改性剂对PVA基碱性固体聚合物电解质性能的影响

为了改善PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质(ASPE)的性能,采用溶液浇铸法向其中添加改性剂制备复合电解质膜,利用X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(AC)等对电解质膜的物相和性能进行了表征.研究结果表明:聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,改性剂的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,离子电导率随PEO的加入先减小后增大,随增塑剂的加入先增大后减小,三种改性剂中GROL效果最好可达4.52×10-2 S/cm,电化学稳定窗口随改性剂的添加略微变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性,当三种物质同时共混加入时电化学性能优于单个组分.该研究结论对制备高能量碱性固体电池具有一定的参考价值.

PVA-PC-KOH-H_2O碱性固体聚合物电解质的制备和表征

以PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质为基质,添加适量碳酸丙烯酯(PC)做增塑剂来提高性能。利用X-射线衍射分析、红外光谱技术分析、交流阻抗谱和循环伏安法等对样品进行了表征。研究结果表明,聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,PC的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,从而提高室温离子电导率,当PVA:PC=3:1(质量比)复合电解质膜的室温电导率最高可达4.41×10-2S/cm,同时电化学稳定窗口也满足使用要求(相对于不锈钢电极,其电压稳定窗口为3.5V)。

碱性固体聚合物电解质的研究进展

碱性固体聚合物电解质(ASPE)是一类全新的电解质,具有质轻、易成膜、粘弹性好和稳定性好等许多无机电解质和有机溶剂电解质不可比拟的性能。本文综述了碱性固体聚合物电解质的种类、离子传导性、提高其性能的途径及其应用,并对其发展前景作了简要的探讨。

碱性固体聚合物电解质膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)和KOH为原料,运用溶液浇注法制备了PVA-KOH-PEG-H2O电解质膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC)和循环伏安(CV)等技术对其结构和性能进行表征。结果表明,碱性固体聚合物电解质膜(m(PVA)∶m(KOH)∶m(PEG)=1∶3∶1)的室温(15℃)电导率可达到0.106 S/cm,电导率与温度关系符合Arrhenius方程。XRD测试结果表明,PVA和PEG均以无定形形式存在于碱性固体聚合物电解质膜中;SEM测试结果表明,PVA和PEG在聚合物中形成均一的形貌;循环伏安曲线表明,碱性固体聚合物电解质膜的电化学稳定窗口为2.4 V。此外,组装了Al/AgO电池,并进行了充放电测试。

PVA/Nb_2O_5复合碱性固体聚合物电解质的性能

以聚乙烯醇(PVA)、Nb2O5和KOH为原料,采用溶液浇铸法制备了PVA/Nb2O5复合碱性固体聚合物电解质(ASPE)。研究了Nb2O5对ASPE离子电导率(σ)和电化学稳定窗口的影响。交流阻抗和循环伏安的结果表明:加入15%Nb2O5的复合ASPE膜,室温σ为10.45 mS/cm,电化学稳定窗口为2.4 V。

聚合物人工固体电解质界面层的研究进展

锂金属负极因具有极高的比容量(3860 mAh/g)和低电化学电势(-3.04 V),成为可充电电池领域的研究热点。然而,锂金属的不稳定性会促使枝晶形成,在充放电过程中发生不可控的界面反应,导致生成的固体电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)层不稳定,进而影响电池循环寿命。通过锂金属负极表面引入聚合物人工SEI(ASEI),改善机械性能和电化学性能,从而制备长循环寿命和高能量密度的锂金属电池(LMBs)。聚合物具有灵活度高及结构可设计等特点,是人工SEI的理想材料。概述了人工SEI的性质及作用,根据聚合物官能团类型和所起作用,系统总结了聚合物人工SEI的研究进展,并对未来的研究方向和发展前景作出展望。

碱性聚合物电解质膜的表面锥形阵列结构提升燃料电池性能

燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置,被认为是构建未来社会可再生能源结构的关键一环。不同于质子交换膜燃料电池(PEMFC),碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)的出现使非贵金属催化剂的使用成为可能,因而受到了日益广泛的关注和研究。APEFC的关键结构是膜电极,主要由聚合物电解质膜和阴阳极(含催化层、气体扩散层)组成,膜电极是电化学反应发生的场所,其优劣直接决定着电池性能的好坏。因此,基于现有的碱性聚合物电解质及催化剂体系,如何构筑更加优化的膜电极结构,使APEFC发挥出更高的电池性能是亟待开展的研究。本文首先通过模板法在碱性聚合物电解质膜的表面构建出有序的锥形阵列,再将具有阵列结构的一侧作为阴极来构筑膜电极,同时,作为对比,制备了由无阵列结构的聚合物电解质膜构筑而成的膜电极,最后对基于两种不同膜电极的APEFC的电化学性能进行了对比研究。实验结果表明,锥形阵列结构可以将APEFC的峰值功率密度由1.04 W·cm^(−2)显著提高到1.48 W·cm^(−2),这主要归因于在APEFC的阴极侧具有锥形阵列结构的聚合物电解质膜的亲水性的提升和催化剂电化学活性面积的增加。本工作为碱性聚合物电解质燃料电池的膜电极结构设计与优化提供了新思路。

碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展

最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.

聚碳酸酯基聚合物电解质及其改性研究进展

锂离子电池具有能量密度高、工作电压宽、循环寿命长、环境友好等优点,已被广泛用于移动电子设备和电动车等领域.为克服液态锂离子电池存在的缺陷和安全隐患等问题,用全固态电解质代替液态电解质制备的固态锂电池不含有机溶剂,并且其能量密度和循环寿命等具有较大的提升空间,受到研究者们的广泛关注.作为一种固体聚合物聚电解质,聚碳酸酯类固体聚合物电解质主链结构中含有强极性碳酸酯基团且室温呈无定形态,其介电常数高、尺寸稳定性好,有利于提高固体聚合物电解质的离子电导率和电化学窗口,被认为是很有应用前景的固体聚合物电解质.本文介绍了聚碳酸酯基固体聚合物电解质的导电机理,总结和评述了近年来国内外聚碳酸酯基聚合物电解质的改性研究进展,并展望了该研究领域的发展方向.

聚合物固体电解质中的离子状态与导电机理的研究

制备得到了一种新颖的聚氨酯和丙烯酸酯复合梳形交联聚合物 (Combcross linkedpolymer) ,并以此聚合物为基体加入不同含量的高氯酸锂盐制得一系列聚合物固体电解质 ,其室温电导率可以达到 3 4× 10 - 5S·cm- 1 .通过Raman、DSC、SEM及电性能等研究了电解质中的盐浓度与离子存在状态及离子电导率之间的关系 .结果显示随着盐浓度的增加 ,聚合物固体电解质中离子对的比例和电导率都迅速增加 ,说明离子对 (由多个醚氧原子、阴离子和阳离子组成 )对体系导电起着积极的作用 .

固体聚合物电解质燃料电池的研究

报道了固体聚合物电解质燃料电池的电极制备方法和温度、压力以及阴极气量对电池性能的影响．

固体聚合物电解质水电解器的设计与实验

目的实现固体聚合物电解质水电解技术的工程化,解决这一技术在工程实施中存在的问题,使其满足密闭环境供氧设备的要求。方法电解池组采用阳极供水与压滤机组装的方式,针对水电解池供水与供电的要求,设计了电解池的极板以及集电板,并对极板进行了轻量化设计,组装了3套样机。结果在75℃、电流密度0.6A/cm2条件下,小池平均电解电压低于1.75V;在密闭舱内3人62d的试验考核中,水电解池堆运行稳定,产生的气体O2纯度高于99.5%;集成120个单电池的水电解器,能稳定输出压力为1MPa、流量为1 523L/h的O2。结论水电解器的设计合理、极板轻量化设计可行,基本解决固体聚合物电解质水电解技术工程化应用中的技术问题,满足密闭环境对水电解器的性能要求。

锂离子电池用聚合物固体电解质的新进展

综述了锂离子电池用聚合物固体电解质方面的进展。

固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究

目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。

PVA碱性凝胶聚合物电解质薄膜电化学稳定性研究

应用溶解—铸膜法制备聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)碱性凝胶聚合物电解质(gelpolymerelectrolyte,GPE)薄膜.交流阻抗(EIS)测试表明,随着KOH含量的增加,该薄膜的离子电导率表现为先增大而后减小的变化趋势,当KOH含量为42%(bymass,下同)时,电导率达到最大值,为2.01×10-3S/cm.X射线衍射(XRD)结果表明,当膜中KOH含量大于20%时,晶态的PVA就逐渐转变为非晶态结构.又当KOH含量增加到一定值后,由于体系中未电离的非晶态KOH量的增多而导致离子电导率下降.循环伏安(CV)和拉曼光谱(Raman)结果表明,该薄膜具有很好的电化学稳定性,可应用于碱性二次电池.

聚合物固体电解质基体的研究进展

综述了聚合物固体电解质基体的设计原理、分类和研究进展,并对今后在聚合物基体设计方面的研究前景作了展望。

碱性纳米复合聚合物电解质研究

为了提高聚氧化乙烯(PEO)/KOH 基碱性聚合物电解质的电导率, 制电解质膜时分别将纳米 TiO2、纳米β-Al2O3和纳米 SiO2添加到 PEO/KOH 体系中, 制备出了兼顾电学和力学性能的碱性纳米复合聚合物电解质. 交流阻抗测试显示, 其室温(28 ℃)电导率可达到 10-3 S?cm-1数量级. 循环伏安研究表明, 制得的电解质膜在不锈钢惰性电极上的电化学稳定窗口约为 1.6 V. 分别研究了聚合物电解质膜中 KOH, H2O, 无机纳米粉末的含量以及温度对体系电导率的影响.

PVA-膨润土-KOH-H_2O复合碱性聚合物电解质的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)与膨润土(bentonite)和氢氧化钾为原料,采用溶液浇铸法制备了PVA-膨润土-KOH-H2O复合碱性聚合物电解质膜.运用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)等技术对复合膜进行了表征,分析了膨润土对聚合物膜电导率的影响.结果表明,膨润土对电解质的导电性能具有双重作用:一方面膨润土本身会阻塞PVA内部结构中的部分离子通道,导致复合电解质的电导率降低;另一方面,膨润土有助于体系中KOH含量的增加,同时PVA-膨润土相界面高导电性缺陷层的形成有助于体系电导率的提高.当体系水的质量分数较低时,复合电解质体系电导率存在极大值;当w(H2O)为65%时,则观察到电导率的线性增加趋势;电解质最高室温电导率达0.110S·cm-1.XRD图谱显示适当配比的复合膜中PVA呈无定形态;SEM结果证实了适当配比的复合膜中存在大量微米级孔径的微孔通道.循环伏安曲线表明PVA-膨润土-KOH-H2O碱性聚合物电解质膜有约2.0V的较宽电化学稳定窗口.

液晶离聚物/PEO固体聚合物电解质的研究

采用溶液铸膜法制备了含磺酸离子液晶离聚物(LCI)-PEO-高氯酸锂全固态聚合物电解质(SPE)。运用扫描电镜、数字显微镜、差示扫描量热法(DSC)、拉伸测试和交流阻抗对复合电解质膜的性能进行了表征,研究了液晶离聚物(LCI)对电解质结晶度、力学性能以及电导率的影响。结果表明,液晶离聚物(LCI)的加入虽然增加了聚合物电解质的结晶度,但是提高了电导率。当液晶离聚物(LCI)含量为3%时,电解质的室温电导率达最大值,为1.30×10-5S/cm。

纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展

综述了纳米复合型聚合物电解质材料研究工作的基本情况。着重介绍了以聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚磷腈等为聚合物基体的纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展,并对其研究前景做了展望。