生物模板法合成锂离子电池电极材料研究进展

锂离子电池是一类极具潜力的新型二次化学储能器件,被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具和智能电网等领域。高性能电极材料的设计和合成是获得高能量密度、长循环寿命、高安全性锂离子电池的关键。文章针对锂离子电池电极材料存在制备工艺复杂、结构难以控制、活性物质利用率低、循环稳定性和倍率性能差等问题,从生物资源高效利用角度出发,结合生物材料尺寸均匀、形态多变、结构精密、环境友好等优点,综述了生物模板法合成锂离子电池电极材料的研究进展,并对该领域的发展方向进行了展望。     

椰壳活性炭孔结构对Li-S电池性能的影响

以椰壳为原料,采用化学活化法制备不同比表面积和孔结构的活性炭,通过改变制备工艺参数来调节活性炭的比表面积和孔结构。将活性炭负载60%(质量分数)硫后,作为锂硫电池的正极材料,研究活性炭孔结构对锂硫电池性能的影响。结果表明:随着活性炭比表面积的增加,中孔比例增加,锂硫电池比容量逐步提高。其中,当活化剂与炭化料的质量比为4时,活性炭的比表面积达到2900m2/g,中孔率达到15.36%。在电流密度为200mA/g时,首次放电比容量高达1294.5mAh/g,循环100次后的可逆比容量仍然高达809.3mAh/g。     

温度对燃烧包覆LiMn2O4/ZnO及其电性能的影响

通过葡萄糖辅助低温燃烧制备ZnO包覆型LiMn2O4,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电测试等手段,研究了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明所有产物均为单相尖晶石型LiMn2O4结构。SEM结果表明产物的颗粒尺寸随温度的升高而增大。电化学性能测试表明400℃和500℃制备的LiMn2O4/ZnO具有相对优异的电化学性能,室温1C条件下首次放电比容量分别为119.3mAh/g、116.3mAh/g,循环100次后容量保持率分别85.6%、87.8%。尖晶石LiMn2O4电极的阻抗谱特征与温度有关,电池的电化学性能主要受电荷转移电阻(Rct)影响。     

铝基合金水解制氢的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,也是一种重要的轻金属。由于其活泼的化学性质和较高的能量密度,铝作为一种新型能源材料正日益受到人们的关注。综述了国内外铝基合金水解制氢的研究进展,在对比分析各种铝基合金水解制氢性能以及成本等基础上,提出了铝基合金水解制氢的发展方向。     

CuInS2量子点敏化太阳能电池材料的研究进展

CuInS_2量子点因低毒、良好的光电性能和热电稳定性而成为量子点敏化太阳能电池(QDSSC)极具前景的量子点敏化剂。首先简单介绍了CuInS_2量子点材料的光电性质和QDSSC中CuInS_2量子点的合成,然后重点总结了CuInS_2量子点敏化电极的制备及各电池材料对QDSSC性能的影响,最后指出了该电池目前存在的问题以及对未来的展望。     

连接SiCp/6063Al复合材料的Al-Si-Cu-Ce-Ti箔状钎料制备及其性能研究

采用快凝甩带技术制备了6组不同Ti含量的(Al-10Si-20Cu-0.05Ce)-xTi急冷箔状钎料,并对SiCp/6063Al复合材料进行真空钎焊,然后对钎料及接头的显微组织和性能进行分析。结果表明,急冷箔较常规铸态钎料的组织细小、均匀;固、液相线降低,熔化区间变窄;随着Ti含量的增加,急冷箔中片状Al-Si-Ti金属间化合物相增多,导致钎料脆性增加;6组钎料在复合材料上润湿性较差,但在6063Al合金上润湿性良好。在580℃钎焊温度、保温30min条件下,采用1%Ti含量急冷箔状钎料成功连接了SiCp/6063Al复合材料,钎焊接头组织致密、完整,急冷箔状钎料与6063Al合金基体连接界面可进行充分的冶金结合,且接头剪切强度达到104.9 MPa;钎焊前采用夹具增加接头压力可显著提高接头的连接质量。     

泡沫铝材料电磁屏蔽效能的优化研究

选取渗流法制备的泡沫铝材料,测试其内部连通性、表面结构和孔径对其电磁屏蔽效能的影响。结果表明:小孔径泡沫铝材料具有较高的屏蔽效能,平均孔径为0.3mm的泡沫铝的屏蔽幅值在70~110dB之间;增大泡沫铝的表面反射面积可以提高材料对低频电磁波(f1000 MHz)的屏蔽效能;提高泡沫铝的内部连通性可以提高材料对中频电磁波(1000 MHzf2000 MHz)的屏蔽效能。     

K_2CO_3添加对提高Si/C负极电化学性能的作用

本文研究了Si/C锂离子电池负极材料中K_2CO_3的添加对提高电极电化学性能的作用及其作用机理。采用恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)研究了不同K_2CO_3添加量对Si/C负极电化学性能的影响;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法分析了K_2CO_3添加对Si/C负极在循环过程中结构和成分变化的影响。研究结果表明,加入K_2CO_3后,由于电极在循环过程中结构稳定性增强以及电极的固体电解质界面(SEI)膜阻抗和电荷转移阻抗减少,使Si/C负极的循环稳定性和倍率性能得到明显提高。     

微镁处理对铸态低碳钢中夹杂物和组织的影响

在实验室条件下,对低碳钢进行微镁处理,以SEM-EDS和金相显微镜为表征手段,通过与空白样的对比,研究钢中夹杂物、组织的演变过程。结果表明:微镁处理使得夹杂物从Al_2O_3转变为Mg-Al-O复合夹杂物,并且其尺寸明显细化,密度显著增加。组织分析表明:Mg-Al复合夹杂物能够诱导晶内针状铁素体形核,并且在这些夹杂物附近的铁基体中存在贫锰区。理论分析认为这促进了晶内针状铁素体的形核,结晶核心起源于复合夹杂物中镁铝尖晶石的镁空位。     

预歧化处理的高性能锂离子电池SiO/C负极材料

以SiO和蔗糖为原料,SiO经高温歧化反应处理后,通过机械球磨、喷雾干燥、高温热解工艺制备出具有优异电化学性能的锂离子电池SiO/C负极材料。经XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM结构分析表明,歧化反应处理的片状SiO包含非晶态SiO和纳米晶相Si、SiO_2,蔗糖热解形成的无定形碳包覆在细片状SiO的表面,组成球形SiO/C颗粒。电化学测试结果表明,预歧化处理的SiO/C复合材料的首次放电容量为1 314.6mAh/g,首次库伦效率达到71%;100周循环后的放电容量为851.2mAh/g,容量保持率达到78.5%,循环稳定性远高于未经歧化处理的SiO/C复合材料。电化学性能的提高归因于SiO预歧化反应及热解碳包覆。