．     

用悬浮液干燥法制备CeO2包覆的ZrO2粉体

讨论了用一种新的表面改性技术制备Al2O3掺杂、CeO2包覆ZrO2纳米粉体的方法。在水-乙醇溶剂中,干燥硝酸铈和单斜相二氧化锆粉体的悬浮液经800℃热分解,可以制备出粒度小于100 nm的Al2O3掺杂、CeO2包覆的单斜相ZrO2粉体。该粉体可以在空气中和1 450℃下无压烧结成致密化Ce-TZP材料,具有KIC=11 MPa m1/2的良好断裂韧性和HV30=750 kg/mm2的硬度。     

MgO掺杂对CeO2-ZrO2材料阻抗特性的影响

利用交流复阻抗分析技术对(MgO,CeO2)复合掺杂ZrO2材料的阳抗特性进行了研究.结果表明,随着MgO掺入量的增加,参与跃迁的氧空位增多,并促进烧结体的密度上升,气孔率降低,导致导电相粒子间的接触电阻减少,提高了(ZrO2)1-x-y(YO1.5)x(MgO)y陶瓷的电导率.     

Mechanical Properties of ZrO_2 Ceramic Stabilized by Y_2O_3 and CeO_2

ZrO2 ceramic was made from evenly dispersed ( Y, Ce)-ZrO2 powder with different compositions , which was prepared by the chemical coprecipitation, and stabilized by compound additions through appropriate techniques. And its mechanical property that is related to the phase content and its microstructwe was studied by X-ray diffraction(XRD) , scan electron microscope( SEM). The results show that Y2O3 has stronger inhibition to the growth of ZrO2 crystal than CeO2 has. Therefore, within an appropriate composition range of Y2 O3 and CeO2, the higher the content of Y2O3, the lower the content of CeO2 , the smaller ZrO2 crystal. Combining this feature and the stabilization technique with complex additions instead of simple addition, ZrO2 ceramic with high density and excellent mechanical properties can be made under normal conditions. It is concluded that the improvement of mechanical properties originates from the toughening of microcrack, phase transformation and the effect of grain e-vulsions.     

锂电池混合盐体系的界面作用及研究进展

为进一步提升锂电池的能量密度,解决常规单盐电解质存在的热稳定性差、电导率低、锂枝晶等问题,发展新型混合盐电解质成为锂电池电解质重要的研究方向之一,锂盐的混合可以改变溶液离子电导率、锂离子溶解度、黏度等性质,通过对电极/电解质界面以及电极材料表界面的影响来改善电池电化学性能.本文收集整理国内外最新研究文献,综述了锂电池混合盐电解质的研究进展,包括锂离子电池、锂金属电池、锂硫电池、全固态电池等不同的研究方向.总结了常见单盐的优势以及不足,从正负极以及集流体等不同角度分析了混合电解质在不同电池内部对于界面的影响,分析了不同文献关于其界面作用的相关机理解释,整理了混合电解质在不同电池体系中的应用.最后,对混合盐电解质以及界面作用的现有问题进行了论述,对新型混合电解质以及界面作用的表征发展方向及应用前景进行了展望,混盐体系研究多数仅限于性能改进,其作用机制还需要深入研究,现有解释通常从单盐出发,而不同锂盐实现协同作用的机制是未来的重要研究方向.     

PVDF-HFP基复合微孔聚合物电解质膜的制备与改性

为了提高聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基电解质的离子电导率和机械强度,采用倒相法,制备出复合聚偏氟乙烯-六氟丙烯基电解质PVDF-HFP-Si O2.复合电解质的形貌、结构和电化学性能分别用SEM、XRD和交流阻抗法进行了表征.结果表明:纳米Si O2的加入增强了聚合物的拉伸强度,同时有效降低了聚合物的结晶度.PVDF-HFP-Si O2分解电压为5.1V,离子迁移数为0.81,聚合物电解质的电导率(25℃)为4.84×10-3S·cm-1.     

LCI-MMT/PEO聚合物电解质的结晶、电化学及力学性能

为了提高聚合物电解质电导率的同时兼具良好的力学性能,采用溶液共混方法在体系中加入了带有磺酸基团的主链液晶离聚物的插层蒙脱土复合材料(LCI-MMT)并制备了PEO基聚合物电解质.利用差示扫描量热仪、电化学工作站、偏光显微镜、电脑伺服材料控制实验机等对电解质的熔融和结晶性能、微观形貌、电化学和力学性能进行了分析.结果表明,当LCI-MMT的质量分数为1%时,PEO的结晶度由48. 8%降低至41. 3%,体系的最大室温电导率为3. 3×10~(-5)S/cm,同时当电解质的最大应变达到800%时仍未断裂,此时电解质的综合性能最佳.     

电解液组成对PbO2／PbSO4电极电化学行为的影响

用循环伏安法研究了电解液组成对ＰｂＯ２／ＰｂＳＯ４电极电化学行为的影响，并用实际电池加以对照．在电解液中加入Ｎａ２ＳＯ４、ＣｄＳＯ４、ＣｏＳＯ４和ＬＤ均可提高其放电容量，ＣｏＳＯ４可显著延长电池使用寿命．     

稳态法联合检测CO2和O2的全固态电化学传感器研究

基于O2和CO2在Au微电极上的稳态电化学响应特性和新型高分子固体聚合物电解质研究，构建了一类全新的固态电化学传感器，实现了常温下气体O2和CO2的联合检测，不仅消除了常规电化学传感器中电解液渗漏或干涸对器件性能的影响，而且具有体积小、结构紧凑、使用方便等优点。     

Electrochemical behavior of steel bar in electrolytes: Influence of pH value and cations

Steel bar corrosion on electrolytes and the influence of cation were investigated. Three electrolytes of Ca(OH)2, NaOH and KOH with pH levels of 12.5, 11.5, 10.5, 9.5, 8.5 were prepared, meanwhile, the methods of free corrosion potential and electrochemical impedance spectra (EIS) were used to evaluate the influence of cations on the depassivation of the steel bar in electrolytes. The experimental results indicate that the initial corrosion pH value of the steel bar is influenced by the cation in electrolyte and the influence of K+ in electrolyte is the most remarkable, followed by Na+ and Ca2+. The initial corrosion pH values are 10.5 in KOH electrolyte, 9.5 in NaOH electrolyte and lower than 8.5 in Ca(OH)2 electrolyte.     

Towards unlocking high-performance of supercapacitors: From layered transition-metal hydroxide electrode to redox electrolyte.

Both energy density and power density are crucial for a supercapacitor device, where the trade-off must be made between the two factors towards a practical application. Herein we focus on pseudocapacitance produced from the electrode and the electrolyte of supercapacitors to simultaneously achieve high energy density and power density. On the one hand, layered transition metal hydroxides(Ni(OH)2 and Co(OH)2) are introduced as electrodes, followed with exploration of the effect of the active materials and the substrate on the electrochemical behavior. On the other hand, various redox electrolytes are utilized to improve the specific capacitance of an electrolyte. The roadmap is to select an appropriate electrode and a dedicated electrolyte in order to achieve high electrochemical performance of the supercapacitors.     

Preparation and characterization of poly(lithium acrylate-arcylonitrile)/LiClO_4-LiNO_3-LiBr solid polymer electrolytes

1　INTRODUCTIONSolid polymer electrolytes have recently re ceived a great deal of attention due to their poten tial application in solid state batteries, their advan tageous mechanical properties and easily fabrica ting into thin films[1,2]. Among them, the salt in polymer electrolytes with low glass transition tem perature (Tg ) and low concentration of lithiumsalts have been paid most attention to. But theyhave relatively low conductivity at room tempera ture. T…     

(Gd2O3)x（ZrO2）1-x（x=0.05-0.15）电解质材料的电导及其分子动力学模拟

为了探讨作为固体氧化物燃料电池电解质材料的可行性,采用交流阻抗谱研究了(Gd2O3)x(ZrO2)1-x(x=0.05-0.15)固体电解质材料的晶粒电导率,并通过分子动力学方法模拟了Gd2O3掺杂ZrO2固体电解质材料的动力学行为,计算并分析了温度和Gd2O3掺杂量对体系离子传导性能的影响.实验和模拟结果均表明,升高温度能明显增强离子电导性能.当Gd2O3掺杂量为8 mol%时,材料的电导性能取得最优值.     

Review: Natural Polymer Electrolytes for Lithium Ion Batteries

综述：可用于锂电池的天然高分子电解质研究

付雪薇¹,王宇¹, Louis Scudiero²,仲伟虹¹

(1.华盛顿州立大学 机械与材料工程系, 普尔曼 99164, 美国;

2.华盛顿州立大学 化学系,普尔曼 99164, 美国)

中文说明:

1）聚合物电解质是制备安全的高性能全固态锂电池的关键组成部分,天然高分子聚合物具有“绿色”环保、多功能性、易得性等优势,是很有前景的聚合物电解质材料。

2）提高聚合物电解质的导离子率以及维持较好的力学性能是发展聚合物电解质的关键技术,而天然高分子聚合物通常具有独特的化学结构和丰富的官能团,因此具有很大的潜力。

3）天然高分子聚合物在聚合物电解质领域的应用很丰富,例如作为固态/凝胶电解质基体,高性能电解质填料以及支撑材料用以提高传统聚合物电解质的力学性能等。

关键词: 聚合物电解质;天然高分子聚合物电解质;锂离子电池