薄膜厚度对α-SiO_x薄膜负极电化学性能的影响（英文）

近年来, SiO_x作为锂离子电池负极,由于其良好的循环稳定性、较大的容量以及对成分调控的可行性,引起了广泛的关注。以往的许多研究都集中在阐明氧含量对SiO_x负极的影响,尺寸效应对性能的影响规律很少被研究。此工作研究了不同厚度的薄膜型SiO_x负极材料的电化学性能。溅射制备SiO_x电极的Si/O比值为0.7、膜厚为450 nm时,电极初始库仑效率(ICE)为71.68%、容量保持率92.01%。以上的最优性能主要归功于电荷转移电阻低、SEI层形成减少和循环过程中电极的结构稳定性。研究表明,作为LIBs负极,控制SiO_x负极的厚度可以有效改善电极材料的电化学性能。     

Enhanced Cathode/Electrolyte Interface in Solid-state Li-metal Battery based on Garnet-type Electrolyte

Li/garnet/LiFePO₄ solid-state battery was fabricated. The cathode contains LiFePO₄, Ketjen black, poly(vinylidene fluoride):LiTFSI polymer as active material, electric conductor and Li-ion conducting binder, respectively. Polyvinylpyrrolidone was added into the cathode to improve cathode/electrolyte interfacial performance. When combined with polyvinylpyrrolidone additive, poly(vinylidene fluoride):polyvinylpyrrol idone:LiTFSI blend forms, and the cathode/electrolyte interf...     

High quality thin film phosphors of Y2O3:Eu3+ deposited via chemical bath deposition

High transparency in visible region was required for red-light-emitting Y2O3:Eu3+ thin film phosphors. Such films were obtained via chemical bath deposition on bare SiO2 glass substrates through heterogeneous nucleation with further heat treatment. Thin amorphous yttrium basic carbonate films could be completely transformed to crystalline Y2O3 at 650 °C. X-ray diffraction and field-emission scanning electron microscopy were used to characterize these products. The deposition temperature and the post-anneali...     

全固态锂电池热安全性研究进展

随着液态锂电池的广泛应用,热失控现象时有发生,其热安全性成为亟待解决的问题。全固态锂电池以其优异的安全性显示出巨大的应用潜力。该文简要介绍了全固态锂电池的基本概念及组成结构,重点阐述了氧化物、硫化物以及聚合物固体电解质的最新研究进展,并对这3类全固态锂电池的热安全性差异进行了总结,包括固体电解质材料级别、固体电解质与活性材料或锂金属负极混合时界面级别以及全电池级别的热安全性。此外,锂枝晶现象对全固态锂电池安全性的影响仍不可忽视。目前针对材料和界面级别的热安全性研究众多,但全电池级别的研究较少,且多集中在小容量电池,针对全电池级别的热安全性仍需进一步探究。最后指出了未来高安全性全固态锂电池的商业化应用应着力于解决全固态锂电池中的关键界面问题以及锂枝晶问题。     

电子导电剂对石榴石基固态锂电池循环性能的影响

基于石榴石固体电解质的固态锂电池面临着固体电解质和固体电极之间较大的界面阻抗问题, 导致循环性能不佳。为了解决此问题, 本课题组制备并研究了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极、Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂陶瓷固体电解质和金属锂负极构成的固态锂电池。在构筑LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂基正极时采用三种不同的导电碳, 研究表明, 与科琴黑和超导炭黑相比, 使用气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber, VGCF)时, 固态电池有更优异的循环性能。这是因为充电到高电压时, VGCF比另外两种导电剂引起的副反应更少, 从而减少能增加电池内阻的碳酸盐类副产物的形成。这些结果说明电子导电剂的稳定性对固态锂电池的循环性能有重要影响。     

细菌纤维素基纳米生物材料在储能领域的应用

细菌纤维素(Bacterial Cellulose, BC)是由微生物发酵获得的具有纳米尺寸的聚合物生物材料, 具有比表面积大、机械强度高、持水能力强、化学稳定性好及环境友好等特质, 可用于制备三维纳米碳材料的前驱体或支撑其他功能材料的柔性骨架。本文介绍了基于BC制备的各种碳纳米纤维(Carbon Nanofiber, CNF)及其复合材料, 包括掺杂CNF、CNF/金属氧化物、CNF/导电聚合物等材料。描述了这些材料在超级电容器中的应用, 关注BC用于可弯曲电极的设计和制备; 进一步阐述了当前BC应用于能源存储领域所面临的挑战和机遇, 并对其未来发展包括在高性能二次电池方面的应用等进行了展望。     

纳米锂镧锆钽氧粉体复合聚氧化乙烯制备的固态电解质电化学性能的研究

与采用液体电解液的传统二次锂离子电池相比,固态二次锂电池在高能量密度和安全性方面具有显著的潜在优势,近年来成为国内外的研究热点。作为固态二次锂电池的核心组成,固态电解质需要具备高离子电导率、宽电化学窗口、对锂稳定、力学性能优以及可抑制锂枝晶等特性。为达到以上要求,本工作探索制备了由纳米钽掺杂锂镧锆氧（LLZTO）粉体与聚氧化乙烯（PEO）复合的有机-无机复合固态电解质膜材料,对比研究了在有机物PEO中添加锂盐和不添加锂盐对固态电解质膜电导率及电化学特性的影响。发现在PEO-LLZTO复合电解质膜中,虽然PEO不导电,但界面处存在的渗流效应可极大提高膜的总电导率,室温离子电导率可达到2×104 S/cm。这一数值虽然略低于PEO-LiTFSI-LLZTO复合电解质膜（室温条件下电导率为6×104 S/cm）,但无锂盐添加的PEO-LLZTO复合电解质膜表现出较好的电化学稳定性和较强的抑制锂枝晶的能力。将PEO-LLZTO复合电解质膜与Li/LiFePO4和Li/LiFe0.15Mn0.85PO4组装成软包电池,在0.1 C、60 ℃的测试条件下可充分发挥正极材料的容量,并可稳定循环200次以上。     

二次锂空气电池研究的快速发展及其急需解决的关键科学问题

二次锂空气电池在实现超高能量密度方面具有巨大的潜力, 因而成为近年的研究热点。针对电池的反应机制、循环寿命、过电势及倍率性能等关键问题, 国内外科学家开展了大量的研究工作, 取得了显著的进展。本文依据这些最新的研究进展, 结合作者在这些方面的探索和体会, 以关键科学问题为主线, 总结了近年来二次锂空气电池发展过程中的积极进展和面向实际应用迫切需要解决的科学问题。     

基于氧化钨和普鲁士蓝的可变色超级电容器

氧化钨(WO3)薄膜作为阴极电致变色材料,还原态(阳离子嵌入)时着色而氧化态(阳离子脱出)时褪色;而普鲁士蓝(Prussian blue,PB)薄膜作为阳极电致变色材料,还原态(阳离子嵌入)时褪色而氧化态(阳离子脱出)时着色.利用不同离子存储状态下WO3和PB薄膜的变色互补性,构筑了基于WO3和PB薄膜的可变色超级电容器.利用脉冲激光沉积法和电沉积法在透明导电玻璃表面制备了 WO3/PB复合薄膜,并以该复合薄膜为电极,构筑了对称型可变色超级电容器.结果表明,WO3/PB复合薄膜具有优异的循环稳定性,循环200圈后,面电容量的保持率可达83.8％;在650 nm时,由于WO3和PB薄膜在不同电压下的协同变色,超级电容器的光透过率差在完全着色与褪色时为53.2％.该超级电容器在不同充、放电状态下可清晰地显示不同的颜色组合及光对比度,从而实现利用颜色变化指示超级电容器的能量存储状态.本研究有助于推动电致变色和能量存储领域的交叉融合,为超级电容器能量存储状态的可视化提供实验依据.