固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆/线性离子阱质谱法检测水中大环内酯类抗生素

采用固相萃取-超高效液相色谱-三重四极杆线性离子阱质谱技术(SPE-UPLC-QTRAP MS)建立了环境水样中阿奇霉素、林可霉素、克林霉素、红霉素及替米考星5种大环内酯类抗生素的检测方法。调节水样pH为10后经HLB固相萃取柱净化、富集,然后用Kinetex F5色谱柱进行分离,用0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸乙腈溶液进行洗脱,采用电喷雾正离子源(ESI+),多反应监测(MRM)-信息依赖采集(IDA)-增强子离子(EPI)扫描模式对样品进行检测,用多反应监测(MRM)进行定量,增强子离子(EPI)谱图库辅助定性。结果表明:5种大环内酯类抗生素线性关系良好,相关系数均大于0.9992;检出限为0.01~0.30μg·L^(-1),定量限为0.10~0.50μg·L^(-1);3种不同浓度的水样加标回收率为71.60%~111.05%,相对标准偏差均在10%以内,EPI谱库比对纯度值均大于90%。该方法将传统的MRM扫描模式结合EPI谱图库检索,实现了同时定性和定量分析,对未知物准确定性定量检测提供了重要参考。

离子液体在电极材料制备中的应用研究进展

离子液体因具有种类丰富、结构可设计性强、表面张力小等特点,在电极材料制备中表现出独特的性质.围绕着离子液体作为绿色溶剂在电极材料制备方面的优势及作用,综述了其在电极材料设计与构筑方面的研究进展及相关电极材料在锂离子电池、钠离子电池和超级电容器中的应用.

液晶电解质在锂离子电池中的研究进展

液晶电解质作为新型电解质材料,具有高离子导电性、优异的力学性能和热稳定性等优点,成为近年来锂离子电池领域研究的热点之一。液晶电解质可以通过自组装形成柱状相、近晶相或双连续立方相等结构,为锂离子的传输提供高效的离子传输通道。综述了液晶电解质在锂离子电池中的应用及研究进展,主要包括液晶电解质的基本概念和在锂离子电池中的研究进展,主要从离子电导率、电化学稳定性和充放电循环这3个方面来叙述。最后,对液晶电解质在锂离子电池领域未来的发展进行了展望。

混合固液锂离子电池的热失控行为研究

混合固液电解质锂离子电池是一种具有高能量密度、高安全性的储能器件,有望短期内实现产业化。本工作选择混合固液电解质(LATP和电解液)匹配高比容量活性材料(正极NCM811和负极C@SiO)为研究体系,采用绝热加速量热仪和气相色谱仪对全SOC及不同全寿命周期下混合固液电解质锂离子电池进行热失控模拟和产气组分分析,并通过超声检测仪分析不同寿命周期下电解液含量的变化情况。研究结果显示:该体系新鲜电池随荷电态的增加而热安全性降低,产气量增大,且可燃气体的占比会增加。随着循环容量的衰减,电池样品的热失控起始温度、最高产热速率以及产气量变化有所差异,在容量保持率为70%时热稳定性有所改善,结合超声分析结果推测与电解液转化成固态电解质有关。该工作初步探究了该体系电池的热失控行为,为后期内部机理解析和电池设计提供了支撑。

超声辅助离子液体提取猪苓多糖的工艺优化及抗氧化性研究

[目的]以陕南猪苓菌为原料,开发高效提取猪苓多糖的工艺,并对提取物的抗氧化活性进行考察。[方法]采用超声辅助离子液体法提取猪苓多糖,在单因素试验的基础上进行五因素四水平的正交试验,考察提取时间、提取温度、料液比及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]AC)质量浓度对猪苓多糖提取率的影响。对超声辅助离子液体提取猪苓菌中的猪苓多糖的工艺进行优化。同时通过DPPH自由基清除和羟自由基清除探究猪苓多糖的抗氧化能力。[结果]超声辅助离子液体提取猪苓多糖的最佳工艺条件为超声时间60 min,提取温度70℃,料液比1∶25(g/mL),[EMIM]AC质量浓度3 g/L,在此条件下猪苓多糖提取率为8.74%。猪苓多糖对DPPH自由基、羟自由基均具有良好的清除作用,并呈剂量依赖性。[结论]超声辅助离子液体能有效提高猪苓多糖提取率,且提取物具有较强的抗氧化活性。

崩岗土壤液塑限的离子特异性效应

为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表明,红土层的土壤塑限、液限和塑性指数均显著高于砂土层和碎屑层(P<0.05)。土壤塑限和液限均与土壤黏粒含量、有机质含量、阳离子交换量以及高岭石含量呈正相关关系,其中,土壤塑限与黏粒含量和阳离子交换量呈显著正相关关系(P<0.05)。K^(+)交换处理后,红土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高5.80%、9.53%和12.99%,比Na^(+)交换处理分别高3.50%、9.77%和15.86%;K^(+)交换处理后,砂土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高7.22%、6.69%和6.83%,比Na^(+)交换处理分别高4.33%、5.27%和7.32%;而不同离子对碎屑层土壤液塑限的影响不显著。不同离子对同一土层土壤液塑限的影响不同,K^(+)交换处理后红土层、砂土层的土壤液塑限总体高于Li^(+)和Na^(+)交换处理,即较Li^(+)和Na^(+)而言,K^(+)可提高崩岗土壤液塑限。

膜法分离一/二价阳离子的研究进展

各类工业过程如水质软化、食用盐纯化、盐湖卤水提锂、酸和重金属资源回收等对一/二价阳离子高效分离的需求日益增长,近年来,针对上述分离体系的膜材料的研究取得了诸多进展。本文详细总结了针对一/二价阳离子分离的选择性阳离子交换膜、纳滤膜、支撑液膜和离子印迹膜的研究进展,重点梳理了相关膜材料的离子选择性优化思路和机理,对比分析了上述膜过程的特点和适用场景。基于此,作者认为,离子筛分精细化是膜分离技术的重要发展方向。在分子尺度明晰分离层的形成和演化机理,对于提高界面聚合反应可控度,实现在亚纳米尺度膜结构的精细调控至关重要。通过在膜基体内可控构建目标离子的特异性识别位点和传质通道,有望实现高选择性离子筛分。此外,具有本征规则孔道结构的新型分离膜材料,如MOFs、COFs、二维层状结构膜等,在精细筛分方面具有良好的发展潜力。

哌啶基离子液体在钠离子电池中的高温性能研究

传统碳酸酯类电解液与钠离子电池硬碳负极相容性较差,选择合适的电解液添加剂是提升硬碳电极电化学性能行之有效的方法。研究合成了含烯丁基的哌啶离子液体(pp14),并以不同比例添加至基础电解液中,探究哌啶基离子液体在高温下对硬碳负极电化学性能的影响。结果表明,含15%体积比的pp14电解液可以有效提升HC电极的高温电化学稳定性及倍率性能,其优异的电化学性能归因于循环时形成了稳定的固体电解质界面(SEI)。

基于串并对称式液冷流道的锂电池散热分析

针对锂离子电池均温性差和液冷系统能耗高等问题,以方形锂离子电池为研究对象,在电池单体模型验证的基础上,设计了串并对称式液冷流道的锂离子电池散热结构,对比了5种流道方案,在优选方案四的基础上,分析了液冷板中的液冷流速、铝板厚度组合和液冷系统的启动时间对电池散热效果和液冷系统能耗的影响.结果表明:与方案一的流道形状S0对比,方案四的流道形状S3能够将模组中电池单体的最大温差降低15%;此外,电池的最高温度随着液冷流速的增加呈现先减小后平缓的趋势;在保证液冷系统总质量不变的前提下,与初始的铝板厚度组合h0对比,调整后的铝板厚度组合h4可将电池模组的最大温差降低12%;电池在2.5C放电时,延迟液冷系统启动时间至563 s,既可以保证电池在最佳的工作温度范围内,又能节约液冷系统约39%的能耗成本.

锂离子电池液冷热管理系统研究进展

锂离子电池由于具有优良的电化学特性,在电动汽车及储能等领域得到了广泛的应用,但是其工作性能及安全性受温度的影响较大,因此,需要采用合理有效的热管理系统,以确保电池的温度维持在适宜范围内。本文归纳了常见的热管理系统,总结了风冷、相变材料冷却、热管冷却和液冷的研究现状及优缺点,重点从直接接触液冷和间接接触液冷两方面介绍了当前液冷技术的优化方式。对于单一热管理系统存在的局限性,从耦合热管理系统角度分析了液冷与其他方式相结合的热管理系统的研究现状。提出液冷热管理系统应向综合优化、智能管控的方向发展,特别是与被动散热方式的耦合以及电池管理系统的匹配连接。

锂电池肋片液冷板的传热与流动特性研究

对于锂离子电池热管理系统,在锂电池两侧插入带通道的冷板是一种有效的高温散热方法。针对电动汽车用方形锂电池,在传统并行流道冷板的基础上,设计了六种肋片强化换热冷板。通过数值模拟方法研究和比较了不同雷诺数下冷板的换热效果,同时计算了流场的压降、摩擦因子和速度等来分析其流动特性,最后采用综合考虑流体流动和传热特性的无量纲因子来判断冷板的综合性能。结果表明,不同雷诺数下六种肋片强化冷板散热性能均优于传统并行流道冷板,但压降也不可避免地增大,各个方案中矩形交错肋片液冷板的综合性能最优。

锂离子电池不同冷却方式及浸没式冷却液综合对比分析

随着锂离子电池储能电站的发展,高效且安全的电池热管理系统逐渐受到重视,防范电池热失控成为关键。首先对比介绍目前的电池热管理方式,并从温度控制、防火安全、系统成本等方面归纳不同技术的优势与劣势,指出浸没式液冷是目前锂离子储能电站较为理想的热管理技术。然后基于锂离子电池储能电站的应用需求,提出理想浸没式冷却液的主要技术指标,并总结目前常用的5类冷却液:氟化液、碳氢化合物类、硅油类、酯类和水基类,分述其各自代表性产品的主要性能参数和特点。最后从绝缘性、防火安全性、散热性、流动性和环境友好性这5个指标对5类冷却液体进行定量评价,对浸没式液冷技术和浸没冷却液未来的研究方向进行探讨。

液相色谱-串联质谱法与离子色谱-串联质谱法测定食品中氯酸盐和高氯酸盐方法比较研究

目的考察离子色谱-串联质谱法(ion chromatography-tandem mass spectrometry,IC-MS/MS)和液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)在测定不同食品中氯酸盐和高氯酸盐的一致性。方法利用乙腈/水(3:2,V:V)提取鸡蛋、奶粉和菠菜中的目标物,经石墨化炭黑(graphitized carbon black,GCB)小柱净化,以IonPac^(TM)AS20离子色谱柱和CSHTMFluoro-Phenyl液相色谱柱为分析柱,三重四极杆质谱仪检测,内标法定量。对两种方法测得的数据进行正态性检验和差异性分析。比较两种方法的保留时间漂移,考察色谱稳定性。对两种方法测得的浓度进行线性回归和Bland-Altman(B-A)图可视化考察方法一致性。结果两种方法测得氯酸盐(高氯酸盐)的质量浓度在1~500(0.1~50.0)μg/L范围内线性良好(r^(2)>0.999)。IC-MS/MS与LC-MS/MS测定高氯酸盐的定量限均为0.5μg/kg,氯酸盐的定量限分别为5.7μg/kg和4.2μg/kg。回收率范围分别为82.3%~107.4%和94.8%~109.4%,相对标准偏差分别为1.5%~13.6%和1.2%~9.6%。IC-MS/MS(LC-MS/MS)测得鸡蛋、奶粉、菠菜中氯酸盐和高氯酸盐的基质效应分别为12.1%(22.1%)、9.0%(27.4%)、-24.0%(-11.8%)和-16.8%(-18.5%)、-18.6%(-28.4%)、-20.2%(-21.1%)。线性回归法显示两种方法测定氯酸盐和高氯酸盐浓度的回归曲线斜率分别为1.0144和1.0908。B-A图显示绝大多数数据点位于平均值±1.96标准偏差范围。结论两种方法的准确度和精密度均符合化学检验方法验证通则的要求,两种方法测得的氯酸盐、高氯酸盐浓度结果基本一致,但氯酸盐在LC-MS/MS系统中的保留时间稳定性更好,IC-MS/MS在测定食品中氯酸盐、高氯酸盐时的抗基质干扰能力更强。

锂离子电池双螺旋结构流道液冷板数值优化

液冷系统具有高热导率和高比热容,而液冷板在液冷系统中至关重要,液冷板内部流道的结构状态直接影响锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性。为了实现在5C放电速率、环境温度为299.15 K的工作情况下,电池最高温度和温差在安全工作范围内的目标,本工作设计了一种由余弦函数组成的双螺旋状流道液冷板,以电池最高温度和温差为评价指标,运用Ansys Fluent有限元分析软件研究了双螺旋流道不同函数振幅、入口流速、函数周期和流道宽度对冷板散热性能的影响,然后采用正交试验和极差分析对4种影响因素进行重要程度排序。结果表明:入口流速和流道函数周期能够显著影响锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性;增加入口流速、流道宽度和流道函数周期,锂离子电池的最高温度和温差均减小,温度均匀性得到提升;函数振幅对电池温度影响最小。确定了最优结构的组合为振幅25 mm、入口流速0.2 m/s、周期2、流道宽度5 mm。与初始结构相比,优化后的结构电池组最高温度和温差分别降低了2.36 K和1.27 K。

车用锂离子电池组液冷散热系统设计与优化

目的解决传统热管理系统中锂离子电池组在充放电过程中温度过高、温差过大等问题。方法以液冷方式为主要手段,在传统蛇形冷却通道的基础上设计1种单流入单流出的微通道结构和2种双流入单流出的微通道结构,并采用新型高导热材料石墨烯薄膜作为散热辅助材料。基于有限元仿真软件从电池组的最高温度、温差、温升和流体压力4个角度进行比较分析。结果优化后电池组的最高温度由36.4℃降至36℃,温差由8.7℃降至3.9℃,电池组的散热能力及温度一致性得到提高。结论双流入单流出结构优于单流入单流出结构,其中双波纹蛇形为最佳的液冷微通道结构,石墨烯薄膜的采用可进一步提高电池组的温度一致性。

可充电氟离子电池电解质研究与应用

氟离子电池(FIB)是基于氟离子穿梭驱动的低成本新型储能系统,具有比锂离子电池(LIB)更高的理论能量密度,作为下一代可充电电池引起了学术界的广泛关注。然而,FIB仍处于早期开发阶段,需要解决许多技术问题。用于FIB的电解质要求具有高离子导电性,并需要满足在循环过程中对电极反应保持稳定的要求。综述了FIB研究过程中使用的固态和液态电解质,分析了基于不同电解质的电池的性能特征,为FIB电解质进一步的研究方向提供了参考。

液体浸没条件下锂离子电池新型热灾害的研究进展与挑战

在“碳达峰、碳中和”的背景下,浸没式液冷技术是具有良好应用前景的锂离子电池热管理技术之一。在新一代热管理系统中,锂离子电池热失控诱导火灾依然是一个重大的安全隐患。本文全面梳理了当前浸没式液冷技术的研究进展,分析了浸没条件下锂离子电池热灾害的多种模式,提出锂离子电池新型热灾害的研究趋势。首先,介绍了浸没式液冷技术及其优劣势、液冷方法以及液冷介质,重点介绍了相变液冷技术以及部分常用液冷剂的物性参数;其次,梳理了近年来浸没式液冷技术的进展与政策;再次,从浸没条件下锂离子电池老化、热失控以及二次灾害等方面对浸没条件下新型锂离子电池热灾害的模式进行了深入分析和讨论,并指出现有研究存在的不足;最后,提出未来浸没式液冷条件下,新型锂离子电池安全防护技术研究的发展方向。文章有助于提升浸没条件下锂离子电池组热安全性,增强热灾害发生后的应急能力。

磷酸铁锂电池组在电网调峰工况下的液冷技术研究

调峰是电池储能电站重要运行的工况,电池冷却对储能电站电池安全运行至关重要,本文对磷酸铁锂电池组在调峰工况下的液冷技术进行研究。首先对磷酸铁锂电池组在实际调峰工况下的产热以及电池的液冷冷却进行研究,建立磷酸铁锂电池组在调峰工况下的产热模型以及液冷冷却模型,其次对磷酸铁锂电池组在调峰工况下的液冷模型进行优化,通过有限元仿真分析,最后,采用调节冷却液流向以及合理调节流量等方式对液冷冷却进行优化。仿真与实验结果表明:合理设置不同冷却管冷却液流向可有效提高液冷散热的均温性,通过仿真温度云图的对比并创新地采用ΔT (最大温度与平均温度的差值)来体现不同方案均温性的优劣;增大流量虽然有助于降温,但液冷倍率达到2.0以上时,冷却效果增加有限,但能耗大大增加,通过仿真结果提出最佳的流量范围为1.5~2.0。本文所提方案均已通过实验验证,并在储能电站电池冷却进行实际应用。

锂离子电池组液冷系统建模与散热分析

近年来动力锂电池在新能源车上的应用越来越广泛,同时储能单元锂电池的热安全问题受到广泛关注。利用COMSOL Multiphysics软件对集总参数化的锂离子电池组液冷系统进行几何建模与热分析,研究并对比有液冷系统与被动散热系统对工作电池温度的影响,在此基础上进一步探究电池的放电倍率、冷却液温度和冷却液流速对液冷系统冷却效果的影响。结果表明:高放电倍率会导致电池组最大温度与最大温差上升;在考虑冷却成本的情况下,当环境温度为20℃时,20℃为冷却液的最适温度;冷却液流速对电池组散热性能的影响较小。在液冷系统的作用下,电池组温度能够得到有效控制,为优化液冷系统提供了有力的参考。

系列小分子液体中α弛豫与探针离子电导行为的对比

液体中平动和转动的耦合性是凝聚态物理长期关注的问题之一,本文采用介电谱方法同时获得了系列小分子液体中α弛豫的弛豫时间和探针离子的电导率.样品包括具有不同分子形状和官能团的碳原子数跨度在3—14范围内的15种一元和二元小分子液体.分析结果表明平动和转动的耦合性与液体分子的官能团并没有直接的对应关系,对分子形状、大小和离子大小也不是十分敏感,但是液体的微观结构是影响平动和转动耦合性的重要因素.也就是,无论在一元还是二元体系中,液体的微观结构没有改变时电导率的倒数和弛豫时间与温度的依赖关系具有一致性,这也为弛豫时间的测量提供了一种方法.研究结果还表明,液体中自身携带的杂质离子与定量掺入离子的电导率的温度依赖关系相同,为电解质溶解度低的有机小分子液体中离子电导率行为的研究提供了思路.本文中单羟基醇的实验结果也与单羟基醇中α弛豫而非Debye弛豫对应于体系结构弛豫的观点相一致.