固态锂电池界面优化策略的研究进展

固态锂电池具有安全性好、能量密度高等优点,在新能源汽车和智能电子等领域具有广泛的应用前景。然而,由化学/电化学和物理因素引起的界面副反应与高界面阻抗问题制约了其进一步发展。先前的综述已对解决化学/电化学界面问题的方法有了相对全面的阐述,但并未细致讨论不同结构固态电池中物理界面的影响及应对策略。本文将简要介绍化学/电化学界面问题及其解决方案;重点按结构特点将固态锂电池分为三明治结构、粉末复合结构和3D一体化结构,细致地分析不同电池结构的物理界面特点与优化策略,并对各种策略的优缺点进行比较分析;最后,对固态锂电池电极/电解质界面的未来研究方向进行展望。

NiO纳米棒的制备及其室温下NO_x气敏性研究

在碱性条件下,以六水合氯化镍为基底,以尿素为沉淀剂,温度为180℃时,采用水热法制备了氢氧化镍中间体,将其进行焙烧得到氧化镍粉体。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的组成和形貌进行分析,本实验所制备的氧化镍呈一维棒状结构,纳米棒直径为100～400 nm,长度从几百个纳米到十几个微米。将Ni O材料组装成气敏元件,在室温下对NO_x进行气敏测试,结果表明,该材料在室温下对体积分数为9.7×10^(–5)的NO_x有良好的气敏响应,响应可达到1.20,响应时间为14.0 s,且有良好的选择性。

基于阵列电极的新型混合电容器

混合电容器由于兼具电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优势,成为当前储能领域的研究热点。然而,电池电极和电容电极之间容量和功率的不平衡严重限制了混合电容器的实际性能。因此,如何实现二者的有效匹配,优化器件性能是混合电容器实用化的关键。阵列电极的使用打破传统粉末电极中不导电粘结剂对电化学动力学的限制,其独特的结构为正负极的匹配提供了新策略。此专论结合新型储能器件的研究现状以及本课题组在混合电容器方面的探索,简单探讨了混合电容器的储能机理和阵列结构作为电极材料的优势,着重介绍了本课题组近年来在混合电容器领域的研究工作,针对存在的科学问题提出了相应的解决方案,阐明了阵列电极混合电容器在柔性/可穿戴电子器件等领域的应用前景,并展望了混合电容器在未来的发展方向和挑战。

一种面向实用化锂金属电池的保护层

Li metal batteries(LMBs)are regarded as promising future high-energy batteries,but their practical application under the conditions of high current density and large areal capacity is impeded by Li dendrite growth and low Coulombic efficiency(CE)[1–4].This is largely due to the structural heterogeneity and mechanical fragility of the native solid-electrolyte interphase(SEI)formed in situ on the Li metal surface,which cannot stabilize and protect the Li anode[5–7].

水系混合超级电容器先进电极材料与器件研究进展

使用有毒、易燃有机电解液的传统电化学储能器件存在较大的安全隐患.相比之下,新型水系混合超级电容器(AHSCs)具有更高的安全性和环境友好性.AHSCs作为水系电池和水系超级电容器之间的桥梁,能够结合电池电极高的比容量和电容电极大功率和长寿命的优点,有望与电池系统结合使用或者完全替代电池系统.在过去的几十年中,研究者致力于开发先进的电极材料和设计结构新颖的水系混合电容器.然而,全电池搭配时电池型电极和电容型电极存在容量和动力学不匹配的问题.本文从电池电极、电容电极和新型电解质的概念设计三个方面综述了AHSCs的研究进展,讨论了具有“双离子”储能机制和非极性特性的多功能AHSCs,并进一步阐述了多价AHSCs(特别是锌离子AHSCs)的最新进展及有待解决的关键问题.最后,本文总结了AHSCs面临的挑战,并对未来构筑更高功率密度和多功能AHSCs器件的发展方向作出了展望.