铝电解惰性阳极在熔融电解质中腐蚀过程的研究进展

惰性阳极是原铝生产保持低碳化的重要研究方向,近些年,惰性阳极材料的研究取得长足进展。通过对惰性阳极材料进行分类,综述了不同种类(合金阳极、氧化物陶瓷阳极和金属陶瓷阳极)的惰性阳极在熔盐电解质中可能发生的腐蚀反应,主要探究发生的化学腐蚀和电化学腐蚀,以及腐蚀后可能对阳极的影响。明晰增加阳极耐腐蚀性的方法,或者通过抑制腐蚀反应的进行,来降低惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀速率,从而促进惰性阳极在铝电解行业中的可行性发展。

高氯酸锂-乙酰胺/乙烯脲体系的二元熔盐电解质

制备了高氯酸锂与乙酰胺和乙烯脲形成的二元低温熔盐电解质,采用差示扫描量热法、交流阻抗法和循环伏安法分别对其热学、电化学性质进行了研究.测试结果表明,高氯酸锂-乙酰胺体系具有较好的热稳定性和高的电导性,配比n(LiClO4):n(Acetamide)=1.0:5.5的样品室温(25℃)电导率为1.25×10-3S·cm-1,80℃电导率为1.15×10-2S·cm-1;其电化学稳定电位窗近3V左右.

新型二元熔盐电解质LiTFSI/NaTf的热学和电化学性能

制备了由二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)和三氟甲基磺酸钠(NaTf)形成的二元低温熔盐电解质材料,采用差热分析、电化学阻抗和循环伏安法分别对熔盐电解质体系的热学性质、电导率和电化学窗口等进行了研究。测试结果表明,LiTFSI/NaTf熔盐体系的最低共熔温度为188℃,而且具有很高的热稳定性,在300℃以内没有明显热分解的迹象;LiTFSI/NaTf熔盐体系具有较好的电导率,电导率随着LiTFSI浓度的增加而减小;温度为230℃、摩尔配比为1∶3的LiTFSI/NaTf熔盐体系的电化学窗口为4.7 V,且随着温度的升高,电化学窗口减小幅度较小,表明该体系具有良好的电化学稳定性。

以高氯酸锂为基的二元低温熔盐电解质

制备了一系列高氯酸锂与尿素及其衍生物形成的低温熔盐电解质,对其热学及电化学性质进行了研究。受甲基供电子取代基的影响,LiClO4与甲基脲形成熔盐电解质体系的共熔温度最低。随着脲上取代基的增加,电导率下降。因此相同条件下,LiClO4与尿素体系的电导率高于其他体系n（LiClO4）:n（尿素）=1:3的体系,室温电导率为2.54 × 10-4S/cm,50℃电导率为1.7 ×10-3S/cm。

高氯酸锂-乙酰胺新型二元熔盐电解质的谱学研究

高氯酸锂与乙酰胺在适宜摩尔配比范围内可形成热稳定性良好、电化学性能优良的室温熔盐.从分析LiClO4与乙酰胺形成熔盐的作用机制出发,通过红外、拉曼光谱的谱学分析并应用非局部密度泛函理论方法进行量化计算对二者的相互作用进行了讨论.发现乙酰胺通过Li-O键与LiClO4中的Li+配位而破坏了LiClO4的离子键,形成很大的配位阳离子,削弱了阴阳离子间的库伦作用力;同时Li-O也导致乙酰胺分子间的氢键断裂,因而体系的共熔温度较之纯物质熔点显著降低,部分样品室温下以液体状态稳定存在.

高氯酸锂与1,3-氮氧杂环-戊-2-酮形成的二元熔盐电解质

制备了高氯酸锂(LiClO_4)与1,3-氮氧杂环-戊-2-酮(OZO)形成的二元熔盐电解质,虽然先导物具有较高的熔点,但二者可形成均一、稳定的共熔体系,测试结果表明该熔盐体系具有低的共熔温度(-50℃).红外光谱分析表明OZO通过Li—O键与LiClO_4中Li+配位而破坏了LiClO_4的离子键,形成很大的配位阳离子,削弱了阴阳离子间的库伦作用力;同时Li—O配位也导致OZO分子间的氢键断裂,因而体系的共熔温度较之纯物质熔点显著降低,部分样品室温下以液体状态稳定存在.采用交流阻抗法和循环伏安法对其电化学性质进行研究,结果显示,配比n(LiClO_4)∶n(OZO)=1∶4.5的样品室温(25℃)电导率为0.66×10^(-3)S·cm^(-1),80℃电导率为7.33×10^(-3)S·cm^(-1);其电化学稳定电位窗口约为3.5V.

磁场对铝电解高温熔盐电解质相变温度的影响

采用"动态法"测温技术及特制的热电偶探头,对铝电解现场有磁场影响下的铝电解熔盐电解质的相变过程进行了直接测定,并与在实验室中测定的没有磁场影响下的铝电解熔盐电解质相变过程的测定结果进行了对比。结果表明:300kA预焙铝电解槽中,烟道端与出铝端的电解质在磁场强度为13.39高斯和14.75高斯下的初晶点温度分别为955.4℃和950.7℃,而没有磁场的初晶点941.59℃和943.41℃。磁场确实会对铝电解熔盐电解质的初晶点温度产生影响。

稀土电解槽内电解质导热系数的计算

根据混合熔盐导热系数计算原则,通过计算稀土电解槽内电解质单组分熔盐导热系数,从而预测稀土电解槽内三元系电解质熔盐导热系数,为稀土电解槽内温度场的研究提供了一个重要物性参数。

钠基电池中熔盐电解质及阴极材料的实验研究

在电化学电池中碱金属基电池最有前途．钠一硫电池用于高功率，为了改善传统的钠一硫电池，现在人们很注意以低温钠合金电池代替钠－硫电池．为寻求可能的阴极材料及电解质替代物，对几种钠合金阴极电极组分的基本特性进行了实验研究，本文介绍了实验结果．

CaCl2-NaCl熔盐对电解SiO2制备Si纳米线的影响

采用熔盐电解法,以SiO2粉末为阴极原料、等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐为电解质、石墨棒为电解阳极,在700℃、1.8V槽电压下,经过5h电解后,制备得到数微米长、200nm宽的硅纳米线。讨论了电解质对阴极原料SiO2的影响。在700℃的熔盐中浸泡2h后,原料物相并未改变,而微观形貌由最初的类球形颗粒转变成彼此相连的网状或泡沫状多孔体。SiO2在电解过程中生成中间产物CaSiO3,CaSiO3进一步电解后,生成成了单质硅。

熔融碳酸盐燃料电池电解质研究——NiO的溶解度和O_2的还原行为

熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)具有发电效率高、环境友好以及能使用各种燃料等优点 ,但是 ,阴极的NiO溶解在碳酸盐中 ,并迁移到阳极被H2 还原成金属Ni ,造成电池短路 ,影响了使用寿命。为解决这一技术难点 ,延长MCFC的使用寿命 ,经优化计算得到了三元碱金属碳酸盐 (0 .474Li+ 0 .3 2 6Na + 0 .2K )CO3 ,提出了用ICP法测定NiO在该碳酸盐中的溶解度 ,以及不同的气体组成和压力对NiO溶解度的影响 ;同时用电化学测试的方法对O2 在该电极体系的还原行为进行了研究。实验表明 ,NiO在该组成的碳酸盐中溶解度较小 ,而O2 的溶解度较大 ,这就减少了由于氧的扩散阻力造成的阴极极化 ,有利于加快氧的还原反应 ,因此该三元碱金属碳酸盐可作为熔融碳酸盐燃料电池适宜的电解质。

工业铝电解槽电解质管理技术探讨

现代工业铝电解的基本原理、机理、过程改善和指标的提高,都决定了电解质的管理技术是生产实践中的核心内容。由于测定手段、控制技术的局限,使工业铝电解质熔盐的实践管理技术与理论科研之间,存在许多"技术落差"。本文依据国内外铝电解的前沿研究结论,探讨如何在生产过程中,科学地优化铝电解的电解质管理技术,从而提高和改善铝电解工业的指标和效益。

高温熔盐电导率测试方法

熔盐电解质的导电性对熔盐电解的能耗有极大的影响,直接关系到熔盐电解生产的能耗和成本。介绍了四电极法、连续改变电导池、交流电桥法和交流阻抗法测量高温熔盐电导率的基本原理、优点和存在的问题,为高温熔盐电导率测量方法的选择提供了参考。

熔盐技术在新能源中的应用现状

随着科技的发展,熔盐以其独特的优势不断地应用于新能源领域。综述了熔盐技术在太阳能光热发电领域蓄热储能、新能源电池(燃料电池、锂电池)、熔盐反应堆的应用现状以及熔盐的研究现状,分析了目前面临的问题以及未来的发展方向。指出,熔盐由于具有较强的腐蚀性,要求反应器材料必须具备抗高温、耐腐蚀、保温性能好等特点,因此材料问题还需要不断地探索和改进;另外,熔盐混合配比也是未来研究的重点。

热电池隔膜材料的研究进展

热电池常被用于核武器、导弹和火炮等现代化军事武器的一次性储备电源,其隔膜材料由熔盐电解质与粘结剂组成,作用是在常温的贮存状态下,分隔电池的阴极与阳极(防止自放电现象产生);在高温(350~550℃)工作状态下,受电池内部的加热系统激活,不导电的固体熔盐电解质发生熔融,以离子导电的方式连接电极。其中,熔盐电解质在热电池工作温度区间内处于液态(吸热导致熔融),而粘结剂始终保持为固态以便吸附液态熔盐,起抑制电解质流动的作用,用以保证热电池的正常运行。数10年来,相关科研工作者始终在追求熔盐电解质低熔点和高电导率、粘结剂高稳定性和高比表面积的道路上不断探索,以延长热电池的寿命,减少粘结剂的添加量,降低热电池内阻,提升电池相关的电学性能,从而使热电池向高性能、小型化趋势发展。概述了近年来热电池隔膜材料的发展历程,分别从熔盐电解质、粘结剂以及隔膜材料的混合工艺3个方面展开介绍。最后,根据研究进展和实际应用需求,对热电池隔膜材料的未来进行了展望。

连续化制钛方法(2)

主要论述了一种连续化电解具有导电性的熔融钛渣之类的含钛混合氧化物熔液,从而制取金属钛或钛合金的专利方法,并对该方法的技术可能性和经济性进行了分析和评价。

熔融碳酸盐燃料电池阴极材料制备与导电性

研究了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阴极材料锂铁氧化物电极的导电性能.实验结果表明在合成锂铁氧化物的过程中,使Li2CO3轻微过量,可以提高锂铁氧化物电极的导电性.在同一温度下,随着Li:Fe值的增大,锂铁氧化物电极的导电性增加.相同Li:Fe条件下,锂铁氧化物电极的导电性随着温度升高按指数规律增加.扫描电镜研究(SEM)表明,Li:Fe比值不同,制备的锂铁氧化物电极表面形貌也不同.

LiSi和LiB负极材料的自放电性能

熔盐电解质锂电池在激活后由于自放电导致容量发生衰减,采用Li F-Li Cl-Li Br低温共熔盐电解质,以二硫化铁为正极材料,分别以锂硅合金和锂硼合金作为负极材料制备单体电池,在500℃的温度下进行恒流放电试验。通过改变单体电池的工作电流可控制电池放电时间,并得到单体电池在经历不同工作时间后获得的可利用电容量。并将单体电池的工作时间和可利用电容量经一次线性回归分析。结果发现,使用锂硅合金作为负极材料时,电池的容量衰减率为40.6 C/min;而使用锂硼合金作为负极材料时,电池的容量衰减率仅为15.5 C/min。

拉曼光谱在锂离子电池研究中的应用

综述拉曼光谱(Raman spectroscopy)在锂离子电池碳负极材料、尖晶石LiMn2O4和LiFePO4正极材料、聚合物和室温熔盐电解质以及电极/电解质界面膜研究中的应用,分析了非原位拉曼测试手段与原位拉曼测试手段的优缺点,展望了这一领域目前有待解决的问题和可能应用的新技术.

液态金属电池的研究进展

介绍了美国麻省理工学院(MIT)正在研发的液态金属电池,其三液态层体系的独特结构避免了限制传统电池寿命的微观电极退化机制,给予了液态金属电池超长的循环寿命。综述了此类电池的基本原理与优良特性、早期研究以及MIT最新研究现状,指出了影响液态金属电池性能的难题和各类电池成分存在的挑战。未来液态金属电池的研究领域充满机遇,目前锂基体系表现出很有吸引力的性能指标,代表了液态金属电池的研究发展方向。