钾离子电池电解液的研究进展及展望

钾离子电池(PIBs)具有资源丰富、成本低廉、环境友好及能量密度高等优点,成为替代锂离子电池(LIBs)的理想新型储能体系。尽管近年来PIBs在电极领域的研究已经取得了显著进展,但当前钾离子电池电解液的研究仍在初级阶段,其设计和使用面临如电解液和电极之间严重的副反应,导致不稳定的固-液界面和低库仑效率等诸多挑战。因此,发展优良的电解液是PIBs实现产业化应用的关键。本文对近年来PIBs电解液的特点及研究进展进行了综述和讨论。首先聚焦于有机电解液、水系电解液、离子液体电解液和固体电解质等4个主流电解液的发展现状和前景,着重介绍了有机电解液中的酯基电解液和醚基电解液,总结了当前PIBs电解液面临的关键问题,包括安全性较差(有机电解液)、电位窗口窄(水系电解液)、离子电导率相对较低(固体电解质)、成本高(离子液体电解液)等,讨论了新型电解液的改性设计和解决方案。本综述的目的是阐述电解液在PIBs中的重要性,探究当前和新兴的PIBs电解液的应用潜力,并对电解液未来发展提出了一些建议和前景。

锂离子电池高电压有机正极材料FTCNQ的电化学性能研究

以2-氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(FTCNQ)作为锂离子电池有机高电压正极材料,对比了FTCNQ在商用电解液和实验室自制离子液体电解液中的性能,通过实验筛选出适宜的电解液。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、智能拉曼光谱仪对FTCNQ的结构和形貌进行分析,采用循环伏安法和蓝电电池测试仪测试了FTCNQ电极的电化学性能。结果表明:FTCNQ在离子液体电解液中的比容量为220mAh/g,在电流密度200mA/g条件下,FTCNQ比容量为76mAh/g,具有较好的循环和倍率性能。原位X射线衍射分析结果表明,FTCNQ在电化学氧化还原过程中经历了复杂的相变过程。

室温熔盐二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂-尿素体系的分子动力学模拟

应用分子动力学模拟了25℃和50℃时新型室温熔盐二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂[LiN(SO2CF3)2,LiTFSI]与尿素(摩尔比为1∶3.6)体系的结构与动力学性质.在两个温度下体系的微观结构基本相同,Li+的配位数约为5,且都是与溶剂和阴离子中的氧原子发生配位.对TFSI-的研究表明,每个TFSI-只提供四个氧中的一个与Li+配位;而且在Li+的配位层中,TFSI-具有顺、反和gauche等不同的构象,并且不同构象出现的几率会随着温度的改变而改变.

α-Fe_(2)O_(3)模板制备三维煤沥青基多孔炭用于高性能电容器

本研究以煤焦油沥青为原料,采用α-Fe_(2)O_(3)模板结合KOH活化法制备了三维结构分级多孔炭(HPCs),得到的HPC-3具有较高的比表面积(2003 m^(2)/g),这是由于α-Fe_(2)O_(3)的占位(一定的中大孔)和KOH活化(丰富的微孔)协同作用导致的,其组装的双电层电容器在6 mol/L KOH电解液中具有最大的比电容(295 F/g)和优异的循环稳定性(10000次循环后,电容保持率高达97.8%)。同时,将其应用于EMIMBF4离子液体电解液,工作电压拓宽到3.6 V,能量密度高达60.0 (W·h)/kg。

室温铝二次电池及其关键材料

金属铝是一种很高的能量载体,是开发电池的理想电极材料。由于铝在二次电池中的应用体系主要集中在高温熔盐铝二次电池,其熔盐电解质需要高温,对环境要求苛刻,成本较高难于维护,限制了铝二次电池的发展。近年来,室温离子液体作为二次电池的电解液的研究,使得室温铝二次电池的开发与应用成为可能,人们开始研究基于离子液体电解液的室温有机熔盐二次电池,采用铝或者嵌铝化合物作为电极材料,离子液体作为电解液,与传统的二次电池相比具有很多优点。本文介绍了近年来室温铝二次电池相关的研究和应用新进展,包括金属铝负极的优化和铝枝晶的抑制,可嵌脱铝负极材料的设计,可用于铝二次电池的过渡金属氧化物和导电聚合物正极材料及其性能,以及电解液的要求和离子液体作电解液的优势,并指出了可能存在的问题以及相应的解决办法。