基于双电层结构的锂离子电池电化学建模

基于电化学反应机理,研究双电层结构对锂离子电池电化学性能的影响,建立可准确描述锂离子电池特性的电化学模型。以A123-26650型磷酸铁锂锂离子电池为研究对象,采用遗传算法对模型进行参数辨识,分析电极中的固相扩散和液相传输过程。通过倍率性能实验验证模型的准确性,发现建立的电化学模型具有良好的精度,均值误差和均方根误差在2%以下。

双电层电容器用活性炭的制备及微结构研究

以核桃壳为原料通过化学-物理活化法制备出比表面积大(1 500-2 000 m2/g)、堆 积密度大(0．35-0．45 g/cm3)、孔径在2-50nm之间及孔径<2 nm的孔容积均大于 0．45 cm3/g、单元静电容量>30 F／cm3,可作为双电层电容器电极用的高性能活性炭。为双电层 电容器用活性炭的产业化开发探索了一条切实可行之路。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了化学催化剂的 添加对炭化得率、炭化料结构的影响以及不同烧失率对活性炭孔隙结构的调控作用,且催化炭化提高炭化得 率10％以上,气体活化前驱体孔隙也有较大的发展。利用Milestone 200比表面积孔径分析仪对气体活化前 后活性炭孔隙结构进行了对比分析,表明气体活化前后,活性炭的微孔、中孔容积均提高0．20-0．30 cm3/g。

铂电极BZ反应系双电层稀疏区中的Turing结构

将扩散流作为场函数,考虑φ电势的空间分布,建立了铂电极BZ反应系在双电层稀疏区的动力学演化机制,确立了纳入稀疏区φ电势效应的反应-扩散型演化方程.采用Boltzmann分布近似,解决了演化方程中含φ电势的流项的线性化问题;导出了可在算法上实现的三变量体系线性化算子本征值的解析形式.分别以静态铂电极BZ反应系双电层稀疏区和对应的纯粹BZ反应系作为参考模型系,分析了经空间对称性破缺产生Turing结构的参数范围.数值模拟发现,φ电场的存在使铂电极BZ反应系的输运过程在静态双电层稀疏区趋于电化学平衡时,在对应的纯粹BZ反应体系中可呈现的Turing结构已趋于消失;而在电流强度不太大的恒流不可逆铂电极BZ反应体系双电层稀疏区中,鲜明稳定的Turing结构又重新出现在原参数区间内.同时,在静态双电层稀疏区不出现Turing结构的参数范围内也可找到类似的恒流稳定空间结构.

双电层电容器电极材料和结构

双电层电容器的电极是其重要的部分,电极的性能和质量直接影响着电容器的性能。本文介绍双电层电容器电极材料和结构技术进展情况。

同步合成模板炭化法制备双电层电容器电极用中孔炭材料的研究(英文)

以正硅酸乙酯为模板硅源,间苯二酚 甲醛凝胶为炭前驱体,采用同步合成模板炭化(SSTCM)法制备了具有可控结构的中孔炭材料。炭材料的比表面积可达1500m2/g,平均孔径在3nm～10nm之间。经过酸催化水解预处理的二氧化硅模板前驱体溶液与间苯二酚 甲醛溶液混合,碱性条件下使两者的溶胶凝胶反应同步发生,得到有机/无机凝胶混合物。再经炭化、HF去模,制得SSTCM炭材料。N2等温吸脱附研究表明,与炭前驱体聚合物同步合成的结构可调的二氧化硅模板,导致了SSTCM炭材料可控中孔结构的形成。循环伏安研究表明,采用这种同步合成模板炭化法制备的SSTCM炭材料质量比容量达270F/g,炭材料具有的典型中孔结构使其可能成为一种理想的双电层电容器电极材料。

双电层电容器用多孔炭材料的研究与开发

阐述了双电层电容器的工作原理,探讨了多孔炭材料的比表面积、孔径分布、表面官能团、表面石墨微晶取向、体积密度和电导率以及电化学稳定性等微孔结构与物理化学性质对其电容特性的影响,介绍了近年来用作双电层电容器电极的几种新型多孔炭材料的研究进展。

新型双电层电容器研究现状及展望

双电层电容器具有极大的电容量和优异的充放电性能。这种新型储能器件有着广泛的应用前景。本文说明了双电层电容器的工作原理、结构和性能参数,介绍了国内外的研究现状和展望。

用双电层理论研究不同电价阳离子对α半水石膏水化的影响

通过水化升温曲线、ζ电位、液相组成等的测定,研究了不同电价阳离子对α半水石膏水化硬化过程的影响。结果表明:在α半水石膏的水化硬化过程中,形成了双电层结构和负ζ电位,不同电价的阳离子对α半水石膏的表面双电层结构和ζ电位产生不同影响.导致α半水石膏颗粒的分散度和溶解速度不同,从而影响了α半水石膏的水化硬化。这种作用机理有别于传统的胶体体系。

空心炭球的制备及在双电层电容器中的应用进展

超级电容器已逐渐成为一种重要的储能装置,依据储能机理可分为赝电容器和双电层电容器(Electric double-layer capacitors,EDLCs)。目前商用超级电容器主要是以炭材料为电极的EDLCs。空心炭球(Hollow carbon spheres,HCSs)具有大比表面积,良好的导电性,优异的电化学稳定性以及良好的机械强度等优点,其在EDLCs电极材料中的应用引起了研究者的广泛关注。本文对常用于HCSs合成的硬模板法、软模板法、无模板法和改进St?ber法以及HCSs在EDLCs中的电化学性能进行了综述,并对HCSs微结构中的比表面积、孔径尺寸和杂原子掺杂等因素与其电化学性能之间的关系进行了分析和归纳,以期为低成本、高活性HCSs应用在超级电容器和其他领域提供思路。

Au(111)-离子液体界面层状结构与温度关联的原位AFM力曲线研究

本文针对BMIPF6和OMIPF6两种离子液体,在电极表面远离零电荷电位且以负电荷表面电位下,运用AFM力曲线详细地研究了其与Au（111）单晶电极界面所形成的层状结构与温度的关联.在15~40oC的温度范围内,温度越低其离子液体层状结构越稳定.温度对OMIPF6离子液体层状结构的稳定性和数目的影响较BMIPF6缓和：温度变化5oC,OMIPF6靠近表面第一层层状结构的力值变化仅为1~2 nN,而BMIPF6第一层层状结构的力值变化为3~5 nN;较低温下,BMIPF6中层状结构的数目有所增加,而OMIPF6的层状数目始终保持两层,且随温度的变化并不敏感.这可归因于两种离子液体的阳离子尺寸以及与电极表面的作用方式和强度不同;同时,OMIPF6较粘稠,其热运动受温度的影响不甚敏感.

宁波材料所在新型双电层薄膜晶体管领域取得新进展

近年来，双栅薄膜晶体管由于其具有可控的阈值电压调节特性，在化学及生物传感器领域引起了广泛的研究兴趣。然而，传统的双栅晶体管都是基于一种典型的三明治结构，半导体沟道被两层栅介质夹在中间，其实质上可以看做是一个底栅晶体管和顶栅晶体管的共用沟道复合晶体管。

宁波材料所在新型双电层薄膜晶体管领域取得新进展

近年来，双栅薄膜晶体管由于其具有可控的阈值电压调节特性，在化学及生物传感器领域引起了广泛的研究兴趣。然而，传统的双栅晶体管都是基于一种典型的三明治结构，半导体沟道被两层栅介质夹在中间，其实质上可以看做是一个底栅晶体管和顶栅晶体管的共用沟道复合晶体管。国际上一些研究小组已经相继报道了双栅晶体管在湿度传感、pH值传感、

新型微晶炭与商品活性炭的结构与电容性能

采用X射线衍射(XRD)和N2吸附法分析了一种新型微晶炭和商品活性炭YP15的晶体结构和孔结构,并采用恒电流充放电对比研究了两者的比电容、比能量及比功率、耐电压和循环性能。结果表明:新型微晶炭的结构不同于商品活性炭,其具有小的比表面积(130.7m2/g)和更明显的晶体特性,其内部含有大量较完整的类石墨晶。微晶炭依靠电解质离子嵌入类石墨晶层间存储能量,在2.7V的电压下工作时具有高达110.6F/g的放电比电容,27.5Wh/kg的比能量和大于1.2kW/kg的比功率,均优于商品活性炭YP15。而且,新型微晶炭能够在3.5V的工作电压下保持良好的电容特性和稳定的循环性能。

聚偏二氯乙烯基炭用作高功率EDLC电极材料

在600℃～1100℃对聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂仅进行炭化处理,制备了一系列PVDC基活性炭。由TG、XRD和N2吸附等温线(77K)分别测定了PVDC基炭经历的热解过程与其晶型、比表面积和孔结构;采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察了它们在质量分数30%的KOH水溶液中的电容特性。结果表明:PVDC基炭属于无定形碳,其大的比表面积(874.5m2/g～969.2m2/g)和丰富的微孔在固相炭化过程中形成;PVDC基炭具有适于双电层形成的优异孔径分布、高的质量比电容和面积比电容;900℃炭化的PVDC基炭具有最高的比电容值和良好的功率特性,50mA/g电流密度时的放电比电容达256.9F/g,5000mA/g电流密度时的放电比电容保持率达76.5%;提高炭化温度可提高PVDC基炭的电导率,降低电解质离子在孔内的扩散阻抗,改善双电层电容器的功率性能。

咸水层储能回灌溶液盐度变化对含水介质渗透性能的影响

基于现场勘测结果,结合实验室现有条件,建立定流量供液一维砂柱渗流系统。通过对砂柱试验系统进行回灌溶液盐度突、渐变试验,结合双电层理论揭示咸水层储能过程中含水介质渗透性能以及空间结构变化的主要原因。研究结果表明,地下咸水层储能过程中,回灌溶液盐度发生变化造成含水介质粘粒产生释放、迁移与聚沉现象,最终导致渗透性能在相对短时间内发生变化。回灌溶液盐度变化幅度与递减梯度越大,粘粒释放量也越大,渗透系数变化幅度增大。在回灌100%去离子水突变试验中,流出溶液粘粒浓度最高达8.6 g/L,相对渗透系数下降53.8%;渐变试验中,流出溶液粘粒浓度最高只有3.7 g/L,相对渗透系数只下降28%。

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。

微波活性炭形成高比电容量的微结构机理

1引言 活性炭的制备目前通常采用常规加热进行，存在能耗大、环境污染严重、用作超级电容器电极的性能待提高等问题。微波加热是一种新的加热方法，它与常规加热方式不同，物体的升温不是通过热传输而是通过外场与物体相互作用完成的。微波加热具有选择性、整体性、均匀性、可快速启动与停止、节能无污染等优点，因此以微波作为加热方式制备活性炭的研究引起了人们的兴趣。笔者以石油焦为原料、KOH为活化剂，采用微波辐照和电炉加热法制备出双电层电容器用活性炭。

等电势条件小孔径碳纳米管双电层结构特性研究

为了确定不同电势对碳纳米管内部CO_(2)/[Bmim+][Tf2N-]离子液体在界面的双电层结构,采用分子动力学模拟的方法研究了二氧化碳/离子液体在不同电势下的热力学结构。通过对原子坐标进行变换直观的展示了原子分布特征。发现施加电势φ超过-4 V后会形成双电层,随着电势的增加界面分层现象越来越明显,[Bmim+]离子的压力幅值变大且更靠近壁面,之后CO_(2)聚集且原子间的平均距离减小。电势到达-10 V时双电层完全分层,近壁面区域可分为纯[Bmim+]离子和CO_(2)/[Bmim+]离子混合区域。

活化温度对无灰煤基活性炭结构及性能的影响

以无灰煤(HPC)为原料,KOH为活化剂,采用直接活化法制备无灰煤基活性炭(HAC),并在不同活化温度下探究HAC孔结构的衍化规律。结果表明:活化温度较低时,活化过程表现为无规则碳的烧失,同时微晶单元参与反应,片层明显减小,主要形成0.5 nm以下的微孔,以开孔作用为主。随活化温度的升高,KOH刻蚀微晶结构加剧,以扩孔作用为主,孔径大于0.5 nm的孔居多,同时发展超微孔和中孔。将HAC作为电极材料应用于水系双电层电容器(EDLC)时,其显示出优异的电化学性能,在电流密度为50 mA/g时的比电容达258.2 F/g,在电流密度为5000 mA/g时的比电容保持率在80%以上。研究还发现,EDLC的比电容随HAC电极中0.5 nm^1.5 nm微孔的增加而增大。