基于空间分辨中子衍射方法的锂离子电池电化学反应均匀性研究

锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等。电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性。鉴于电池拆解分析不但会破坏其电芯结构,改变电极材料的化学性质,进而影响分析结果的准确性,本工作介绍并应用无损的空间分辨飞行时间中子衍射方法,对大尺寸软包锂离子电池电化学反应分布的均匀性展开研究。通过采集和分析毫米尺度测试区域的中子衍射数据,获得了全电池在初始状态和失效状态下锂离子嵌入石墨负极过程中的相变信息,并构建了全电池不同位置处的石墨负极多相含量分布和归一化后负极中的锂浓度分布图。此外,结合高精度三维X射线断层扫描方法,从电池厚度、电流密度和电解质浓度等多个角度,分析和探讨了这些因素对锂离子电池电化学反应均匀性的影响。空间分辨中子粉末衍射方法可以对不同类型和不同形状的金属离子电池中的电化学反应均匀性进行快速直接的检测,为电池结构性能优化和技术改进提供强有力的技术支持。

提高三釜PET装置反应均匀性的对策

概括了影响PET反应均匀性的主要因素,指出PET生产中反应的均匀性是影响熔体品质的重要因素。通过分析杜邦三釜PET装置及其工艺的特点,提出提高三釜PET装置反应的均匀性的对策,可以从合理分配各釜反应程度,以控制进入终聚釜的物料黏度;控制物料流量平稳,同时避免超负荷运行;控制终聚釜搅拌转速及终聚釜进、出口的液位等几方面考虑。

聚酯反应均匀性初探

论述聚酯生产中影响反应均匀性的因素 ,指出工艺优化是改善均匀性和提高产品质量的方向。原料品质和工艺过程稳定 ,设备结构适宜是均匀性的基础。对于Karl Fisher装置 ,要恰当分配各釜反应负荷 ,进入终缩聚釜的熔体粘度要适当 ,注意过料平稳 ,减少涌流 ,对缩聚 2进行改造 ,合理安排产量 ,控制缩聚搅拌速度及终缩聚的液位。

浆液体系中木薯淀粉乙酰化反应均匀性及基团分布特征

以木薯淀粉为原料、乙酸酐为酰化剂,在浆液体系中制备乙酰化淀粉,采用4.3 mol · L^-1 CaCl2溶液对乙酰化淀粉颗粒进行化学表面糊化处理,获得不同表面糊化程度的剩余淀粉颗粒,通过SEM、XRD表征剩余颗粒的形貌及结晶结构,采用皂化法测定剩余颗粒的乙酰基含量,并利用最小二乘法拟合取代基含量在淀粉颗粒径向上的分布曲线,考察乙酰化反应均匀性和乙酰基分布的影响因素。结果发现:乙酰基团在淀粉颗粒中呈现外高内低的非均匀分布,30%以上的乙酰基分布在对比半径0.9~1.0的外部区域,而在0~0.7比较大的范围内仅占28%左右;反应温度升高、反应时间延长和酰化剂用量增大,乙酰基含量在淀粉颗粒内的分布离散程度减小,有利于乙酰化反应和乙酰基团分布更趋均匀;随着表面糊化程度增大,剩余颗粒均能保持木薯淀粉的形貌和“A”型结晶结构特征,但粒径稍有减小,结晶度整体呈现下降趋势,部分稍有突跃。以上结果说明,结晶结构与非晶结构在木薯淀粉颗粒内交替存在,且各区域结晶区和非晶区比例存在一定差异,适当改变反应条件可改善木薯淀粉颗粒内乙酰化反应和乙酰化基团非均匀分布的状况。

锂离子电池介尺度电化学反应非均匀性

锂离子电池是重要的一类能量存储与转化装置。本文从化工角度上出发,将电池视为一类“特殊的”化工反应器,其中也存在着“三传一反”:电子传输、离子传输、热量传递和电化学反应。电极是这些传递与反应过程发生的主要场所;在不同空间与时间尺度上,电极中的传递与反应过程具有不均匀性,进而导致电池材料的利用与失效的差异。本文进一步讨论了研究电极反应不均匀性的必要性,并从准二维电极模拟计算与多尺度表征分析技术两个角度,对不均匀电极反应过程的传质、传热过程、电化学反应过程、电极结构演变规律、电极失效机制等方面的研究进行综述,对未来高性能、长寿命和具备快充性能的电池开发具有一定的指导意义。

提高国产针状焦质量技术突破方向分析

炭素行业及锂离子电池负极材料的快速发展,对针状焦的质量要求越来越高。当前针状焦的高端应用还是以进口针状焦为主,国产针状焦在质量上亟待提升。本文针对目前国内针状焦工业产业化现状,提出针状焦技术突破方向。通过改变进料方式提高反应均匀性、改变拉焦介质提升拉焦效果、改变原料微观组分组成等措施,以提高针状焦纤维结构含量、降低煅后针状焦CTE值、增大针状焦粒度。同时,建立科学的评价检测体系及加深上下游合作关系等方式,可以加快国产针状焦替代进口针状焦的进程,使国产针状焦在质量及应用上,实现对进口针状焦的全面替代。