稀土镝铁氧体磁流体的W/O微乳液法制备及性质研究

该文首次报道了用W /O微乳液法制备不同镝 (Dy3 +)含量的水基镝铁氧体磁流体 ,得到制备镝铁氧体磁流体的合适条件 ,所得磁流体的磁性强且稳定性好。根据Langevin函数 ,证实了制备的磁流体在 1 67K以上具有超顺磁性 ,其闭锁温度在 1 0 7～ 1 67K之间。IR谱表明磁粒子是被聚乙二醇辛基苯基醚 (表面活性剂 )所包裹的稀土镝铁氧体 ;从XRD谱证实其为含有稀土镝的四氧化三铁晶体 ;TEM照片显示其形貌为被表面活性剂包裹的立方体 ,粒子的平均粒径为 1 8nm。

1-羟基丙叉-1,1-二膦酸缓蚀、阻垢作用与机理研究

用旋转挂片失重法、腐蚀电化学测试和静态阻垢实验 ,研究了 1-羟基丙叉 - 1,1-二膦酸 (HPDP)对碳钢的缓蚀性能以及对碳酸钙的阻垢性能 ,并采用俄歇电子能谱 (AES)、X -射线衍射方法 ,对HPDP在碳钢表面上形成保护膜的元素分布 ,结构和成膜机理以及对不同浓度HPDP水溶液中沉积的碳酸钙垢的晶体结构进行了探讨。证明HPDP是一种有开发和应用前途的兼具缓蚀阻垢性能的有效水质稳定剂。

磷酸铁包覆纳米锰酸锂的改性研究

以水热法合成的纳米MnO2为模板,合成了以棒状结构为组成单元的球状LiMn2O4纳米材料,并首次用FePO4对其进行了表面包覆改性。通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对材料的结构、形貌及组成元素进行了分析,并测试了材料的电化学性能。结果表明,经过1%(质量分数)FePO4包覆的LiMn2O4材料的电化学性能得到明显改善,在1C下首次放电比容量达128.6mAh/g,循环100次后仍保持97.3mAh/g,容量保持率为75.7%;在0.1C下充电,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C、4C下连续放电,放电比容量分别可达131.2mAh/g、128.0mAh/g、127.1mAh/g、126.0mAh/g、117.8mAh/g、110.9mAh/g和104.6mAh/g。

增程式电动汽车及其动力锂离子电池

增程式电动汽车(E-REV,extended-range electric vehicle),是指在纯电动汽车基础上,增加一个内燃发电机增程器(RE),给电池充电或直接驱动电机以增加续航里程,从而克服纯电动汽车续驶里程短的瓶颈的新型电动汽车。是介于传统混合动力汽车与纯电动汽车之间的车辆类型,在排放、噪音、系统复杂性等方面优于传统混合动力汽车,但又比纯电动汽车在续驶里程和成本方面更具优势,因此,E-REV更具大规模商业化应用推广价值。E-REV所携带的动力电池本身的续驶里程并不大,但它要求具备更高的效率,同时具备高能量密度与高功率密度,这势必给锂离子电池的发展带来新的挑战与机遇。本文简要介绍E-REV及其发展以及对我国新能源汽车发展的重要意义,在此基础上,重点对适合于E-REV的动力电池进行分析。

层状多孔ZnO厚膜的制备及其气敏性能研究

由片状材料的定向自组装得到的层状结构可以使膜具有良好的取向性和特殊的物理化学性能。通过对ZnSO4.7H2O在150℃进行水热反应合成出高径厚比的碱式硫酸锌薄片,然后将这种大面积的薄片组装成一定厚度的自持膜并进一步热处理成具有多孔结构的层状ZnO厚膜。通过对600℃、700℃和800℃热处理得到的材料进行XRD及SEM分析,研究了其成分及多孔结构的产生过程,并结合气敏测试结果证明由烧结温度所带来的多孔结构的变化确实会对其气敏性能造成一定的影响。对不同气体进行的气敏性能测试表明,这种层状多孔ZnO结构是一种理想的气敏传感材料,特别适合用于检测H2S气体。

Mn3O4@ZnO核壳结构纳米片阵列的可控合成及其在水系锌离子电池中的应用

锰基氧化物是一类非常有潜力的水系锌离子电池正极材料,但是在充放电循环过程中面临结构坍塌而导致容量快速衰减。本研究结合微波水热法和原子层沉积法在碳布上构筑了具有核壳结构的Mn3O4@ZnO纳米片阵列,经优化ZnO的包覆厚度后,Mn3O4充放电100个循环的容量保持率可以提高至60.3%。ZnO包覆层可以有效维持Mn3O4的结构稳定性,并且避免其与电解液直接接触而被腐蚀溶解,从而改善材料的储锌电化学性能。这种核壳状结构的设计为发展高性能水系锌离子电池锰基氧化物正极材料提供了一种有效的思路。

锂离子电池高性能硅基负极材料研究进展

硅基材料因其具有较高的理论比容量被认为是具有广阔前景的锂离子电池负极材料,在近年来得到广泛的研究;但是硅较差的电子导电性和在充放电过程中的巨大的体积膨胀问题,导致其具有较差的循环性能,阻碍了它的商业化应用。本文从介绍硅材料储锂机制及失效原理出发,重点综述了近年来对硅基材料的改性研究,主要包括对硅材料的纳米化及维度设计、硅复合材料的制备及其结构设计、新型粘结剂与电解液/电解液添加剂的研究和预锂化技术的研究。最后文章对硅基负极材料的结构设计、性能改进研究进行了总结,并展望了高容量硅基负极材料在高比能锂电池等领域的应用前景。

钼基氧化物锂离子电池负极材料研究进展

钼基氧化物负极材料结构多变、种类丰富、理论比能量高,有望成为下一代高性能的锂离子电池负极材料.本文简要介绍了钼基氧化物材料(二氧化钼、三氧化钼、三元含钼氧盐)作为锂离子电池负极材料的研究进展.总结了构筑钼基氧化物纳米结构和钼基氧化物复合材料能够提高其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.同时,介绍了本研究组在设计合成二氧化钼纳米结构材料和纳米复合材料及开发新型三元钼基氧化物作为锂离子电池负极材料方面的研究进展.开发比容量高、循环性能和倍率性能好的钼基氧化物负极材料仍将是科研工作者面临的重大挑战.

钠离子电容器负极的双功能补钠研究

电极的首次库伦效率低是限制快充钠离子电容器规模化使用的原因之一,这主要源于电解液的不可逆分解以及电极材料造成的不可逆损失.我们选取高倍率特性的Nb_(2)O_(5)负极材料作为研究对象,采用钠萘/2-甲基-四氢呋喃作为预钠化剂,发展了一种简单且可精确调控的双功能预钠化剂,实现了预活化,获得了高稳定循环的NaxNb_(2)O_(5)电极,从而补偿了钠在材料中的不可逆吸收.研究发现,预钠化过程同时抵消了电解液分解所产生的损失,有利于在电极/电解液界面形成坚固的富含无机物的固体电解质界面膜.通过补偿Nb_(2)O_(5)负极的体相与界面的钠损失,构建了稳定且具有高能量密度的钠离子电容器.本研究为调控储钠电极的首次库伦效率及其在下一代钠离子电容器中的应用提供了新方法.

基于共溶剂分子间相互作用和阳离子溶剂化的耐低温、长寿命锌离子电容器(英文)

近年来,水系锌基储能器件引起了人们极大的关注.然而,锌负极中不可控的枝晶生长限制了其循环寿命.另外,水系电解液在零度以下冻结导致较差的低温性能,限制了其在寒冷地区的实际应用.以锌离子混合电容器为例,本文报道了通过调节水/乙二醇共溶剂电解液来构建耐低温、长寿命的锌离子混合电容器.通过调控共溶剂的组分,系统探索了水和乙二醇分子间的氢键作用以及阳离子溶剂化对电化学性能的影响.结果表明,硫酸锌/水/乙二醇(65%)电解液在低温下具备较高的离子电导率,并且可以有效地防止锌负极中枝晶的形成.组装的锌离子混合电容器具有长循环稳定性,能够在零下40℃的极端低温条件下工作.该锌离子混合电容器成本低,具有较好的抗冻特性,有望应用于下一代电化学储能领域.

环丁砜凝胶化界面工程助力安全耐用的宽温域Li/LiCoO_(2)电池

高能量密度锂金属电池在电化学储能领域受到了广泛关注,但其存在热失控的风险.尤其在高温或热滥用等恶劣条件下,安全隐患更加凸显.研发本征热稳定、高安全电解质是该领域的一个主要挑战.在该工作中,我们提出了一种简单易操作的凝胶化策略,制备出独特的、高热稳定的环丁砜基凝胶电解质.采用耐高温环丁砜作为增塑剂,通过强偶极-偶极相互作用,实现了聚偏氟乙烯/聚环氧乙烷基质之间的凝胶化,并系统地研究了砜基凝胶对凝胶化过程、锂沉积/剥离和固态电解质界面的影响.由于良好的界面特性,砜基凝胶电解质显著提高了锂金属电池的长循环和安全性能.由凝胶电解质组装的Li/LiCoO_(2)电池,在高温(高达90℃)条件下仍然呈现出优异的循环稳定性.此外,通过加速量热仪证实了Li/LiCoO_(2)软包电池的高热安全性(>190℃).该研究工作为开发耐滥用、高比能和长寿命的高安全性锂金属电池提供了新方法.