射频溅射沉积TaOx薄膜离子导体性能

利用射频反应溅射沉积方法在不同氧含量下以WO3/ITO/Glass为基体,制备了一系列厚度大于200nm的TaOx薄膜,并用Arnoldussen方法检测离子导电性能.结果表明,当溅射功率为150W、氧含量10～80%条件下制备的TaOx薄膜均为离子导体.其中氧含量20-40%时离子导电性能最佳.用TaOx薄膜作为离子导体制备的Al/Niox/TaOx/Wox/ITO/Glass电致变色器件,其着色态在可见光谱范围(0.38-0.78μm)的平均反射比为11.2%,漂白态时对应的平均反射比可达83.2%.本文还讨论了TaOx离子导体的离子导电机理.     

PMMA+LiClO4有机薄膜的离子导电性能

用PMMA预聚合单体与LiClO4粉末以不同比例直接混合均匀,固化成3mm厚的板,以它为靶,在纯氩气气氛及rf-溅射沉积条件下制备各种薄膜,用双电层电容常数法研究它们的离子导电性能.在室温下测试,外加信号120mV,频率400Hz.实验结果表明,当氩气压强(PAr)为4.7-7.2Pa,靶掺杂质量比为10%,射频功率密度为3.9-4.2W/cm2时得到的薄膜为离子导体.当氩气压强为6.0Pa,射频功率密度为4.24W/cm2时,膜的双电层电容常数为7.0×10-2μf/cm2,离子导电性能最好,其电阻率>1011Ω.cm.利用该离子导体薄膜制备的可变反射电致变色镜,Al(40nm)/α-WO3(100nm)/PMMA+LiClO4(160nm)/NiO(80nm)/ITO/glass,着色态和漂白态可见光平均反射比分别为0.23和0.69.利用红外光谱(1900-500cm-1)对纯PMMA和PMMA+LiClO4离子导体进行分析,发现离子导体膜"-C-O-CH3"侧链的吸收峰在1185.7cm-1,非离子导体膜的吸收峰在969.2cm-1处,前者侧链具有较强的极性.     

PMMA LiClO_4有机薄膜的离子导电性能

用 PMMA预聚合单体与 Li Cl O4粉末以不同比例直接混合均匀 ,固化成 3mm厚的板 ,以它为靶 ,在纯氩气气氛及 rf -溅射沉积条件下制备各种薄膜 ,用双电层电容常数法研究它们的离子导电性能。在室温下测试 ,外加信号 1 2 0 m V,频率 40 0 Hz。实验结果表明 ,当氩气压强 (PA r)为4.7— 7.2 Pa,靶掺杂质量比为 1 0 % ,射频功率密度为 3.9— 4.2 W/ cm2 时得到的薄膜为离子导体。当氩气压强为 6.0 Pa,射频功率密度为 4.2 4 W/ cm2 时 ,膜的双电层电容常数为 7.0× 1 0 -2 μf/ cm2 ,离子导电性能最好 ,其电阻率 >1 0 1 1Ω .cm。利用该离子导体薄膜制备的可变反射电致变色镜 ,Al(40 nm) /α- WO3(1 0 0 nm) / PMMA Li Cl O4(1 60 nm) / Ni O(80 nm) / ITO/ glass,着色态和漂白态可见光平均反射比分别为 0 .2 3和 0 .69。利用红外光谱 (1 90 0— 50 0 cm-1 )对纯 PMMA和 PMMA Li Cl O4离子导体进行分析 ,发现离子导体膜“- C- O- CH3”侧链的吸收峰在 1 1 85.7cm-1 ,非离子导体膜的吸收峰在 969.2 cm-1处 ,前者侧链具有较强的极性。     

射频溅射沉积TaOx薄膜离子导体性能

利用射频反应溅射沉积方法在不同氧含量下以ＷＯ３／ＩＴＯ／Ｇｌａｓｓ为基体，制备了一系列厚度大于２００ｎｍ的ＴａＯｘ薄膜，并用Ａｒｎｏｌｄｕｓｓｅｎ方法检测离子导电性能。结果表明，当溅射功率为１５０Ｗ、氧含量１０～８０％条件下制备的ＴａＯｘ薄膜均为离子导体。其中氧含量２０—４０％时离子导电性能最佳。用ＴａＯｘ薄膜作为离子导体制备的Ａｌ／ＮｉＯｘ／ＴａＯｘ／ＷＯｘ／ＩＴＯ／Ｇｌａｓｓ电致变色器件，其着色态在可见光谱范围（０．３８—０．７８μｍ）的平均反射比为１１．２％，漂白态时对应的平均反射比可达８３．２％。本文还讨论了ＴａＯｘ离子导体的离子导电机理。     

电极结构对离子风速度与分布影响的仿真研究

为研究电极结构对电晕放电产生的离子风速度与分布的影响，基于COMSOL软件构建了针—网、针—板、针—环—网和针—环—板等电极结构下电晕放电产生离子风的仿真模型。模拟结果显示：当电压、电极间距、高压电极针曲率等参数相同时，针—板结构比针—网结构下离子风分布更集中，当在高压电极和地电极之间放置相同的环状屏蔽地电极时，针—环—板结构与针—环—网结构下离子风分布相似；对比针—板与针—网结构，其对称轴线上离子风轴向速度最大值分别约为2 m/s和1 m/s,地电极表面离子风径向速度最大值分别约为1.5 m/s和0.7 m/s;增加环形电极后，两种结构对称轴线上离子风轴向速度最大值比之前分别增加约2.5和4倍，地电极表面离子风径向速度最大值比之前分别增加约1.8和4倍。     

单离子导体聚合物电解质研究进展

聚合物电解质能够避免传统液态电解液漏液的隐患,抑制锂枝晶的生长,提高电池的安全性能。单离子导体是一类锂离子迁移数接近1的聚合物电解质,能有效避免阴离子移动产生浓差极化,降低内部阻抗,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来聚合物电解质的研究热点。本文综述了单离子导体聚合物电解质的研究进展,尤其关注离子电导率和锂离子迁移数较高的体系,并探讨了单离子导体聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。     

线-板结构离子风发生器强化通道内对流换热的数值研究

离子风发生器是利用电晕放电引起空气流动的一种装置。利用COMSOL Multiphysics软件建立了基于线-板电极结构离子风发生器的计算模型,对离子风发生器强化通道内对流换热的能力开展了数值模拟研究。针对入口风速、发射极电压、初速度方向以及电极水平间距这4个关键因素进行研究,分析了4种因素对强化换热效果的影响。模拟结果表明:在入口风速较小时,离子风对换热的强化效果更好;当发射极电压较高,离子风射流和主流方向相反时,离子风的扰动作用更剧烈,对换热过程有更加显著的增强作用。而电极水平间距则存在最优值,可以使换热效果达到最优。     

四十年固态锂电池——回顾与展望

自1976年我赴德国斯图加特（Stuttgart）接触快离子导体Li3N开始,已经40年了。中国科学院“六五”和“七五”（1980—1990）先后将快离子导体和固态电池列为重点课题,科技部于1987年启动的第一个“863”计划也把固态电池（储能材料专题1）列为重大专题。     

考虑日气温变化的气体绝缘母线应力与位移数值计算与分析

为分析室外安装的气体绝缘母线(GIB)在日气温循环变化作用下由于外界环境的循环变化对外壳和导体机械特性的影响,采用顺序耦合有限元方法建立了包含梅花接头的离相气体绝缘母线热-结构耦合场计算模型,该模型基于正弦温度预测理论模拟气温时变特性并采用罚刚度接触算法模拟接头的热-结构接触行为;再基于该模型分析了不同气象温差下气体绝缘母线的外壳和导体应力和位移暂态特性。计算结果表明,接头触点由于接触压力和应力的集中而产生塑性形变,日气温变化会引起母线接头与导体对接深度的变化,从而有可能使部分接头因导体对接深度不足而失效。     

锂电池用全固态聚合物电解质的研究进展

目前大规模商业化的锂二次电池普遍采用有机碳酸酯类的液态电解质,易泄露、易燃烧、易爆炸等安全问题限制了该类电解质的进一步应用。全固态聚合物电解质（all-solid-state polymer electrolytes,ASPEs）电池具有安全性能好、能量密度高、工作温度区间广、循环寿命长等优点,是锂离子电池领域的研究热点之一。ASPEs通常还具有优异的力学性能,可以很好地抑制锂金属电极在充放电过程中的枝晶生长,所以在锂金属电池领域也具有十分重要的应用前景。作者综述了研究较多的几种ASPEs体系,包括聚氧化乙烯（PEO）基体系、聚碳酸酯基体系、聚硅氧烷基体系、聚合物锂单离子导体体系。PEO基ASPEs是研究最早且研究最多的一类ASPEs材料,但其高结晶性造成室温Li+迁移困难、离子电导率低等问题,所以研究人员研发了一系列降低PEO结晶度、提升体系离子电导率的改性手段。聚碳酸酯基ASPEs主链结构中含有强极性碳酸酯基团而且室温无定形态,使得锂盐更容易解离,且室温离子电导率一般较PEO基要高,是比较有潜力的PEO基ASPEs替代材料。除了碳链聚合物,玻璃化转变温度较低的聚硅氧烷基ASPEs体系也因为其较高的离子电导率受到研究人员关注。在锂电池充放电过程中,Li+才是有效载荷子,电解质中阴离子的迁移会增加电解质体系的浓差极化,所以阴离子不发生迁移、Li+迁移数接近于1的聚合物锂单离子导体也是一类具有研究价值的ASPEs材料。最后,本综述讨论了全固态聚合物电解质的应用前景及未来发展方向,指出了PEO基体系的研究重点在于发展有机-无机复合体系、聚碳酸酯基体系的研究重点在于发展与其它聚合物的共混体系、聚硅氧烷基体系的研究重点在于增强体系力学性能、聚合物锂单离子导体体系的研究重点在于设计离子电导率更高的新型聚阴离子锂盐。