锂离子电池PMMA-VAc聚合物电解质的制备与性质研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和醋酸乙烯酯(VAc)为单体, 用乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯聚合物(PMMA-VAc), 并以此聚合物制备了新型聚烯烃膜支撑的聚合物膜及聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、差热和热重分析(DSC/TG)、扫描电镜(SEM)及电池充放电实验等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质. 红外光谱结果表明, MMA与VAc通过各自的C＝C双键打开聚合成PMMA-VAc. PMMA-VAc易于分散在混合碳酸酯溶剂中并形成凝胶, 凝胶粘度随PMMA-VAc浓度的增加而增加, 当浓度为4%时成膜效果最佳. PMMA-VAc膜具有大量的微孔结构, 具有极强的吸液性能. PMMA-VAc膜具有良好的热稳定性: 在380 ℃范围内保持稳定. 聚烯烃膜支撑的PMMA-VAc膜室温下的离子电导率为1.85×10^－3 S•cm^－1, 用作为锂离子电池的聚合物电解质时, 电池具有良好的循环稳定性和倍率性能.     

丁磺酸内酯对锂离子电池性能及负极界面的影响

用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及理论计算等方法研究了添加剂丁磺酸内酯(BS)对锂离子电池负极界面性质的影响. 研究表明, 在初次循环过程中, BS具有较低的最低空轨道能量, 优先于溶剂在石墨电极上还原分解, 并形成固体电解质相界面膜(SEI膜). 在含BS的电解液中形成的SEI膜的热稳定性高, 在70 ℃下储存24 h后, 膜电阻和电荷迁移电阻大小基本保持不变, 而在不含BS的电解液中形成的SEI膜的热稳定性较差, 在70 ℃下储存24 h后, 膜电阻和电荷迁移电阻大小有明显的增加. 从BS对锂离子电池电化学性能影响的研究表明, 加入少量的BS能够显著提高锂离子电池的室温放电容量、低温及高温储存放电性能.     

功能添加剂对锂离子电池的防过充电化学行为研究

研究了功能添加剂3-氯苯甲醚(3CA)和联苯(BP)联合使用在锂离子电池电解液中的防过充行为。通过采用微电极循环伏安法、动电位扫描分析、扫描电镜法和充放电法等手段研究表明：联苯和3-氯苯甲醚混合添加剂的聚合电位随3-氯苯甲醚含量的增加由4.7V前移至4.6V (vs. Li/Li+);电池在正常工作电压(2.75V~4.2V)下,添加剂不参与电池反应过程;当电压高于4.2V电池发生过充时,3-氯苯甲醚在电极表面首先发生氧化还原飞梭分流限压对电池进行过充保护;电压继续升高时,联苯在电极表面发生电聚合反应,生成的聚合膜表面光滑致密是电子的良导体能有效的阻止Li+的嵌入与脱出,并通过自放电使电池处于安全状态,防止电池过充发生爆炸。两种防过充机制共同作用,对电池实施多重护防,提高了电池的安全性能。     

LiPF_6/三氟乙酰胺室温熔盐的制备及在碳-碳电容器中的性能

利用LiPF6和三氟乙酰胺为前驱物,制备了低共熔温度约为-62℃的室温熔盐,并测试了该熔盐作为碳-碳电化学电容器(EDLCs)电解液时的性能。其中,使用差示扫描量热法(DSC)和红外光谱法(FTIR)分析了不同LiPF6和三氟乙酰胺配比熔盐的热稳定性,拟制了该二元组分的共熔相图,认为LiPF6和三氟乙酰胺极性基团间的氢键作用促成了室温熔盐的形成。循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和电导等测定结果表明,所制备的LiPF6/三氟乙酰胺电解液的室温电导率为1.30mS/cm,电化学窗口大于5.6V,大于60℃的使用温度,作为电解液可满足碳-碳EDLCs的使用要求。     

以二苯甲酮为端基的第一代树状取代酞菁锌的合成

4-甲基二苯甲酮经N-溴代丁二酰亚胺溴代制得4-溴甲基二苯甲酮(1);1与3,5-二羟基苯甲醇反应合成了外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲醇(2);2与4-硝基邻苯二甲腈缩合制得外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子4-[3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲氧基]邻苯二甲腈(3);3经"液相法"环合生成外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子取代的酞菁锌配合物——四[3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲氧基]锌酞菁[ZnPc(C35H27O5)4],其结构经UV,1HNMR,IR和MS表征。     

二氟二草酸硼酸锂对LiFePO4/石墨电池高温性能的影响

研究了二氟二草酸硼酸锂(LiODFB)作为锂盐加入到碳酸丙烯酯(PC)+碳酸乙烯酯(EC)+碳酸甲乙酯(EMC)(质量比为1:1:3)混合溶剂中对LiFePO4/石墨电池高温(60 ℃)循环性能的影响. 用线性扫描伏安法(LSV)测试了电解液的电化学窗口. 通过等离子发射光谱(ICP)和能量散射光谱(EDS)对LiFePO4材料高温条件下在不同电解液中的稳定性进行了研究; 并用扫描电镜(SEM)和电化学交流阻抗谱(EIS)分析了石墨负极表面的固体电解液相界面(SEI)膜的热稳定性. 结果表明: 一方面LiODFB基电解液能抑制LiFePO4材料在高温条件下Fe(II)的溶解, 防止溶解的Fe(II)在石墨上还原, 有效地降低电池阻抗; 另一方面, 在LiODFB基电解液中形成的石墨负极表面SEI膜具有更好的热稳定性, 能显著提高LiFePO4/石墨电池的高温循环性能.     

激光精密刻蚀技术在硅太阳电池制备工艺中的应用

依据光学谐振腔的图解分析与设计方法,对以Nd:YAG固体激光器作光源的激光切割机进行了设计改进,实现了高亮度激光输出.并利用该设备对硅太阳电池进行了激光精密切割试验,使埋栅太阳电池电极槽达到了平均宽度为150±5 μm,槽深100±10 μm的设计指标.在发射结卷包太阳电池所用的硅衬底片上进行激光精密穿孔,目前最小孔径为20 μm.通过应用激光精密刻蚀技术,现将埋栅太阳电池光电转换效率提高到了21%,接近该领域的世界先进水平.     

声表面波耦合模模型参量的快速计算

根据分层介质理论精确求解压电基片和金属膜中的声波,计算了声表面波传播速度、机电耦合系数、静电容。结合陈-Haus理论,分析了短路栅阵的声表面波的传播特性,得到新的单电极栅阵栅条反射系数计算公式。计算了X-112°Y LiTaO_3上镀铝和ST石英上镀金两种情况下的耦合模模型参量,理论计算结果和国际上通用的Hashimoto程序计算结果吻合较好。实验测定了ST石英上镀金的反射系数,测试结果和理论结果更加符合。     

LiFePO4的软化学合成及锂快离子导体修饰

采用溶剂热法制备正极材料LiFePO_4,采用溶胶凝胶法制备Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)粉体,并通过酒精悬浮法对LiFePO_4进行修饰,修饰量为LiFePO_4质量的1%~4%,获得了薄壁蜂窝状自组装结构的LiFePO_4上修饰有球状LLTO纳米颗粒的复合正极材料。通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同修饰量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响,发现当LLTO含量为3%(w/w)时,以2C和5C倍率放电相对于没有修饰LLTO的LiFePO_4的比容量分别提高29.7%和31.6%,30次循环之后,容量损失率较未改性前减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3%的LLTO修饰改性的LiFePO_4显著提高了电池的倍率性能、循环性能和低温性能。     

ST-X石英基片上铬栅阵中单根栅条反射系数实验研究

精确的栅条反射系数对于声表面波器件的设计至关重要。本文利用网络分析仪的时域功能,采用短脉冲方法实验研究了ST-X石英基片上铬栅阵中单根栅条的反射系数。并推导出计算反射系数的公式。实验测量了不同铬膜厚度条件下单根指条的反射系数,再对实验结果作最小方差法拟合,得到反射系数随铬膜厚度变化的表达式,即反射系数中压电短路贡献和铬的力学负载贡献之和。最后将实验结果与采用有限元方法计算的理论结果比较,发现两者基本吻合。