有机模板剂辅助喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料及其电化学性能研究

分别使用3种有机物辅助模板剂,由喷雾干燥制得LiFePO4/C复合正极材料,X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征、考察了不同模板剂对样品的形貌和性能的影响.交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试电极性能.结果表明:样品的形貌和结构因添加不同的有机模板剂而改变.无模板剂时,得到的样品是光滑实心球;以聚乙烯醇(PVA)、柠檬酸和葡萄糖等作有机模板剂,可制得纳米颗粒团聚成的均匀微米球形、多孔球形和鸟巢状样品.其中以PVA为辅助模板剂制得的LiFePO4/C电极,其电荷转移电阻和比容量都较优异.该样品在0.1C和5C倍率下放电比容量分别达156.7和92.1 mAh.g-1,并呈现出大的倍率充放电平台及优良的倍率循环性能.

锶钴掺杂铁酸镧修饰的直接碳固体氧化物燃料电池银基阳极的催化性能

直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)银基阳极具有高化学稳定性和抗硫抗积碳性能,然而受制于较差的催化性能,使得DC-SOFC的电化学性能一直无法让人满意。锶钴掺杂铁酸镧(LSCF)是一种催化性能佳,且兼具电子电导和离子电导的电极材料。通过LSCF修饰DC-SOFC的银基阳极(银-钆掺杂的氧化铈,Ag-GDC),显著提高了银基阳极的催化性能和相应的电池输出性能。在850℃,对应的DC-SOFC的最大功率密度由224 mW/cm^(2)提高264 mW/cm^(2)。相应的半电池阻抗谱、电极材料的微观形貌和晶型结构、与恒电流放电测试表明,在LSCF修饰后,Ag-GDC的极化阻抗由0.543Ω·cm^(2)降低至0.373Ω·cm^(2),电极的微观形貌和晶型结构稳定,对应电池的燃料利用率由51.3%提升至57.9%。因此,LSCF修饰的Ag-GDC是一种性能良好且化学稳定的DC-SOFC理想阳极材料,有望推动DC-SOFC技术的进一步发展。

含芴和双酚AF型氮杂萘酮的两亲嵌段聚芳醚砜酮离聚物的合成与性能

采取"二锅二步"的聚合方法以双酚芴、4,4'-二氯二苯砜、双酚AF型二氮杂萘酮、二氟二苯酮磺酸钠为原料制备了含芴-聚芳醚砜憎水链段和双酚AF型二氮杂萘酮-磺化聚芳醚酮亲水链段的两亲嵌段聚芳醚砜酮离聚物,通过调整4种单体的比例以及预聚合、再缩合聚合工艺制备了一系列具有不同链段尺寸的芴-双酚AF型氮杂萘酮-两亲嵌段聚芳醚砜酮离聚物质子交换膜材料.通过黏度测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氢谱(1H-NMR)、热失重(TGA)等分析方法,对离聚物的结构和性能进行了表征,用蒸发溶剂法制备了质子交换膜,并考察膜的各种性能.实验结果表明,该系列离聚物的结构可控,热稳定性良好,5 wt%热失重温度均高于250℃;由其制备的质子交换膜具有良好的耐醇性和耐甲醇渗透性能、优异的抗氧化性和水解稳定性、以及适当的质子导电率和吸水率,室温下该系列膜的甲醇渗透率在0.23×10-6～0.28×10-6cm2/s,比Nafion 117具有更好的耐甲醇渗透性能;80℃下该系列膜的质子导电率与30℃时相比呈现倍增趋势,离聚物8e膜的质子导电率在80℃下达到了1.83×10-3S/cm.

一种耐高温氟化聚二氮杂萘酮芳醚憎水材料的合成及性能

由五氟苯肼和2-(4-羟基苯甲酰)苯甲酸制备了AB-型双官能团单体4-(4-羟基苯基)-2-五氟苯基-二氮杂萘酮,以苯做带水剂,在K2CO3的催化下温和的反应条件下通过自身亲核缩聚反应合成了结构规整的氟化聚二氮杂萘酮芳醚材料.用傅里叶衰减全反射红外光谱(FTIR ATR)、氢谱(1H-NMR)、氟谱(19F-NMR)对材料的结构进行了表征.该聚合物的玻璃化转变温度Tg为316℃,Td,5 wt%为491℃,具有良好的热性能;该聚合物薄膜样品测试结果表明该材料具有高的力学性能和绝缘性,拉伸强度超过了60 MPa,表面电阻率为1.8×1015Ω/m2,体积电阻率为5.6×1012Ω/m3;该聚合物在DMAc,DMF,DMSO,NMP,1,1,2,2-四氯乙烷,四氢呋喃,氯仿,吡啶和环丁砜中有良好的溶解性,可加工得到光滑、硬韧的膜;利用表面接触角测定仪考察了不同溶剂体系所得膜材料的表面性能,用DMAc制备膜的接触角为93.3°,用氯仿制备膜的接触角为92.5°,用THF制备膜的接触角为127.1°,接触角大于聚四氟乙烯(112°),且所有考察溶剂中所得膜的接触角都大于90°,具有较好的憎水性.

后官能化工艺制备侧链离子结构的部分氟化阴离子交换膜

以十氟联苯、双酚A低温聚合制备可高温官能化的聚合物主链,以3,5-二甲基苯酚为功能侧链,采用后官能化工艺制备了系列不同离子交换容量(IEC)值的含侧链苄基季铵基团的部分氟化阴离子交换膜.用GPC、1H-NMR、19F-NMR、IR、SASX等表征了膜的分子结构及聚集态结构,并且测试了膜的各种性能.结果表明,该系列部分氟化阴离子交换膜的分子主链线性好,官能度可控,具有明显的微相分离结构.部分氟化结构和微相分离的侧链离子结构极大的改善了膜的吸水溶胀性、电导率和化学稳定性.QFPAE-95膜具有最高的氢氧根离子电导率和适度吸水溶胀性,80oC时离子电导率和溶胀比分别达到108.6 m S cm-1和42.6%.QFPAE-55具有最大的拉伸强度,达到21.01 MPa.该系列膜还具有出色的碱稳定性,QFPAE-55膜在1 mol/L Na OH溶液中于60oC下浸泡20天后,其电导率和IEC值分别保持为原膜的82.3%和84.2%,有望作为新型阴离子交换膜并应用于碱性膜燃料电池.