功能硅烷在有机-无机复合固态电解质中的应用研究进展

有机-无机复合固态电解质不仅具有聚合物电解质的柔韧性和界面相容性,还能显著提高离子传导性和力学性能。然而,构建良好的填料/聚合物分散体系是制备此类复合电解质的难点,设计新型有强相互作用的功能化填料以调控界面渗流结构也面临巨大挑战。通过功能硅烷对无机填料进行化学键联改性或原位合成是解决无机填料与聚合物间分散性和界面相容性问题的有效策略。本文综述了在复合固态电解质中利用功能硅烷对无机填料进行表面改性和原位合成、功能硅烷作为复合固态电解质的交联中心和制备离子胶类复合固态电解质四方面的研究进展,重点阐述了硅烷功能化填料与固态电解质结构和性能之间的关系。最后对功能硅烷在有机-无机复合固态电解质中的应用研究进行了总结和展望。

基于有机-无机复合固态电解质膜的全固态锂电池制备与性能研究

在聚合物电解质中添加Li7La3Zr1 4Ta0 6O12(LLZTO)粉体可以降低聚合物材料的结晶度,促进锂离子迁移,进而提高固态电解质的离子电导率。以双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiTFSI)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)以及LLZTO粉体为原料制备了不同LLZTO含量的氧化物-聚合物复合固态电解质。研究发现,添加质量分数20%LLZTO的固态电解质具有较高的离子电导率以及高机械强度,同时具有更宽的电化学窗口(5.5V)。所制备的复合正极/固态电解质/复合负极全固态锂离子软包电池首次充放电比容量分别为176.32和143.31mAh/g,首次库伦效率为81.3%,25次循环后电池放电容量保持率维持在93%以上。此外,循环前后阻抗变化较小,表现出较好的界面稳定性。

锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展

有机-无机复合固态电解质是锂离子电池材料的研究热点,由于其兼有聚合物与无机电解质的优点而有望成为下一代全固态锂离子电池的重要组成部分。在这篇综述中,以不同种类的无机填料为依据,总结了常见的复合电解质研究形式,对其最新进展进行了综述。从工作的新颖性、性能提升和实用性等方面考察,对最新研究的不同种类无机填料对复合电解质性能的影响做了分析。

有机无机复合锂离子电池固态电解质专利分析

随着新能源汽车产业的飞速发展,传统液态电解质已经不能满足市场需求,固态电解质因其安全和能量密度优势已经成为未来发展的理想方向。然而由于无机电解质界面性能差和聚合物电解质材料离子电导率低的固有缺陷,严重阻碍了其实际应用,兼具无机电解质离子电导率高、力学性能好以及有机电解质柔韧性好且不与锂金属反应的复合体系固态电解质已经成为当前研究热点。为了解有机无机复合锂离子电池固态电解质发展态势,本文基于智慧芽Patsnap专利数据库检索结果,总结了全球及中国专利申请数量变化趋势和法律状态,对比了专利主要来源国和主要申请人情况,梳理了技术手段和技术效果之间的关系,重点从有机、无机、添加剂等材料组成,物理共混、三维、多层等复合方式以及特定制备工艺三个维度总结分析了专利技术发展情况。研究发现,我国在有机无机复合锂离子电池固态电解质专利布局方面具有数量优势,但目前申请人较为分散,且技术保护更多限于材料本身,建议加强合作交流,以及对上下游产业的整体技术保护,技术发展方向方面,高无机相用量的三维复合体系具有更佳的综合性能,但从产业化角度,聚合物填充无机颗粒体系可能发展得更快。

全固态锂电池有机-无机复合电解质分析

全固态锂电池具有广阔的应用前景,而其关键部件固态电解质已经受到社会的广泛关注,根据现有研究发现,固态电解质被认为是消除锂电池循环性能问题以及安全隐患的重要组成部分。在本次研究中,文章将从固态锂电池结构入手,之后详细介绍了有机-无机复合固态电解质以及聚合物质选择方案、锂盐选择方案等,并且在本次研究中对离子运输机制展开深入研究,分析了其中的基本特征,希望为全面提升锂电池性能提供支持。

以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆研究进展和新发现

在中国数千年的建筑实践中,已发现许多具有中国特色的创造,其中以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆就是其中的一类。本文综述了自2007年以来相关研究的进展,包括:针对传统灰浆中有机残留物的化学检测和免疫分析技术的创新发展;全国252处古建筑遗址的1149个灰浆样品的检测结果及解读;糯米灰浆和桐油灰浆等传统胶凝材料固化作用机理及效果的实验验证;糯米灰浆研究成果对世界的影响及在世界复合材料历史上的地位;最近在新石器时代“白灰面”中新发现的有机添加物及相关溯源;传统糯米灰浆的改良研究及在文物保护工程中的应用情况等。这一系列的探索性研究不仅可为古建筑保护提供材料和技术,也为弘扬中华文明提供了鲜活的案例。

锂离子电池中有机-无机复合固态电解质的研究进展

在新一代储能领域中,相比于传统的有机液态电池,全固态电池具有安全性高、能量密度高和循环寿命长等优势,对其电解质的研究更是关注的重点。有机-无机复合固态电解质结合了无机固态电解质高强度、高稳定性、高离子电导率与聚合物固态电解质的质软、易加工的优势,是目前最有潜力的电解质体系。对锂离子固态电解质的基础进行了简介,并着重对有机-无机复合电解质存在的问题(离子电导率、固固界面、电化学窗口及两相相容性)及优化策略进行总结,最后对复合电解质面临的关键挑战和未来发展趋势进行了展望。

有机-无机复合肥在水稻上应用研究

本文应用不同品种有机-无机复合肥在同一水稻品种上施用不同量的产量和收益表现,为发展通城县粮食生产提供理论及实践依据。结果表明:在生产上,施用30%宜施壮有机-无机复合肥和施用30%祥云有机-无机复合肥80 kg/667m^(2),产量可达到700 kg/667m^(2)以上,比习惯施肥产量要高,且差异达显著水平;而施用30%祥云有机-无机复合肥40 kg/667m^(2)、60 kg/667m^(2)的平均产量和施用30%宜施壮有机-无机复合肥20 kg/667m^(2)、40 kg/667m^(2)、60 kg/667m^(2)的平均产量与习惯施肥(施用40%中化复合肥60 kg/667m^(2))的平均产量差异并不显著,但在施肥各处理中,以施用30%宜施壮有机-无机复合肥20 kg/667m^(2)净收益最好,达到956.8元/667m^(2),因此从稳产减肥增效考虑,建议生产上大量推广30%宜施壮有机-无机复合肥20 kg/667m^(2)。

无机-有机复合材料沸石@聚丙烯酰胺的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

重金属污染会引起严峻的环境问题。因此,必须对重金属离子进行测定,但由于重金属离子的含量低并受基体效应影响,检测前需要先将其分离富集。利用一锅法制备沸石@聚丙烯酰胺复合材料,将其作为分离富集材料,结合火焰原子吸收光谱仪,研究对Pb^(2+)的吸附性能。为了得到最佳的吸附性能,对制备条件中的沸石用量进行了优化,并对优化后的复合材料进行了扫描电镜、热重分析和比表面积表征。利用单一变量法,对固相萃取条件中的溶液pH值和振荡时间进行了优化。研究了复合材料在吸附Pb^(2+)过程中的动力学模型、等温线模型和热力学参数。结果表明:在沸石用量为333 mg/g,溶液pH值为5和振荡时间为80 min时,复合材料的吸附效率最佳;沸石@聚丙烯酰胺复合材料吸附Pb^(2+)的过程符合二级动力学和Freundlich模型,且在298.15 K时,热力学参数ΔH=15614.18 J/mol、ΔS=65.2 J/(mol·K)、ΔG=-1878.059 J/mol,是一个吸热且熵增的自发过程;此外,复合材料经过连续三次吸附和解吸实验,对Pb^(2+)的吸附量基本不变,且解吸率保持在89.7%以上,说明沸石@聚丙烯酰胺复合材料具有较好的再生性能。

浓度梯度PEO-LLZTO-LATP固态电解质的制备及性能研究

复合固态电解质因其兼具一定的柔性与机械强度,能够发挥无机固态电解质与有机固态电解质各自的优点使得整体性能得到提升,且可以通过调节各组分的比例使其具备不同的性能。然而,仅靠调节各组分的比例得到的浓度单一的复合固态电解质难以同时满足复合电解质对于负极|电解质与正极|电解质界面的不同需求。因此,为克服单一浓度复合固态电解质存在的局限性,本文通过简单的堆叠与热压工艺,合成得到了无机填料具有浓度梯度分布的PEO-LLZTO-LATP复合固态电解质(GCSE-20LLZTO-50-70LATP),使复合电解质两侧具备不同的电化学性能以分别满足与负极和正极的不同界面需求。梯度结构的设计使复合电解质实现了低无机填料含量的负极侧与Li金属良好的界面接触以及较高的离子电导率(1.01 × 10−4 S∙cm−1),LLZTO在负极侧的采用确保了与Li负极良好的化学相容性,同时高无机填料含量的正极侧提供了良好的枝晶抑制能力,采用电化学稳定性相对更高的LATP作为正极侧的无机填料进一步有效地提升了复合电解质的电化学窗口(5.0 V vs. Li/Li )。GCSE-20LLZTO-50-70LATP能够在0.1 mA·cm−2和50℃下稳定锂剥/镀循环超过1900 h。组装的Li|GCSE-20LLZTO-50-70LATP|LFP全电池在0.1 C电流密度下的放电比容量为157.3 mAh∙g−1,进行70次循环后容量保持率为90.1%。

无机填料在复合固态电解质中的作用机制研究进展

全固态锂电池以其良好的安全性和更高的能量密度受到广泛关注,而固态电解质是决定固态电池性能的关键材料。由聚合物基体和无机填料组成的无机/有机固体复合电解质因其优良的可设计性而显示出广阔的应用前景。其中,锂离子传导能力是复合电解质性能的决定性因素,而无机填料对提升锂离子传导有重要作用。本文列举了典型无机填料的种类,总结了不同种类填料对加速锂离子输运过程的作用机理,讨论了无机填料的添加量、颗粒大小、分散性、形态对提升离子电导率的影响规律。除此之外,还归纳了无机填料对电化学窗口、锂离子迁移数、力学性能等其他性能的影响。

沉积盆地超深层有机-无机复合生烃机理及地质模式

全球范围内超深层油气的不断发现,对经典的生烃理论提出了挑战,外源氢加入的有机-无机复合生烃过程引起了广泛关注。基于地质观察统计数据,分子氢在沉积盆地中分布广泛,形成机制复杂。在地质环境中,水和水-岩反应、深部流体等途径产生的无机氢是最主要的外部氢源。可控加氢模拟实验揭示了沉积盆地的氢逸度水平是调控烃类产物生成的重要因素之一,并且干酪根的加氢裂解是沉积盆地中易于发生的生烃过程。外源氢介入生烃过程的前提是环境氢逸度大于沉积有机质本身的氢逸度,其有效范围受生烃母质化学组成和结构的制约,约起始于生油高峰之后,约终止于沉积有机质H/C=0.3之时。亦即,有机-无机复合生烃作用是沉积盆地超深层生烃的有效途径。在其有效发生的范围内,油气资源类型依然由生烃母质类型(化学组成和结构)、成熟度和受热历史等因素决定,具有明显的阶段性和不同于经典理论的生烃模式。外源氢的参与,在成熟阶段可小幅度提升生油产率;在高—过成熟阶段可显著增加天然气产率;在高成熟阶段,加氢脱烷基作用最大可增加50%的轻质油/凝析油产率;在过成熟阶段,加氢脱甲基-开环作用最大可增加约5倍甲烷产率。有机-无机复合生烃模式的确立,丰富了传统生烃理论的内涵,奠定了超深层油气生成的理论基础,拓展了油气勘探的视野。

有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

本文以聚环氧乙烯(PEO)为基体,添加无机固态电解质颗粒(LA),通过超声分散法制备出电化学性能优异且具有自支撑柔性的有机无机复合固态电解质膜,并组装扣式电池测试电性能,包括离子电导率、电化学窗口、锂离子迁移数及界面阻抗,得出LA对电解质膜电性能的影响。

有机—无机复合型聚合物电解质的研究进展

聚合物电解质是现在锂离子电池研究领域的热点 ,有机 -无机复合型聚合物电解质 (CSPE)是现在聚合物电解质的研究主流。在聚合物电解质中添加无机粉末 ,特别是纳米材料 ,大大改善了聚合物电解质的机械性能、离子导电性能以及界面稳定性能。对CSPE性能进行了评价 ,对在CSPE中添加无机粉末性能改善机理作了概括和探讨 。

无机-有机杂化聚合物电解质的制备与电化学性能

以有机改性聚硅氧烷为单体加入液态电解质通过紫外光辐射固化制备了无机有机杂化聚合物电解质.含有丙烯酸酯端基的有机改性聚硅氧烷单体是通过正硅酸甲酯(TMOS)的水解缩合反应产物与丙烯酸2羟乙酯(HEA)进行脱甲醇反应合成的.它是一种多官能团单体,其结构通过核磁共振氢谱(1HNMR)分析、红外光谱(FTIR)分析及二氧化硅分析进行了表征,分子式可表达为SiO1.143(OH)0.016(OCH3)1.339(OCH2CH2OCOCHCH2)0.357.无机有机杂化聚合物电解质的电化学性能通过交流阻抗和循环伏安法进行了表征.其离子电导率随着液态电解质含量的增大而提高,当液态电解质含量为85wt%时,电导率在22℃为5.5×10-3Scm-1,在-23℃也能达到1.1×10-3Scm-1.界面电阻经过开始2天的增大后达到稳定,电化学稳定窗口超过5.0V,不锈钢电极上锂的电化学沉积与剥离循环可逆性很高.

固态锂电池用有机-无机复合电解质的研究进展

相比于传统液态锂电池,固态锂电池兼具高安全性和高比能量,在学术界和工业界引起了广泛关注。发展具备优异力学性能、高离子电导率和宽电化学窗口的有机-无机复合固态电解质是开发高性能固态锂电池的有效途径之一。近年来,基于聚合物电解质与无机材料的复合型固态电解质成为了研究的热点。基于此,本文回顾了有机-无机复合固态电解质的研究进展,综述了改善固态电解质离子电导率的研究策略,梳理了有机-无机复合固态电解质在固态锂金属电池、固态锂-硫电池和固态锂-空气电池等领域的应用,并对固态锂电池用有机-无机复合固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。

固态锂电池复合固态电解质研究进展

固态锂电池因质量轻、安全性高、能量密度大、循环寿命长等优点而备受关注,具有广阔的应用前景。其工作原理与传统锂电池基本相同,最大的区别在于电解质不同,固态锂电池采用固态电解质。作为全固态锂离子电池的核心部件,固态电解质的研发是固态锂电池发展的关键因素。目前单一的固态电解质存在着离子电导率低、锂沉积产生锂枝晶而刺穿隔膜、界面不稳定等问题,无法很好地满足固态锂电池的性能要求。而由无机填料和聚合物固态电解质复合而成的复合固态电解质,兼具多种固态电解质的优点,具有稳定的物理和电化学特性,近年来的研究使得离子电导率和电化学稳定性得以提升,综合性能超越了单一的固态电解质。通过精确控制复合固态电解质的组分和结构,可以实现对其各方面物理化学性质的调控。未来的重点研究方向是调整改进复合固态电解质中各种材料的比例,或者探索具有更优异性能的电解质及其辅助材料,开发综合性能优异的新型固态电解质材料。

热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺及其性能

本文讨论了热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺及其性能的相关思考。首先,介绍了锌镀层及其钝化工艺的概述,接着,深入探讨了热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺的原理,随后,对与热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺相关的影响因素进行了研究,进一步,阐述了热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺的优化与改进,最后,提出结论并展望未来进一步研究的方向和挑战。

有机/无机复合电解质及其在SO_2传感器中的应用

制备了一种以聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)为基,掺杂物为钨硅酸(silicotungstic acid,STA,SiO2.12WO3.26H2O)和二氧化硅的新型有机/无机复合电解质膜。FTIR及XRD分析表明,STA和SiO2被掺杂进复合电解质中;TGA和DSC分析表明,此种复合电解质膜具有很好的热稳定性,能承受115℃的高温。将复合电解质膜应用于SO2传感器中,传感器电流响应信号与SO2气体浓度有较好的线性关系。这种新型的电解质应用于传感器中,能消除液体电解质传感器易漏液或干涸带来的弊端,具有很好的研究价值。

基于复合型固态电解质无机相填料材料的研究进展

在包含锂盐和聚合物的固态聚合物电解质体系中,无机纳米材料通常用作填充材料,以改善电解质的电化学性能和结构稳定性。然而,这种复合型固态电解质通常具有低室温离子电导率。因此,无机材料的种类和几何形状的优化是进一步提高复合电解质导电性的关键。本文对现有的无机填料种类及其衍生物进行简单介绍,分析了在复合型固态电解质中离子传导原理,综述了无机材料几何形状优化的方法,并对未来的前景进行了展望。