钾离子电池合金负极与电解液界面作用的研究进展

近年来,钾离子电池(KIBs)因钾元素丰度高、氧化还原电位低等优势受到越来越多的关注.负极是电池的重要组成部分之一,直接影响着电池的安全性、稳定性和能量密度.其中,合金负极基于多电子反应机制能够提供较高的理论比容量,有望提升全电池的能量密度.此外,其储钾电位远离了金属钾的沉积/析出电位,保证了电池的安全性.然而,(去)合金化过程中剧烈的体积波动会引起电极材料的破裂和粉化,进而导致容量快速衰减.优化电解液构筑稳定的电极-电解液界面是一种切实有效稳定合金负极结构的方法,主要包括:调控固体电解质膜的组分、调节钾离子的溶剂化结构、利用溶剂对电极的化学吸附作用等.它具备工艺简单、成本低廉等优点.本文综述了近年来钾离子电池合金负极与电解液界面作用的相关研究进展,总结了电解液的优化策略,分析了合金负极的储钾机制和电化学性能,重点阐述了合金负极与电解液的界面作用机制,并对未来钾离子电池电解液的发展提供了新的见解与思路.

Text2Palette: 基于互联网图像的颜色主题自动生成方法

根据用户输入的单词或短语文本生成对应的颜色主题,是自动化获取颜色主题的手段之一,对图像处理研究和艺术设计等领域至关重要.基于问题特点和已有方法的缺陷,针对性地设计了基于互联网图像的颜色主题自动生成方法.该方法包括以下3个步骤:首先,将用户输入文本作为搜索关键字,在互联网上或者在图像数据库中检索出相关的图像,并为每幅图像分别生成一个可以表示该图像各颜色成分分布的颜色主题;然后,采取近邻传播方法对所有生成的颜色主题进行聚类分析,将它们分为若干组,并进一步根据组内组外差距指标对它们进行排序;最后,从排序靠前的每一组中,选择一个具有代表性的颜色主题,作为多个颜色主题候选结果提供给用户.该方法简单、易用,能够生成符合语义且多样性高的颜色主题.用户调研结果表明,与Text2Colors方法相比,该方法生成的颜色主题在语义上更正确,也更具多样性.在随机选取的输入文本数据集中,有过半用户认为该方法在正确性和多样性上更优的输入文本比例分别为69%和94%.

尖晶石型氧化物催化剂与金属-空气电池

金属-空气电池具有高能量密度,是极具吸引力的电化学能量储存与转化器件,阴极反应动力学缓慢是制约其性能的关键因素之一,需要使用高效催化剂。本文简要介绍金属-空气电池的结构和工作原理,并综述近年来尖晶石型金属氧化物阴极催化剂的研究进展。

应用于钙钛矿太阳能电池中金属氧化物电子传输材料的研究进展

基于有机金属卤化铅钙钛矿材料作为光活性层的太阳能电池(PSCs)已经获得了25.2%的认证效率,是除硅基太阳能电池外被认为最有可能实现商业化的太阳能电池之一。电子传输层是PSCs器件结构的最基本组成之一,其构成材料与光活性层的成膜质量、界面电荷的快速提取以及能级匹配等密切相关。因而,电子传输材料在PSCs的光伏性能及稳定性调控方面发挥着重要作用。本文对应用在PSCs中的金属氧化物电子传输材料进行了回顾与总结,着重强调了材料的纳米结构与制备工艺、半导体特性与分类以及掺杂与界面修饰等方面的研究进展,并对其今后的发展进行了展望。

一种基于PTVE正极的高电压钾-有机自由基电池

钾/钾离子电化学储能系统具有诸多优势,如钾资源丰富、K^+/K标准电位低及K+导电性高等。钾离子电池/超级电容器、K//O2电池和K//S电池正受到越来越多的关注,同时也在实际应用中面临许多挑战,如缺乏高电压储钾材料等。因此,构建新型钾/钾离子电化学储能体系具有重要意义。本文成功组装了钾-有机自由基(K//PTVE)电池,并对其电化学性能进行了研究。结果显示,该电池表现出较高的放电电压(3.63V),具有良好的倍率性能和循环稳定性。

高供体电解质赋予石墨阴离子衍生界面以实现稳定钾储存

石墨负极有望应用于钾离子电池,但受到循环过程中不可控的体积波动和枝晶生长的限制.在此,我们利用酰胺基电解质构建了具有高机械强度和离子电导率的阴离子衍生界面,可有效解决这些问题.酰胺分子的高供体数可以加强溶剂分子与K+的溶剂化作用,确保更多的阴离子进入初级溶剂化鞘层.缩短的溶剂与阴离子距离有利于电子从溶剂化的K+转移到阴离子,进而促进阴离子还原.生成的富含无机物的界面缓冲了充放电过程中的体积变化,抑制了K枝晶的生成,促进了钾离子的扩散.基于此,K//K对称电池以0.15 V的极化电位稳定循环超过2800 h.石墨电极实现了C?KC60?KC48?KC36?KC_(2)4?KC8的高度可逆相变,在循环100周后仍保持了217.6 mA h g-1的高放电容量和86.9%的容量保持率.组装的全电池也表现出52.5 W h kg-1的高能量密度.这项工作突出了界面结构的重要性,并为设计高性能电解质提供了全新策略.

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2表面包覆的研究进展

高比能、长寿命锂离子电池正极材料是目前电池研发热点.元素组成为Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)的高镍正极材料相比于传统的层状Li Co O2具有价格便宜和比容量高的优点,已逐渐进入商品化应用阶段.该材料仍存在不可逆容量损失大、高温性能差等问题,表面包覆是提升材料性能的有效途径.本文总结了NCA材料表面包覆的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望.

放电态Li-AgVO_3一次电池作为可充Li-O_2电池再利用研究

废弃电池中活性材料再利用是目前处理废弃的一次电池既节约又节能的方法.基于此,本工作详细地研究了废弃的Li-AgVO_3一次电池作为可充Li-O_2电池的再利用.结果显示放电后的Li-AgVO_3电池可以作为Li-O_2电池被再次激活.在Li-AgVO_3电池放电过程中,原位生长在钒氧化物电极上的银纳米颗粒可以进一步有效地催化Li-O_2电池中氧还原和氧析出反应(ORR/OER).通过控制Li-AgVO_3一次电池的放电深度,可以得到具有不同尺寸和分布状态的Ag纳米颗粒的银/钒氧化物复合电极.将这些不同放电状态的复合电极作为Li-O_2电池的空气正极并测试了它们的电化学性能.电化学测试结果表明,放电到2.3 V的复合电极电化学性能最优,比容量高达9000 mAh·g_(carbon)^(-1),充放电过电位最低,可稳定循环95周.其优异电化学性能归因于银纳米颗粒合适的尺寸和均匀的分布,明显提高了电极导电能力并为ORR/OER电催化反应提供了丰富的活性位点.