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锂硫电池中的硫正极电催化认识

物理化学学报 2024年第2期40卷 45-57页

作者：汪涛董琴李存璞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学锂电及新材料遂宁研究院四川遂宁629000

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用... 详细信息

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用前需要解决的关键问题。而电化学催化的引入是解决上述问题行之有效的策略。本文从电化学催化角度出发,重新讨论认识多硫化物的存在形式,并从吸附-催化、活性中间体两个方面,根据不同的反应机理、路径分析多硫化物转化机制,总结定量评价催化性能方法,以期为锂硫电池高效电催化剂的设计提供思路。

关键词：锂硫电池催化转化电催化化学吸附硫自由基

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锂硫电池的动力学调控策略

化工学报 2023年第1期74卷 170-191页

作者：焦巡童成李存璞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学锂电及新材料遂宁研究院四川遂宁629000

锂硫(Li-S)电池因其超高的理论能量密度(2600 Wh·kg^(-1))有望成为下一代高能量密度电池的候选者之一。然而,它存在硫利用率低、容量衰减快以及多硫化锂(LiPSs)发生“流失效应”等问题,这使得Li-S电池反应动力学缓慢,严重限制了其实际... 详细信息

锂硫(Li-S)电池因其超高的理论能量密度(2600 Wh·kg^(-1))有望成为下一代高能量密度电池的候选者之一。然而,它存在硫利用率低、容量衰减快以及多硫化锂(LiPSs)发生“流失效应”等问题,这使得Li-S电池反应动力学缓慢,严重限制了其实际应用。物理限制、化学吸附等方法可以加速硫、LiPSs和Li_(2)S之间的氧化还原反应,减少LiPSs的流失,加速动力学过程,使电池具有高能量密度和长循环稳定性。基于整体电化学反应过程,对近些年使用的材料如何促进动力学进程、阻止LiPSs的流失,以及相应策略的评价进行了综述,以指导提升电池动力学性能的合理设计和Li-S电池的实际应用。

关键词：锂硫电池动力学多硫化锂电化学吸附催化流失效应

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锂硫电池中的催化应用

化工进展 2021年第9期40卷 5073-5087页

作者：高希雅邓子华李存璞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044

锂硫电池以其高理论比容量、环境友好和低成本等优点成为理想的下一代高能量密度储能装置。但活性材料的绝缘特性、多硫化物的穿梭效应和硫物种缓慢的动力学转化过程,导致电池性能持续衰减,是目前阻碍锂硫电池商业化发展的关键。利用催... 详细信息

锂硫电池以其高理论比容量、环境友好和低成本等优点成为理想的下一代高能量密度储能装置。但活性材料的绝缘特性、多硫化物的穿梭效应和硫物种缓慢的动力学转化过程,导致电池性能持续衰减,是目前阻碍锂硫电池商业化发展的关键。利用催化材料加速硫物种转化,研究催化氧化还原动力学,从而实现高性能锂硫电池的开发、认知硫物种微观转化机制,是近年来受到广泛关注的研究热点。本综述从理解多硫化物产生、转化和硫化锂沉积等角度入手,讨论了锂硫化学中的催化转化特点,综述了近年来锂硫电池催化材料的研究进展,评述了催化剂的设计策略与评价方法,可为高活性锂硫电池催化剂材料提供一定的借鉴。

关键词：锂硫电池催化电化学反应动力学

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2018年清洁能源开发热点回眸

科技导报 2019年第1期37卷 113-120页

作者：李存璞黄寻魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044

2018年清洁能源领域取得了一系列激动人心的进展,提出了液态阳光的概念,不依赖p-n结的光伏转化新原理被发现以及锂硫电池步入商业化应用等。本文评述了太阳能电池、燃料电池、锂电池及生物质能源等技术在2018年的重要突破,并展望了未来... 详细信息

2018年清洁能源领域取得了一系列激动人心的进展,提出了液态阳光的概念,不依赖p-n结的光伏转化新原理被发现以及锂硫电池步入商业化应用等。本文评述了太阳能电池、燃料电池、锂电池及生物质能源等技术在2018年的重要突破,并展望了未来清洁能源领域的发展方向。

关键词：清洁能源液态阳光燃料电池锂电池生物质能源

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2019年清洁能源开发热点回眸

科技导报 2020年第1期38卷 125-136页

作者：李存璞唐红安魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044

清洁能源开发研究在2019年继续保持火热的发展劲头,取得了一系列丰硕的研究成果。小分子催化转化研究为实现清洁能源融合发展,能源系统零排放持续发力;太阳能电池的稳定性和效率突破不断,燃料电池技术逐渐完善以及大数据与机器学习引入... 详细信息

清洁能源开发研究在2019年继续保持火热的发展劲头,取得了一系列丰硕的研究成果。小分子催化转化研究为实现清洁能源融合发展,能源系统零排放持续发力;太阳能电池的稳定性和效率突破不断,燃料电池技术逐渐完善以及大数据与机器学习引入锂电池领域进一步促进新能源汽车时代的到来。本文评述了小分子催化转化,太阳能电池、燃料电池、锂电池及生物质能等能源技术在2019年取得的一些进展,并对目前清洁能源的发展状况进行了分析与总结。

关键词：清洁能源小分子催化转化燃料电池锂电池生物质能

基于科学态度与社会责任的反向思维教学——以“元素化学”为例

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化学教育（中英文） 2020年第9期41卷 31-40页

作者：张诗曼李存璞四川外国语大学附属外国语学校重庆400039 重庆大学化学化工学院重庆400044

"科学态度与社会责任"是《普通高中课程标准(2017年版)》提出的5大化学学科核心素养之一,但在课堂教学实践中对其的培养却往往流于形式和表面,使得学生并不能真正理解和认同化学学科与社会发展的密切关系。在元素化学的必修课和选修课... 详细信息

"科学态度与社会责任"是《普通高中课程标准(2017年版)》提出的5大化学学科核心素养之一,但在课堂教学实践中对其的培养却往往流于形式和表面,使得学生并不能真正理解和认同化学学科与社会发展的密切关系。在元素化学的必修课和选修课课堂教学中进行了一系列的"反向思维"教学尝试,通过建立"当某种元素不存在"这一假设来引导学生思考此情境对社会生产生活的影响。通过此教学尝试,让学生在获得元素知识的同时,深刻认识元素价值,并理解化学科学与现代社会发展的重要关系,提升学生的社会使命感与责任感;使学生进一步树立科学利用元素资源和建设现代化祖国的远大志向。

关键词：元素化学反向思维核心素养社会责任课程设计

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锂离子电池的热失控与预防

科技导报 2024年第12期42卷 178-192页

作者：李存璞唐晓霞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学锂电及新材料遂宁研究院遂宁629000

随着可再生能源的开发利用,锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、自放电小等特性,被认为是最重要的储能技术之一。然而,由锂离子电池热失控引起的火灾或爆炸事故频发,提高其安全性能刻不容缓。锂离子电池热失控发生源于电池外部受... 详细信息

随着可再生能源的开发利用,锂离子电池凭借其高能量密度、长循环寿命、自放电小等特性,被认为是最重要的储能技术之一。然而,由锂离子电池热失控引起的火灾或爆炸事故频发,提高其安全性能刻不容缓。锂离子电池热失控发生源于电池外部受到滥用,导致电池内部生长锂枝晶造成短路、电极分解析出气体、易燃电解液分解,从而发生燃爆。以锂离子电池内部组件为出发点,基于锂离子电池热失控机理研究,从锂离子电池正负极及电解液等方面详细分析了热失控诱因;对热失控过程中电池内部的反应过程进行了全面阐述;针对锂离子电池热失控提出了抑制锂枝晶生长、设计电解液、减少正极氧释放、优化隔膜等内部改进策略,综合锂离子电池外部热管理以实现对锂离子电池的内外双重保护。

关键词：锂离子电池电池组件电池组热失控热管理

“发现”密堆积:基于3ds MAX软件的金属晶体教学设计

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化学教育（中英文） 2019年第19期40卷 72-79页

作者：张诗曼李存璞四川外国语大学附属外国语学校重庆400039 重庆大学化学化工学院重庆400044

利用3ds MAX软件对金属晶体进行实时三维建模,在课堂上引导学生从简单立方晶胞开始,采用'修改-试错-验证'模式,逐步构建出立方晶系的所有晶胞。使学生在好奇心驱动下逐步理解并自主'发现'知识,探究密堆积的特点与条件,最终建立晶胞结构... 详细信息

利用3ds MAX软件对金属晶体进行实时三维建模,在课堂上引导学生从简单立方晶胞开始,采用'修改-试错-验证'模式,逐步构建出立方晶系的所有晶胞。使学生在好奇心驱动下逐步理解并自主'发现'知识,探究密堆积的特点与条件,最终建立晶胞结构与堆积的关系。通过学生的主体参与,将知识传授与能力培育相融合,提升学生化学学科核心素养。

关键词：晶体结构密堆积三维模型教学设计

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2020年清洁能源开发热点回眸

科技导报 2021年第1期39卷 248-260页

作者：李存璞陈洪平魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044

2020年清洁能源技术持续发力,取得了一系列有价值的研究成果,电催化转化CO2等小分子加速实现"碳中和",串联太阳能电池转换效率突破29.15%,阴离子交换膜燃料电池功率突破2.58 W·cm-2,以及高镍正极材料衰减机理的提出等。评述了电催化转... 详细信息

2020年清洁能源技术持续发力,取得了一系列有价值的研究成果,电催化转化CO2等小分子加速实现"碳中和",串联太阳能电池转换效率突破29.15%,阴离子交换膜燃料电池功率突破2.58 W·cm-2,以及高镍正极材料衰减机理的提出等。评述了电催化转化小分子、太阳能电池、燃料电池、二次电池及生物质能源技术在2020年取得的重要成果,并对未来清洁能源的发展进行了展望。

关键词：清洁能源电催化转化燃料电池二次电池生物质能