铌基低温电池关键材料研究进展 被引量：1

1

作者 戴雪娇 闫婕 +6 位作者 王管 董浩天 蒋丹枫 魏泽威 孟凡星 刘松涛 张海涛 《储能科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期311-324,共14页

社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其... 社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其低温性能的因素,从电极材料和电解液两个方面总结了改善锂离子电池低温性能的方法。电极材料方面主要介绍了铌基材料的晶体结构和电化学性质、烧结对于铌基材料结构及性能的影响、铌基材料的修饰改性研究以及含铌氧化物低温电化学性能,结果说明了铌基材料独特的赝电容结构能促进离子和电子传导,异质原子的掺杂及其他材料的复合能够使其结构更加稳定,带隙变窄,载流子密度增加,使倍率性能得到提高,从而提高了材料的低温性能;电解液方面从溶剂、添加剂以及锂盐三方面介绍了匹配铌基负极的低温电解液的研究进展,提出采用多元溶剂体系与多种添加剂协同作用可以改善电解液对锂离子电池低温性能的影响,并且大部分线性羧酸酯类溶剂熔、沸点较低,蒸气压较大,能有效改善电池的低温性能。本综述可为设计在低温下具有优异性能的锂离子电池负极材料提供指导。 展开更多

关键词 锂离子电池 铌基材料 低温性能 钛铌氧化物 低温电解液

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退役石墨负极粉除杂及修复再生研究进展

2

作者 申长洁 李晶晶 +4 位作者 姜海迪 张玉强 达昊然 闫婕 张海涛 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3796-3810,共15页

动力电池的服役年限通常为5~8年,达到使用寿命后需进行循环再生。退役电池中富含大量的能源金属和战略元素;其中,负极石墨属于战略矿产元素,在锂离子电池中质量占比达12%~21%,如若不进行妥善处理将造成资源浪费并对环境治理造成压力。... 动力电池的服役年限通常为5~8年,达到使用寿命后需进行循环再生。退役电池中富含大量的能源金属和战略元素;其中,负极石墨属于战略矿产元素,在锂离子电池中质量占比达12%~21%,如若不进行妥善处理将造成资源浪费并对环境治理造成压力。本文通过对近期相关文献进行分析,从退役石墨失效机制、除杂方法及修复再生等环节归纳了退役石墨负极粉再利用研究进展。首先从SEI增厚失效、表面枝晶、活性颗粒破裂、集流体腐蚀四个方面系统分析了退役石墨失效机制;其次重点介绍了退役石墨杂质元素高效脱出方法,包括酸碱处理法、低共溶剂浸出法、电解法等;最后从碳材料包覆修复、金属氧化物包覆修复及表面人工界面膜构筑等方面着重阐述了退役石墨修复再利用策略;并对退役石墨发展方向和应用前景进行展望,提出未来退役石墨再生将朝着高值化、低能耗、可持续的方向发展。本文有望为退役动力电池石墨负极资源化利用构筑坚实的理论基础并提供极具价值的选择依据。 展开更多

关键词 退役锂电池 石墨负极 回收处理 资源化利用

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锂电池极片微结构优化及可控制备技术进展 被引量：8

3

作者 巫湘坤 詹秋设 +1 位作者 张兰 张锁江 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1076-1092,共17页

锂离子电池是应用最广泛的电化学储能器件,目前,经济的快速发展对其提出了更高的要求。电极微观结构对电池性能影响显著,电极微结构精细设计及可控制备成为锂离子电池领域的研究热点之一。本文结合锂离子电池最新发展趋势,总结了锂离子... 锂离子电池是应用最广泛的电化学储能器件,目前,经济的快速发展对其提出了更高的要求。电极微观结构对电池性能影响显著,电极微结构精细设计及可控制备成为锂离子电池领域的研究热点之一。本文结合锂离子电池最新发展趋势,总结了锂离子电池电极反应基本过程及电极微结构的表征技术,然后概述了近几年电极微观结构的设计与优化,并分析了电极微结构的关键特征。基于理想的电极结构,综述了电极可控制备技术的最新进展。 展开更多

关键词 锂电池 微观结构 制备技术

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生物质基碳纤维的研究现状及发展趋势 被引量：6

4

作者 周乐 聂毅 +1 位作者 杜俊涛 王斌琦 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期7-10,共4页

碳纤维性能优异,应用广泛,目前市场上的碳纤维主要是来源于石油和煤炭的聚丙烯腈基和沥青基碳纤维。近年来,随着石油和煤炭等不可再生资源的消耗,探索和发展生物质基碳纤维再次兴起,针对纤维素和木质素两种生物质基碳纤维前驱体原料,综... 碳纤维性能优异,应用广泛,目前市场上的碳纤维主要是来源于石油和煤炭的聚丙烯腈基和沥青基碳纤维。近年来,随着石油和煤炭等不可再生资源的消耗,探索和发展生物质基碳纤维再次兴起,针对纤维素和木质素两种生物质基碳纤维前驱体原料,综述了粘胶基、Lyocell基、Ioncell基三种纤维素基碳纤维的研究现状,同时对木质素基碳纤维干喷湿纺碳化和熔融纺丝两种工艺做了简单介绍。最后,对生物质基碳纤维未来的研究重点和发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 碳纤维 生物质 纤维素 木质素

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咪唑类离子液体与酪氨酸相互作用及机理的密度泛函理论研究 被引量：3

5

作者 吴智伟 丁伟璐 +2 位作者 张雅琴 王艳磊 何宏艳 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第10期57-66,共10页

离子液体的物理化学性质稳定且结构可调,被认为是潜在的新一代绿色高效生物分子溶剂。本文通过密度泛函理论研究了系列咪唑基离子液体与两性离子型氨基酸(酪氨酸)的相互作用及机理。利用对称微扰理论(SAPT)、分子中的原子理论(AIM)及约... 离子液体的物理化学性质稳定且结构可调,被认为是潜在的新一代绿色高效生物分子溶剂。本文通过密度泛函理论研究了系列咪唑基离子液体与两性离子型氨基酸(酪氨酸)的相互作用及机理。利用对称微扰理论(SAPT)、分子中的原子理论(AIM)及约化密度梯度函数(RDG),分析了氢键作用、静电力、诱导力和色散力对离子液体-氨基酸体系相互作用的贡献。计算结果表明静电作用对于阴、阳离子与酪氨酸的相互作用占主导地位。对于系列阳离子而言,具有不同的甲基取代位点和烷基侧链长度对不同的相互作用模式会产生显著影响。其中,当甲基位于咪唑环的C2位点时,诱导力与色散力占比差别较小;当甲基取代位于咪唑环的N3位点时,诱导力与色散力占比差别较大。产生这一差异的原因在于当甲基位于C2位时,氢键、咪唑环与苯环之间的π^(+)–π作用为主要作用模式,而甲基取代位为N3位时,氢键和烷基链与苯环之间的C_(Alkyl)―H…π作用则成为主导。进一步获得离子对-酪氨酸的相互作用能变化趋势与阳离子-酪氨酸的变化趋势一致,阴阳离子的共同作用使其与酪氨酸结合更稳定。该研究结果阐明了离子液体中阳离子氢键位点及侧链长度差异对于离子液体-酪氨酸体系的相互作用模式的影响机制,为高效分离氨基酸的功能性离子液体的设计和筛选提供了新思路。 展开更多

关键词 离子液体 两性离子型氨基酸 相互作用机理 氢键作用 范德华相互作用

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层层自组装技术在智能表面材料中的应用进展

6

作者 张蕊 马孝坤 赵炜珍 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期29-33,38,共6页

层层自组装作为一种纳米表面图案化技术,具有操作过程简单、实施成本低、结构动态可控、适用材料广泛等特点,其中动态可控表面微结构赋予了材料独特的理化性能,是智能材料领域研究的热点。该技术在生物医药、传感器、信息存储、膜分离... 层层自组装作为一种纳米表面图案化技术,具有操作过程简单、实施成本低、结构动态可控、适用材料广泛等特点,其中动态可控表面微结构赋予了材料独特的理化性能,是智能材料领域研究的热点。该技术在生物医药、传感器、信息存储、膜分离等领域具有广阔的应用前景。综述了基于层层自组装技术的智能表面材料及其在不同领域的应用进展,并对其发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 层层自组装 刺激响应 智能表面材料

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高韧性高导电PTFE基干法自支撑膜技术研究

7

作者 高桂红 李珅珅 +3 位作者 张薇 梁圣杰 韩甜 巫湘坤 《储能科学与技术》 2025年第5期1850-1857,共8页

基于聚四氟乙烯可纤维化的特性,先将原材料预纤维化形成均匀的混合物后经热辊压的方法制备了干法自支撑膜。通过此方法制备的干法膜片厚度达到120~200μm,负载量达到36~60 mg/cm^(2),面载量7.26~12.11 mAh/cm^(2),是目前商业化湿法电极... 基于聚四氟乙烯可纤维化的特性,先将原材料预纤维化形成均匀的混合物后经热辊压的方法制备了干法自支撑膜。通过此方法制备的干法膜片厚度达到120~200μm,负载量达到36~60 mg/cm^(2),面载量7.26~12.11 mAh/cm^(2),是目前商业化湿法电极面载量的2~4倍;膜片的表面、截面扫描电镜显示原颗粒状的聚四氟乙烯黏结剂在混合和热压过程被充分地纤维化,制备过程中形成的纳米纤维状黏结剂在电极膜中均匀分布,聚四氟乙烯纤维丝、导电剂广泛地围绕在活性颗粒的周围,并在膜片内形成充裕的“3D”网状结构;膜片具有良好的亲液性能,测量的光学接触角介于97°~112°;此膜电极片具有较强的力学性能,最大拉断力为2.64MPa,膜片伸长率高达34.64%,较好的力学性能完全可以应用于卷绕等工序中保持膜片的完整性;膜片具有低至13.58mΩ·cm的电子电阻率;200μm的超厚电极0.05C充放电的首次充放电效率为87.51%,放电比容量为209.60mAh/g,1C倍率下放电克容量最高为160 mAh/g。通过本研究,认为聚四氟乙烯纤维化技术推进低成本规模化电极制备技术是可行的,为能源的高效利用提供了可靠的解决方案。 展开更多

关键词 干法技术 自支撑膜 聚四氟乙烯 高韧性 高导电

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高能量长续航无人机电池的开发及制备

8

作者 巩文豪 李蒙 +2 位作者 张涛 张若涛 刘艳侠 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2550-2558,共9页

以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片。负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片。通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯。采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶... 以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片。负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片。通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯。采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶梯式充电电流方式化成的电池,循环500周后容量保持率高达95.3%。最终制备的单体电池在常温2 C放电条件下表现出优异的电化学性能,放电容量为23 Ah,能量密度达到269 Wh/kg。在常温1 C/2 C循环1000次后,电池容量保持率达到88.3%。单体电池在高温柜放置7天后,电池的容量保持率达到95.7%,容量恢复率为97.4%。该电池还具有优异的放电倍率性能,以1 C放电容量为基准值,10 C的放电容量比达到了83.3%。按照国家标准,电池还顺利通过了严格的加热和外短路安全要求测试。此外,通过选用一致性更高的6块单体电池以串联的方式进行组装,成功制备出了无人机电池组。该电池组尺寸为81 mm×183 mm×71 mm,重量为1902 g,2 C放电能量密度为240 Wh/kg,可满足不同倍率下放电,使之能够在多种复杂工作条件下为无人机提供可靠的动力支持。 展开更多

关键词 无人机 锂离子电池 高能量 电池组

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钛铝危废的资源化利用和无害化处理进展 被引量：5

9

作者 王伟菁 齐涛 +5 位作者 李永利 郭强 刘亚辉 孟凡成 田登超 付明波 《矿产保护与利用》 2019年第3期28-36,共9页

鉴于我国含钛和含铝危废引起的严重环境污染潜在风险和有价元素资源浪费等弊端,以硫酸法钛白粉行业产生的酸解废渣和铝冶炼过程产生的铝灰为典型代表,回顾了国内外近年来在钛铝危废资源利用和无害化方面取得的主要进展和成就。主要结论... 鉴于我国含钛和含铝危废引起的严重环境污染潜在风险和有价元素资源浪费等弊端,以硫酸法钛白粉行业产生的酸解废渣和铝冶炼过程产生的铝灰为典型代表,回顾了国内外近年来在钛铝危废资源利用和无害化方面取得的主要进展和成就。主要结论如下:(1)旋流器分离法和磁选法,是目前钛白行业处理酸解废渣应用最广的两种方法,但仍存在TiO2回收率不高和回收产品中TiO2品位低等问题;碱法虽解决了上述问题,实现了高效回收利用酸解废渣中钛资源,但其经济性差、规模小的现状有待进一步升级。(2)铝灰处理的研究繁多,主要集中在资源化利用方面,而其无害化处理才是彻底解决铝灰危废的根本手段,进一步制定铝灰的毒性检测标准和环境风险评估,加强对铝灰中氟和氮等元素的监测和无害化管理,实现铝灰资源化与无害化技术的推广是未来研究的方向。 展开更多

关键词 钛白 酸解废渣 铝灰 危废 资源化 无害化

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废旧电池电解液回收及高值化利用研发进展 被引量：8

10

作者 张群斌 董陶 +2 位作者 李晶晶 刘艳侠 张海涛 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2798-2810,共13页

随着技术进步和规模生产效应的呈现,锂离子电池成本快速下降,促使其在诸多领域获得广泛的应用。锂离子电池富含能源金属和战略元素,其使用寿命一般为6~8年,如不对退役后的锂电池进行妥善回收处理,将造成巨大资源浪费和严重环境污染。科... 随着技术进步和规模生产效应的呈现,锂离子电池成本快速下降,促使其在诸多领域获得广泛的应用。锂离子电池富含能源金属和战略元素,其使用寿命一般为6~8年,如不对退役后的锂电池进行妥善回收处理,将造成巨大资源浪费和严重环境污染。科研人员已对富含有价金属元素的正极材料的回收开展了相对较多的研究。作为电池四大关键材料之一,电解液富含碳酸酯溶剂和六氟磷酸锂(LiPF_(6)),如能将其回收并转化为高值产品将具有重大环保意义及经济效益。本文归纳了已报道的电解液回收技术和工艺,以便有效推动该领域的健康发展,并对其面临的挑战及未来发展趋势进行分析和展望。 展开更多

关键词 废旧锂离子电池 电解液 有机溶剂 六氟磷酸锂 循环再生

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联环丁烷及其甲基衍生物的设计和性质模拟 被引量：2

11

作者 王清晨 夏洋峰 +3 位作者 刘龙 张延强 陈磊 杨文芳 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期634-640,共7页

为获得高能量密度液体推进剂燃料,提升运载火箭的有效载荷,设计了20种不同甲基取代的联环丁烷衍生物,理论计算研究了联环丁烷及其甲基衍生物结构对性能的影响规律。研究结果表明:随甲基取代基数量的增多,联环丁烷衍生物的生成焓和比冲... 为获得高能量密度液体推进剂燃料,提升运载火箭的有效载荷,设计了20种不同甲基取代的联环丁烷衍生物,理论计算研究了联环丁烷及其甲基衍生物结构对性能的影响规律。研究结果表明:随甲基取代基数量的增多,联环丁烷衍生物的生成焓和比冲均呈现减小的趋势;当取代基为对位取代时其分子稳定性最好,生成焓和比冲值较大,而邻位状态取代时联环丁烷衍生物的生成焓和比冲值相对较低;在设计的化合物中,联环丁烷是比冲最高的物质,当联环丁烷与液氧的混合比为28.5∶71.5,0.1 MPa环境压力下,比冲可达304.52 s,燃烧产物主要组成为CO(34.64%)、CO_(2)(13.89%)、H_(2)O(29.54%)。联环丁烷衍生物的综合性能优于火箭煤油,具有作为高能推进剂的潜力,本研究为高能燃料的设计提供了理论支撑。 展开更多

关键词 量子化学 比冲 碳氢燃料 联环丁烷 生成焓 燃烧产物

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中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展 被引量：6

12

作者 杜俊涛 聂毅 +6 位作者 吕家贺 马江凯 郏慧娜 张敏鑫 孙一凯 郑双双 白璐 《洁净煤技术》 CAS 2020年第1期129-138,共10页

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料... 中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。 展开更多

关键词 中间相炭微球 锂离子电池 负极材料 复合材料

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颗粒级配对锂浆料电池性能的影响 被引量：1

13

作者 高桂红 李珅珅 +2 位作者 刘福园 巫湘坤 刘艳侠 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期329-338,共10页

利用大小颗粒之间的填充效应,本文设计了2种粒径的活性颗粒组成7种级配体系,并系统研究了其浆料的性能。借助激光粒度仪、电导率仪、比表面测试仪、扫描电子显微镜、沉降测试和电化学测试等手段分析了样品粒度分布、比表面积、颗粒形貌... 利用大小颗粒之间的填充效应,本文设计了2种粒径的活性颗粒组成7种级配体系,并系统研究了其浆料的性能。借助激光粒度仪、电导率仪、比表面测试仪、扫描电子显微镜、沉降测试和电化学测试等手段分析了样品粒度分布、比表面积、颗粒形貌、浆料的电导率、沉降率、电化学阻抗谱和充放电性能。结果表明,所有级配粒径分布均呈单峰接近正态分布;级配颗粒属于大孔或者无孔材料;小颗粒是典型的单晶结构,大颗粒由球形大颗粒构成,3∶7和0∶10样品扫描电子显微镜图显示大粒径周围被小粒径和导电剂包围着,形成了完整连续的三维导电网络;大颗粒组成的浆料电导率为41.80 mS/cm,小颗粒组成的浆料电导率高达123.39 mS/cm;3∶7样品浆料的沉降率和沉降速率最小,颗粒级配更接近Fuller最密充填粒度分布经验曲线;3∶7和5∶5样品0.1 C的放电比容量分别达到194.88 mAh/g和187.38 mAh/g,实际比容量发挥分别高于商业典型值10%、5%以上,首次充放电效率高达90.54%、87.96%。此外,3∶7样品电池还表现出最优异的循环性能,经循环250次后,容量保持率为83.63%。总之,级配为3∶7样品的颗粒填充效应得到充分发挥,表现出最优异的性能。本文提供了最佳比例的颗粒级配设计比,为优异性能的颗粒级配提供重要参考。 展开更多

关键词 粒径级配 锂浆料 电池 富勒级配曲线

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二元导电剂对锂浆料电池性能的影响 被引量：1

14

作者 高桂红 刘福园 +2 位作者 李珅珅 巫湘坤 刘艳侠 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3299-3306,共8页

电子传导是以悬浮液为电极的锂浆料电池性能受限的关键因素之一,本工作以碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Gen)新型导电剂与科琴黑(KB)、卡博特炭黑(Cabot)传统导电剂不同比例混配成二元导电剂,通过电子扫描显微镜观察、浆料的沉降率、电导率、... 电子传导是以悬浮液为电极的锂浆料电池性能受限的关键因素之一,本工作以碳纳米管(CNTs)、石墨烯(Gen)新型导电剂与科琴黑(KB)、卡博特炭黑(Cabot)传统导电剂不同比例混配成二元导电剂,通过电子扫描显微镜观察、浆料的沉降率、电导率、电化学阻抗谱、电化学性能测试等方法研究了二元复合导电剂对锂浆料电池性能的影响。研究结果表明:CNTs缠绕在活性颗粒的表面形成较多的导电位点,炭黑又围绕在活性颗粒及CNTs周围形成覆盖面更广导电路径,炭黑还附着在Gen表面,提高其垂直方向的导电能力,但Gen具有团聚、分散不均匀的现象;含Gen的浆料起始沉降速度低,且吸液保液能力好,沉降率长期稳定在3.10%;复合导电剂1%Cabot+0.3%CNTs的浆料电导率高达124.75 mS/cm,半电池的电化学转移阻抗仅有42Ω,其放电比容量为171.06 mAh/g,首次充放电效率高达86.01%,循环230次后容量保持率仍有92.78%。 展开更多

关键词 二元 复合导电剂 锂浆料电池 电性能

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多三元环季铵自燃离子液体的合成及性能

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作者 蒋章 姚远 +3 位作者 刘雪 刘龙 焦念明 张延强 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期870-879,共10页

以三元碳环作为张力能结构单元,合成了基于N,N‑(二环丙基甲基)环丙胺为阳离子,二氰胺根和氰基硼氢根为阴离子的系列离子液体。采用核磁(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨率质谱(HRMS)等表征方法,确认了所得离子液体的结构,并对其物化性质(如... 以三元碳环作为张力能结构单元,合成了基于N,N‑(二环丙基甲基)环丙胺为阳离子,二氰胺根和氰基硼氢根为阴离子的系列离子液体。采用核磁(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨率质谱(HRMS)等表征方法,确认了所得离子液体的结构,并对其物化性质(如熔点、热分解温度、密度、粘度、生成焓、比冲和点火延迟时间)进行了测定或计算。结果表明:设计合成的10种离子液体均能与白烟硝酸(WFNA)发生自燃,氰基硼氢类离子液体与相应的二氰胺类离子液体相比,点火延迟时间更短。张力环结构的引入可提高离子液体生成焓(0.87~1.96 kJ∙g^(-1)),三元环结构紧凑的堆积有利于提高离子液体密度(1.01~1.18 g∙cm^(-3)),张力环基自燃离子液体表现出更高的密度比冲(436.7~454.4 s·g·cm^(-3))。分子结构中引入张力环基团为提高自燃离子液体的能量密度提供了新的思路。 展开更多

关键词 离子液体 自燃 能量密度 张力环 推进剂

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碳还原法制备棒状硅基材料及其在锂浆料电池中的应用

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作者 阮晶晶 刘福园 +2 位作者 李珅珅 高桂红 刘艳侠 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1051-1058,共8页

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为结构导向剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,柠檬酸为碳源,采用水热法得到凝胶状二氧化硅/碳前驱体,采用旋转蒸发方式去除溶剂,通过高温热处理,得到棒状硅氧基碳负极活性材料,提高浆料... 以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为结构导向剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,柠檬酸为碳源,采用水热法得到凝胶状二氧化硅/碳前驱体,采用旋转蒸发方式去除溶剂,通过高温热处理,得到棒状硅氧基碳负极活性材料,提高浆料体系无紧密束缚环境下硅碳材料的性能。借助X射线衍射(XRD)仪、无机元素分析(EA)仪、比表面积及孔隙度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对棒状硅基材料进行结构和形貌表征。结果表明,合成的棒状硅基材料首尾相连,形成莲藕链束,长度约为1~3μm,直径约为200 nm,孔径为6.9 nm,比表面积为282 m^(2)/g。与管长>5μm,比表面积900 m^(2)/g,直径1~2 nm的单壁碳纳米管导电剂在电解液体系中形成长程、短程互补的多级网络,加上大量介孔的存在,有利于保持浆料悬浮稳定性。用世伟洛克电池进行电化学性能测试,电化学测试结果表明首次放电比容量为1300 mAh/g,充电比容量为726 mAh/g,首效为55.8%,在0.05 C下,循环50次充电比容量从726 mAh/g变为557 mAh/g,比容量保持率为76.7%。本工作在用P123为结构导向剂制备二氧化硅的过程中,引入碳源,得到同时具有碳包覆和碳还原二氧化硅的硅基材料,避免使用镁热还原二氧化硅,再碳包覆带来的复杂工艺流程。 展开更多

关键词 锂浆料电池 负极材料 棒状硅基材料 碳源

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双添加剂协同提升钠离子电池循环稳定性

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作者 刘德帅 朱慧琴 +4 位作者 孙睿浩 李蒙 巩文豪 李晓辉 钱伟伟 《储能科学与技术》 2025年第5期1858-1865,共8页

电解液不仅影响离子传递过程,还参与电极/电解液界面膜的形成,对电池的循环稳定性起着重要作用,其中,电解液添加剂是参与电极/电解液界面构筑的主要成分。相较于锂离子电池,钠离子电池电解液及其添加剂的研究仍存在许多问题。本文通过... 电解液不仅影响离子传递过程,还参与电极/电解液界面膜的形成,对电池的循环稳定性起着重要作用,其中,电解液添加剂是参与电极/电解液界面构筑的主要成分。相较于锂离子电池,钠离子电池电解液及其添加剂的研究仍存在许多问题。本文通过对电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和1,3-丙烷磺酸内酯(PS)的深入研究,分析了不同添加剂组成的电解液对电池性能的影响。研究发现,含有FEC+PS双添加剂电解液的软包电池1 C循环600周后的容量保持率高达85.1%,其循环性能明显优于不使用任何添加剂或单独加FEC添加剂的电池,有效提升了NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(NFM)||硬碳(HC)软包电池的循环性能。通过电极界面分析发现,FEC-PS双添加剂衍生的含有烷基磺酸钠(ROSO_(2)Na)和氟化钠(NaF)的CEI/SEI膜,具有较高的机械强度和良好的柔韧性,极大提升了电极/电解液界面的稳定性,有效抑制了循环过程中NFM正极过渡金属溶出和HC负极析钠,同时缓解了软包电池产气的问题。本研究在软包电池的基础上调控添加剂组成,优化电极/电解液界面组分,改善了电池界面稳定性和循环性能,为开发高性能钠离子电池电解液提供了理论及技术支撑。 展开更多

关键词 钠离子电池 软包电池 电解液添加剂 电极/电解液界面

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