铝空气电池固态和准固态电解质研究进展

铝空气电池因超高的地壳资源储量和适宜的电化学性能引起广泛关注。与电极材料相比,人们对电解质的研究相对较少,尤其是固态和准固态电解质。简要阐述铝空气电池的反应机理;针对固态电解质中的有机和无机电解质,以及聚合物凝胶电解质中常见的聚合物宿主如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)和部分离子导电促进材料如氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNT)的研究进展,进行总结;对铝空气电池的发展进行展望。

染料敏化太阳能电池中准固态电解质研究

目的研究一种新型的准固态电解质的制备工艺,分析制备工艺中各影响因素对准固态电解质吸收率、电导率及光电性能的影响.方法以丙烯酸-聚乙二醇共混聚合物为基体形成凝胶,吸附液态电解质形成准固态电解质,选取反应时间、聚乙二醇分子量、干燥时间和KI/I2的物质量比4个制备工艺中的主要影响因素分别制样,测试聚合物凝胶的吸收率、准固态电解质的离子电导率及以其组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率,探索制备工艺.结果实验表明当反应时间为45 min,采用聚乙二醇1 000,干燥时间为90 min,n(KI)∶n(I2)=50∶1时,准固态电解质的各项性能最佳.结论随反应时间、干燥时间的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先增大后减少.随聚乙二醇分子量的增大,准固态电解质的吸收率呈现先减小后增大的趋势,而电导率呈现先增大后减小的趋势.随KI浓度的增加,准固态电解质的吸收率和电导率变化趋势为先减小后增大.

准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

以聚2-乙基-2-唑啉作为基体,1,4-丁内酯为有机溶剂制备准固态电解质并应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。经过各个组成的优化,准固态电解质电导率(25℃)达到0.36mS·cm^(-1),DSSC的光电转换效率在100mW·cm^(-2)光强下达2.10%。通过在准固态电解质中加入添加剂4-叔丁基吡啶,DSSC的光电转换效率提高至2.57%。

聚偏氟乙烯准固态电解质薄膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为凝胶剂、DMF为溶剂,用旋涂法制备了PVDF聚合物薄膜.采用扫描电镜、电化学交流阻抗、线性扫描伏安法分别对PVDF薄膜的微观形貌、准固态电解质的电导率及其组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的输出电流-电压性能进行表征.测试结果表明:PVDF与DMF的质量比及匀胶机转速,影响PVDF膜的微观形貌及吸液性能,从而影响准固态电解质的电导率及DSSCs的光电性能.当mPVDF∶mDMF=1∶8,匀胶机转速为2 500 r/min时,DSSCs的综合性能较好,其开路电压为0.726 V,短路电流密度为9.96 mA·cm-2,光电转换效率为3.10%.

具有反蛋白石结构的准固态电解质制备及其光电性能研究

针对提高染料敏化太阳能电池(DSC)的光捕获和能量转换效率,利用SiO2蛋白石模板制备了具有反蛋白石结构的聚合物凝胶,并将其作为骨架制备了具有光子禁带的准固态电解质。通过研究基于不同电解质的DSC的光电性能,揭示了电解质的反蛋白石结构对电池光捕获、能量转换效率、阻抗和稳定性的影响。结果表明:该结构可通过对透过光阳极的入射光的散射和反射来增强电池的光捕获能力和能量转换效率,而且其多孔结构还降低了电池的离子扩散阻抗,有利于提高电池的稳定性。

聚乙烯醇缩丁醛准固态电解质薄膜的制备和性能表征

研究了聚乙烯醇缩丁醛准固态电解质薄膜的制备及相关性能.通过向聚乙烯醇缩丁醛中加入适量造孔剂和辅助剂制备电解质薄膜,研究了薄膜制备过程中的相关影响因素和不同孔隙率的电解质薄膜对电池光电转换效率的影响.实验表明,通过向0.200g聚乙烯醇缩丁醛中加入6.000g碳酸钙、0.310g氯化钙和0.150g葡萄糖所制备的电解质薄膜性能最优,用其制备的染料敏化太阳能电池光电转换效率η=4.720%(开路电压Voc=0.7194V,短路电流密度Jsc=10.014mA·cm-2,填充因子FF=0.6559),达到相同条件下液态电解质电池的88%以上.薄膜电解质制备简单,封装方便,所用原料无毒无害,具有一定的发展潜力.

环保型准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

本文介绍了一种制备染料敏化太阳电池(DSC)准固态电解质的新方法——混合溶剂法.该方法具有制作工艺简单、所用溶剂对人及环境无污染等优点.将混合溶剂法制备的准固态电解质应用于太阳电池,并系统研究了电解质组成及环境温度对电解质及其DSC性能的影响规律.

染料敏化太阳电池中准固态电解质的研究进展

染料敏化太阳电池(DSSC),因廉价、清洁、高效等优点而备受关注和研究。电解质作为DSSC的重要组成部分,对电池的稳定性能及内部电子输运和染料再生等方面有重要的影响。目前,基于液态电解质的DSSC的光电转换效率已突破14%,但液态电解质中有机溶剂易挥发,造成电池封装困难和使用寿命缩短等问题,限制了DSSC的发展。准固态电解质的引入,在保证电池具有较高效率的同时改善了DSSC的长期稳定性,并将利于DSSC大规模的商业化生产。对液态电解质、固态电解质以及准固态电解质的性能、优点及存在的问题进行了概述;并从可逆/不可逆的角度出发,详细评述了准固态电解质在DSSC中的研究进展,分析了准固态电解质在DSSC中的发展趋势。

一种新型的准固态电解质在染料敏化太阳能电池中的应用

用梳状的熔盐型聚合物固化含有机溶剂(如：乙烯碳酸酯与丙烯碳酸酯混合物、三甲氧基丙腈、N-甲基(口恶)烷二酮)的液态电解质,制备出一种新型的准固态电解质,并应用于染料敏化太阳能电池中．通过调节电解质中聚合物的含量,优化了电解质的各种物理化学性能及组装电池的光电化学参数,获得了这种新型准固态电解质的最佳组成配方,准固态电池的光电转换效率达到6．58%(光强100 mW．cm^(-2),AM 1．5)．聚合物的加入使电解质由液态转变为准固态,抑制了有机溶剂的挥发,提高了染料敏化太阳能电池的稳定性．

聚丙烯酸电解质准固态染料敏化TiO_2太阳能电池

以聚丙烯酸为电解质取代传统的液体电解液制备了准固态染料敏化TiO2太阳能电池。该电池具有较好的光电转换性能,在60mW/cm2的模拟光照下(AM1.5),短路电流Isc和开路电压Voc分别为91.5μA/cm2和520mV, 光电转换效率和填充因子分别为0.06%和0.63。

基于聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈)凝胶电解质的准固态染料敏化太阳能电池

以聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈)共聚物为凝胶电解质基体,取代传统的液体电解质制备准固态染料太阳能电池。该太阳能电池表现出了较好的光电性能,经过优化后,这种凝胶电解质的最高室温电导率可达到4.38mS.cm-1。该电解质组装的太阳能电池在100mW/cm2(AM1.5)的模拟光照下,短路电流、开路电压、填充因子、光电转换效率分别为:12.6mA.cm-2、750mV、0.53、5.02%。

超级电容器准固态聚合物电解质膜的研究

制备了一种介于水凝胶和全固态聚合物电解质之间的聚合物电解质膜,用于活性炭电子双电层电容器。测试表明使用该聚合物电解质膜的双电层电容器的容量为2 15mA·h,其容量、功率特性与KOH水溶液电容器相当。电容器的循环伏安曲线,稳定的充放电循环曲线及交流阻抗谱说明该种聚合物电解质膜在碳基超级电容器的使用电压范围(0～1V)内是稳定的,而且聚合物电解质膜电容器表现出良好的可逆性和循环特性。

碱性电池用准固态聚合物电解质膜

用乳化浸渍的方法,由交联聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、氢氧化钾和水制备了准固态复合聚合物电解质(QSPE)膜。QSPE膜的室温离子电导率可达10-3S/cm数量级,可作为固态碱性电池的隔膜使用。研究了其组成、无机盐和纳米CeO2添加剂对QSPE膜离子电导率的影响及电解质膜的热稳定性。添加Na2SO4或1.0%的纳米CeO2,可使膜的离子电导率在55℃时,提高到10-2S/cm数量级;添加无机盐或纳米CeO2,膜的热稳定性较好。

新型准固态锂空气电池电解质的开发

锂空气电池是一种新型的储能电池,具有能量密度高,环境友好无污染,造价成本低等优点,是一种理想的储能电池。但是,目前锂空气电池的研发遭遇诸多挑战,特别是锂金属负极保护、正极活性成分穿梭等问题。本文设计并开发了一种新型的准固态锂空气电池电解质可以有效保护金属锂负极并抑制正极活性成分的穿梭,与传统电解质相比,电池的循环性能有了显著提高。

无皂乳液聚合法合成聚苯乙烯微球应用于准固态电解质染料敏化太阳能电池

制备了一种提高染料敏化太阳能电池短路电流和电池光电转化效率的准固态凝胶电解质,该电解质含有5%高聚物PVDF-HFP和2%TiO_2纳米颗粒。另外,通过乙醇相无皂乳液聚合法合成了大小均一的聚苯乙烯微球,并用于制备染料敏化太阳能电池的多孔光阳极。研究了准固态电解质和液态电解质应用于不同光阳极染料敏化太阳能电池的规律。结果表明,与液态电解质相反,准固态电解更适用于孔洞较多的光阳极,在相同测试条件下,电池的短路电流由12.80 m A·cm^(-2)提高到13.53 m A·cm^(-2),效率比液态提高11.43%,达到6.63%。

高分子聚合物在太阳能电池电解质中的应用

介绍了高分子聚合物作为电解质在染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池中的应用研究进展,按电解质的物理状态不同,分别对高分子聚合物凝胶准固态电解质和导电高分子聚合物固态电解质进行了综述,并对存在的问题和未来的研究方向进行了探讨。

应用在染料敏化太阳能电池中的电解质的研究进展

染料敏化太阳能电池由于成本低和制备工艺简单,在过去十多年中受到了广泛的关注.本文系统地报道了应用在染料敏化太阳能电池的液体电解质、离子液体电解质、固态空穴导电材料及纳米粉体复合电解质等研究现状.通过对不同种类染料敏化太阳能电池性能的分析,便于读者了解电池器件的工作机制,同时也指出了电解质研究存在的问题,并对其发展方向进行了展望.

染料敏化太阳能电池中电解质的研究进展

电解质是染料敏化太阳能电池的一个重要组成部分,是影响电池光电性能和稳定性的重要因素。电解质根据物理状态不同将其分为液体电解质、准固态电解质和固态电解质。介绍了这三种不同电解质的性能、各自的优点及存在问题,并对染料敏化太阳能电池中电解质在国内外研究发展现状进行了综述。

纤维状纸炭对电极构造的准固态染料敏化太阳电池

将三种纸张(复印纸、滤纸和面巾纸)为原料经单步热解获得的纸炭作为对电极的催化材料引入准固态染料敏化太阳电池(QDSCs),考查了纸炭的催化活性和相应器件的光电性能。结果表明:三种纸炭均由径向尺寸约为10μm的碳纤维堆砌而成,具有低的结晶度和发达的孔隙,因此相比石墨均能获得更佳的催化活性和更高效率的QDSCs。在三种纸炭中,由复印纸获得的纸炭所含的碳纤维表面具有独特的细小鳞片结构,使其拥有最高的比表面积和最优的催化活性。纸炭在QDSCs中既能提供催化活性点,又能改善电解质的离子导电率,因此获得高于铂对电极组装的QDSCs的短路电流和开路电压,弥补了催化活性和填充因子的不足,最终具有与后者相比拟的光电转换效率。

PVDF基准固态染料敏化太阳电池的研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为凝胶剂,分别将有机溶剂、离子液体电解质固化,并采用这两种体系的电解质分别封装成染料敏化太阳电池,测试了凝胶剂的加入量对太阳电池光电特性的影响,同时利用交流阻抗谱分析了聚合物的加入对抑制暗电流的作用。其中,有机溶剂电解质中PVDF的质量分数分别为5%、20%、25%;离子液体(甲基-丙基咪唑,MPII)电解质中PVDF的质量分数分别为0%、1%、10%。实验中制备的准固态小面积(0.25cm^2)封装电池光电转换效率均高于5.3%,PVDF含量为25%的有机溶剂型准固态电池的效率达到5.92%。此外,实验中还制备了密封的1cm^2的准固态电解质电池,并获得了6.26%的效率,此时对应的J_(SC)=15.4mA/cm^2,V_(OC)=0.672V,FF=60.5%。