用于可充电金属离子电池的共价有机框架电极材料综述

共价有机框架具有强健的骨架、丰富的电化学活性位点、便于金属离子传输的可控孔道以及利于优化电化学性能的可调控的分子结构,因此是理想的下一代可充电金属离子电池电极材料.此外,共价有机框架电极材料没有传统无机电极材料价格昂贵及含有毒金属的问题,也不存在有机小分子循环稳定性差的问题,在下一代可充电金属离子电池中具有巨大的应用潜...     

用于可充电金属离子电池的共价有机框架电极材料综述（英文）

共价有机框架具有强健的骨架、丰富的电化学活性位点、便于金属离子传输的可控孔道以及利于优化电化学性能的可调控的分子结构,因此是理想的下一代可充电金属离子电池电极材料。此外,共价有机框架电极材料没有传统无机电极材料价格昂贵及含有毒金属的问题,也不存在有机小分子循环稳定性差的问题,在下一代可充电金属离子电池中具有巨大的应用潜力。因此,本文总结了共价有机框架电极材料的电化学活性位点,并着重讨论了通过调节共价有机框架的骨架结构、孔道、活性位点和电子结构提高共价有机框架电极材料电化学性能(包括:能量密度、倍率性能和循环寿命)的策略。为了开发高性能的共价有机框架电极材料,未来的工作需着重于优化它们的离子和电子导电性,进一步提高它们的工作电压以及探明它们的储能机制。本文将有助于开发用于下一代金属离子电池的高性能共价有机框架电极材料。     

锂离子电池玻璃及玻璃陶瓷固体电解质材料研究

综述了固态锂离子电池用的玻璃及玻璃陶瓷固体电解质材料研究现状, 包括氧化物、硫化物及氧硫化物玻璃固体电解质材料和氧化物、硫化物玻璃陶瓷固体电解质材料的电化学性能, 并讨论了材料的结构和形貌对其电化学性能的影响, 以及全固态电池的性能, 最后对全固态锂离子电池的应用进行了展望.     

Co-MOF衍生Co-N-C催化剂的制备及其氧还原性能研究

金属-氮-碳(M-N-C)化合物作为非贵金属催化剂具有优异的氧还原(ORR)性能,在燃料电池和金属-空气电池等电化学能源转化方面展现了广阔的应用前景.开发出能够与贵金属铂催化剂相媲美的高效且廉价的催化剂以解决ORR缓慢动力学问题具有重要意义.选用金属有机骨架材料ZIF-67作为碳源和氮源,其中,二价钴离子、2-甲基咪唑...     

金属有机骨架化合物及其衍生物在锂硫电池中的应用研究

在全世界积极倡导开发清洁能源的时代背景下,锂硫电池因其具有高比容量、高比能量以及原料廉价易得等优点,成为电池研究中的热点.锂硫电池的发展仍存在较多障碍,例如正极材料导电性能差、多硫化物存在穿梭效应以及在充放电过程中电极体积发生变化等,为了解决这些问题,研究者们将金属有机骨架化合物及其衍生物应用到锂硫电池中.综述了近几年金属有机骨架化合物及其衍生物在锂硫电池中的应用研究进展,重点讨论了其在正极材料中的应用.     

四吡咯基有机多孔材料的制备及在电池中性能研究进展

基于四吡咯化合物的有机多孔材料，具有可调的孔隙度、可修饰骨架、均匀的活性位点等优点。由于其电子结构可控优势，四吡咯基有机多孔材料在各种电化学储能器件的电子/离子存储和传输方面的性能引起了广泛关注。对四吡咯基有机多孔材料的分类及其制备方法进行了总结，并对其在提升电池电化学性能方面的应用进行了综述。     

人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究

锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04 V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860 mAh·g~(-1)),是理想的锂二次电池负极材料。然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾。因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能。人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极。本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合。     

人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究EI北大核心CSCD

锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾.因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能.人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极.本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合.     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

基于三维芳纶纳米纤维骨架的柔性高压复合电解质膜及其固态锂金属电池

聚合物电解质在锂金属电池中的应用受限于锂枝晶生长、电化学不稳定性及较低的离子电导率.为解决这些问题,本文通过向三维多孔芳纶纳米纤维(ANF)中填充聚环氧乙烷(PEO)-双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)电解质,制备了基于三维芳纶纳米纤维网络骨架的柔性ANF/PEO-LiTFSI复合电解质薄膜.由于其独特的构造及离子在三维ANF/PEO-LiTFSI界面中的连续输运,该复合电解质膜具有比PEO-LiTFSI电解质膜更高的力学强度(10.0 MPa)、热稳定性、电化学稳定性(60℃下达4.6 V)和离子电导率,以及较强的抑制锂枝晶能力.基于该复合电解质的固态LiFePO4/Li电池表现出优异的循环性能(在0.4 C下充放电百次后的容量达130 mA h g-1、保持率为93%).该研究提供了一种基于三维骨架设计和制备高性能电解质的有效方法,有望应用于固态锂金属电池.     

有机电解液在钠离子电池中的研究进展

随着对大型储能电池的需求逐渐增加,钠离子电池由于其资源丰富,价格低廉且与锂性质相似等优点而被广泛关注。在钠离子电池的关键材料选择中,钠离子电池的电化学性能和安全性同时受电解液的影响,这不仅决定了电池的电化学窗口和能量密度,而且还控制着电极/电解液界面的性质。本文首先综述了钠离子电池电解质的基本要求、主要分类,重点讨论了对钠离子电池电解质的选择性要求及不同钠盐的物化性能和对固体电解质界面的影响;其次针对不同溶剂和材料的兼容性以及材料在不同溶剂体系中的储能机制等,分别对材料在醚类和酯类电解液中获得的固体电解质界面特点、倍率性能、循环性能等展开分析。最后指出钠离子电池电解质未来在与材料的匹配、关键性表征方法等方面的发展路线。     

无机固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)的研究进展

目前,采用固体电解质代替传统电解液发展新型全固态锂离子电池,已成为解决电池安全问题、提高电池储能密度的一项重要的技术方法。固体电解质材料作为全固态锂电池的核心,它的性能很大程度上决定了电池的各项性能指标。迄今被研究过的无机固体电解质材料有很多,包括NASICON型、LISICON型、钙钛矿型和石榴石型等晶态固体电解质,和氧化物及硫化物等玻璃态固体电解质,其中石榴石型结构的Li_7La_3Zr_2O_(12)材料具有优异的综合电化学性能,使其更具实际应用潜力和研究价值。实验与理论计算结果表明该材料具有较高的锂离子电导率(10~(-4)～10~(-3)S·cm~(-1)),能与负极金属锂及大部分正极材料稳定接触,电化学窗口高达6 V。根据近年来国内外在该类材料上的研究现状,主要从Li7La3Zr2O12的晶体结构特征、制备方法及掺杂改性等方面进行了详细介绍,最后阐述了Li_7La_3Zr_2O_(12)固态电解质材料在全固态锂电池中的发展前景及面临的挑战。     

固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质

固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势, 可制备各种形状的固态锂电池, 杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料, 用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide), PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用, 可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25 ℃, 3.0×10 ^-5S/cm; 60 ℃, 5.8×10 ^-4 S/cm), 并将锂离子迁移数提高至0.36, 电化学窗口拓宽至4.9 V。此外, 制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性, 对称电池在60 ℃、0.15 mA·cm ^-2电流密度下可稳定循环1000 h, 锂电池的电化学性能得到显著改善。     

金属-有机骨架化合物在电化学中的应用研究进展

近年来,能源问题愈演愈烈,金属-有机骨架化合物(MOFs)在电化学中的应用逐渐成为人们关注的焦点。综述了近年来金属-有机骨架化合物在可充电电池、燃料电池、超级电容器、电化学传感器等电化学领域中的应用研究进展,提供了未来在电化学领域研究的应用前景与展望。     

离子液体在电池中的研究与应用新进展

离子液体由于具有热稳定性好、不挥发、电导率高、不燃烧、电化学窗口宽等特点,其作为新一代功能电解质材料在电池体系中的应用成为当前研究的热点。综述了近几年国内外离子液体电化学性能的研究进展,并结合离子液体在电池领域的应用,叙述了离子液体作为电池新型绿色材料的最新研究进展。     

石榴石型固体电解质Li7La3Zr2O12的掺杂改性及应用研究进展

使用固体电解质的固态锂电池在安全性和循环性等方面具有明显优势,已成为锂电池的重要研究方向。固体电解质类型众多,其中石榴石型固体电解质锆酸镧锂(Li_7La_3Zr_2O_(12))具有与金属锂接触稳定、电化学性能稳定等特点,在固态锂电池领域具有潜在的研究价值。综述了固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)的掺杂改性,如Li位、La位、Zr位以及双位的掺杂改性,介绍了Li_7La_3Zr_2O_(12)在锂硫电池中的应用,指出了该材料面临的挑战并对其发展前景进行了展望。     

固态光电化学电池可以提供更高的效率

美国航空航天局喷气推进实验室的研究人员建议采用固态光电化学电池将太阳能转换成电能,其转换效率比现有电池更高。这种固态光电化学电池制备方法为将活性颗粒的纳米复合物用有机粘合剂层压在柔性聚合物衬底上。电池由一染料敏化半导体电极、质子传导固体电解质和一固体质子插入式反电极构成。     

锂离子电池电解质的最新研究进展

综述了近几年来电解质（即液态电解质和固态电解质）的研究进展，主要是介绍如何提高液态电解质的性能和固态电解质的性能。对液态电解质主要是电化学稳定性的提高，而对固态电解质则包括对离子电导率、电化学稳定、机械性能等的提高。虽然在锂离子电池中，对电池性能起决定作用的是电极材料，但只有对正、负极匹配合适的和性能好的电解质才能达到对锂离子电池性能的优化和提高。因而电解质性能的好坏对锂离子电池的性能有重要的影响。     

金属氰胺化合物的结构、合成及电化学储能应用

金属氰胺化合物M_x(NCN)_y作为类氧硫族化合物, 是一类新兴的无机功能材料。准线性[NCN]^2-阴离子赋予其空旷和具有孔道的晶体结构、独特的电子结构和新奇的物化性质, 金属氰胺化合物在固态发光、光/电催化及电化学储能等诸多领域展现出应用前景, 近年来逐渐成为研究热点。本文简要回顾了金属氰胺化合物的研究历史, 概述了金属氰胺化合物的晶体结构及物化性质, 总结了常见合成方法及策略, 探讨了金属氰胺化合物在电化学储能领域的应用, 重点论述了其作为锂钠离子电池新型负极材料的电化学性能及存储机制。     

MOFs在废水处理中的应用

金属有机框架(MOFs)化合物作为一类新型固体多孔材料,在催化、传感及气体分子的吸附和分离等方面的应用报道较多,但在液体中的应用由于水稳定性不好研究较少。综述了不同种类的金属有机聚合物在污水处理中的应用。