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可充电镁电池负极改性策略

高等学校化学学报 2021年第5期42卷 1357-1376,I0001页

作者：薛琳琳吕瑞景王澳轩罗加严天津大学化工学院天津300072

可充电镁电池具有理论体积比容量大、地壳丰度高、成本低、环境友好及更为安全等优点,是未来高能量存储系统发展的重要方向之一.在大多数传统电解液中,镁金属负极表面形成的钝化膜会阻碍镁的可逆沉积溶解过程,从而限制了可充电镁电池的... 详细信息

可充电镁电池具有理论体积比容量大、地壳丰度高、成本低、环境友好及更为安全等优点,是未来高能量存储系统发展的重要方向之一.在大多数传统电解液中,镁金属负极表面形成的钝化膜会阻碍镁的可逆沉积溶解过程,从而限制了可充电镁电池的商业化应用.由于存在成本高、合成步骤复杂、离子电导率低及难以同时与正负极兼容等问题,聚焦于解决镁负级钝化问题的电解液研究陷入瓶颈.因此,通过对镁电池负极进行修饰改性,使其在传统电解液中实现可逆过程是一种具有发展前景的策略.本文从合金负极及人工界面形成两方面总结了近年来用于可充电镁电池负极改性的策略,并在分析对比的基础上提出了进一步发展的结论和展望.

关键词：可充电镁电池合金负极人工界面传统电解液

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水系锂离子电池和电极材料的研究

水系锂离子电池和电极材料的研究

作者：罗加严复旦大学

学位级别：硕士

采用电极在有机溶液中发生脱出/嵌入反应的锂离子电池自1990年被索尼公司商业化以来,广泛的应用于手机、笔记本、数码相机等领域。因为锂离子电池具有长的循环稳定性和高能量密度。在锂离子电池中,锂离子可以可逆的从具有锂的阴极脱出... 详细信息

采用电极在有机溶液中发生脱出/嵌入反应的锂离子电池自1990年被索尼公司商业化以来,广泛的应用于手机、笔记本、数码相机等领域。因为锂离子电池具有长的循环稳定性和高能量密度。在锂离子电池中,锂离子可以可逆的从具有锂的阴极脱出并嵌入到接受锂的阳极中,而且不破坏电极材料的结构。但是,尽管有机系锂离子电池卓越的性能,有机电解液的毒性和可燃性导致锂离子电池在过充或短路等不当操作中存在很严重的安全隐患。另外,非水电解液的离子电导率比相应的水溶液电解液要低两个数量级,有机电解液电池的制作成本也相应高很多。考虑到成本、安全性和循环寿命,这些缺点限制了大型电池的应用。一个有效的办法是采用水系锂离子电池因为水系锂离子电池利用有机锂离子电池的“摇椅式”概念。在1994年,加拿大的Dahn小组首次报道了以VO作负极、LiMnO作正极的水系锂离子电池。通过这种组合,有机电解液的安全性问题从根本上解决了,同时有机锂离子电池的严格的组装条件也避免了。但是,这种VO作负极、LiMnO作正极的水系锂离子电池的循环寿命差,随后报道的各种等水系锂离子电池的循环寿命都很差;100次循环后容量保持率不到50%。研究水系锂离子电池循环过程中衰减的机理很少,大部分关注于电极材料在电解液中的溶解。但是,采用不溶于水的电极组成的水系锂离子电池仍然衰减很快。至今,关于水系锂离子电池容量衰减的机理仍然不明。本文的研究主要集中于水系锂离子电池容量衰减机理的研究以及纳米材料和第一原理计算在锂离子电池中的应用。此外,本论文还包括了一部分水系锂离子电池电容器的研究。论文具体内容如下: 1.水系锂离子电池衰减机理分析通过广泛研究电极材料在水溶液中的稳定性,伴随着锂离子嵌入的质子嵌入,氧气和氢气的析出反应,和电极材料在水中的溶解性,我们发现:在氧气存在的情况下,适合作为水系锂离子电池负极的任何材料在放电态都会和氧气和水反应,这是导致水系锂离子电池容量衰减的原因。通过密封电池除氧,调整电解液的pH值,使用炭包覆的电极材料,水系锂离子电池可以具有非常长的循环寿命。1000次循环后容量保持90%以上。同时制备了高结晶性的大孔LiTi(PO),并在其表面通过化学气相沉积包覆一层连续均一的炭层。炭包覆的LiTi(PO)在水溶液电解液和有机电解液中都具有较好的电化学性能,尤其是在水中具有良好的循环稳定性。由于纳米尺度的炭层可以让锂离子通过但阻止电极材料和水的副反应,炭包覆的LiTi(PO)在水中循环稳定性有巨大提高。水系锂离子电池采用同有机锂离子电池相同的“摇椅”式概念,其中锂离子可以可逆的从具有锂的阴极脱出并嵌入到接受锂的阳极中,而且不破坏电极材料的结构。可以预测水系锂离子电池将会在所有水系二次电池中循环寿命最长。尽管水系锂离子电池的能量密度无法于有机锂离子电池相提并论,但是,水系锂离子电池具有安全无毒、长循环寿命、高功率、低成本使得它成为短距离电动汽车和太阳能、风能发电站的最合适的能量储存和转化装置。 2.两种水系锂离子电池电容器将活性炭作正极、炭包覆的LiTi(PO)作负极、在LiSO水溶液电解液中组装成混合超级电容器,其中活性炭正极、炭包覆的LiTi(PO)负极在析氢析氧反应发生前分别输出容量为90和45 mAhg。LiTi(PO)/AC超级电容器最大电压为1.6 V,平均输出电压0.9V,输出容量30 mAhg,比能量密度27 Whkg。同时该电容器表现出较好的循环寿命,1000次循环后,能量密度仍保持开始的85%以上。以MnO作正极、炭包覆的LiTi(PO)作负极、在LiSO水溶液电解液中组装成混合超级电容器,其中MnO作正极、炭包覆的LiTi(PO)负极在析氢析氧反应发生前分别输出容量为60和90 mAhg。LiTi(PO)/Mn超级电容器最大电压为2.05V,平均输出电压1.3V,输出容量36 mAhg,比能量密度47Whkg。同时该电容器表现出较好的循环寿命,1000次循环后,能量密度仍保持开始的80%以上。 3.纳米材料在锂离子电池中的应用发展了一种可以低温软化学合成高结晶性纳米结构尖晶石LiMnO的方法。LiI/MnO的比例和煅烧温度对形成LiMnO都有很大的影响。电化学测试结果是样品在40 mAg下的首次放电容量为127 mAhg;100次冲放电循环后,容量保持率为90%。样品在5 C倍率下的放电容量是在0.1 C倍率下放电容量的85%以上。该方法合成的尖晶石LiMnO具有良好的电化学性能,同时该方法可以有效合成高结晶性具有各种形貌的纳米结构尖晶石LiMnO。高结晶性可以提高晶体结构稳定性,纳米结构可以缓冲充放电过程中的体积膨胀,从而提高材料的循环寿命。材料的大比表面积可以降低电流密度,粒径尺寸小可以降低锂离子扩散路径,从而提高材料的倍率性能。这种拓扑方法可以避免传统合成

关键词：锂离子电池电容器纳米材料氧化物介孔材料

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锂金属电池中的复合负极

物理化学学报 2021年第2期37卷 47-60页

作者：赵雨萌任凌霄王澳轩罗加严天津大学化工学院天津300072

锂金属具有理论比容量高、电位低等优点,被认为是电极中的“圣杯”。然而,锂金属负极在循环过程当中存在着不可控的枝晶生长、体积膨胀等问题,严重地阻碍了锂金属电池的商业化进程。本综述首先概述了锂枝晶的形成机理,然后对由小及大,... 详细信息

锂金属具有理论比容量高、电位低等优点,被认为是电极中的“圣杯”。然而,锂金属负极在循环过程当中存在着不可控的枝晶生长、体积膨胀等问题,严重地阻碍了锂金属电池的商业化进程。本综述首先概述了锂枝晶的形成机理,然后对由小及大,自内而外,总结了近年来三种不同层次的锂金属电池复合负极:锂金属负极内部结构的复合、锂金属电池内部结构的复合以及锂金属电池内部环境与外界操作条件的复合。最后,本综述对未来多层次锂金属电池复合负极的前景做出了展望。

关键词：锂金属电池锂枝晶复合负极内部结构外界操作条件多层次复合

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水系锂离子电池研究进展

电源技术 2008年第7期32卷 431-434页

作者：夏永姚罗加严王永刚复旦大学复旦大学化学系上海市分子催化和功能材料重点实验室

采用锂离子嵌入化合物(碳和钴酸锂)和有机电解质的锂离子电池,自1990年商品化以来,以其高比能量的优点,迅速占领小型电池市场,并已广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等情报通讯器件。但因为所采用的有机电解质的可燃性和在不正确使... 详细信息

采用锂离子嵌入化合物(碳和钴酸锂)和有机电解质的锂离子电池,自1990年商品化以来,以其高比能量的优点,迅速占领小型电池市场,并已广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等情报通讯器件。但因为所采用的有机电解质的可燃性和在不正确使用(如过充或短路)时电极材料与有机电解质的高反应活性等引起的安全性和高成本等问题,在一定程度上

关键词：锂离子电池工作电压比能量锂离子二次电池锂电池嵌入化合物放电比容量有机电解质负极材料水系

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石墨烯保护锂金属负极

石墨烯保护锂金属负极

2018新能源汽车动力电池技术论坛暨第三届“江淮绿色功能材料论坛（镇江）”

作者：罗加严天津大学化工学院

锂金属电池有着比锂离子电池更高的理论能量密度。然而,作为理想的负极材料,锂金属的直接使用却面临着许多挑战,特别是锂枝晶的形成与生长。通过将锂结合到可弯曲的支架材料(如还原氧化石墨烯薄膜)中可以制备出耐弯曲的锂金属负极(Adv. ...

锂金属电池有着比锂离子电池更高的理论能量密度。然而,作为理想的负极材料,锂金属的直接使用却面临着许多挑战,特别是锂枝晶的形成与生长。通过将锂结合到可弯曲的支架材料(如还原氧化石墨烯薄膜)中可以制备出耐弯曲的锂金属负极(Adv. Mater., 2018, 1703891),相同方法应用到金属钠可以得到可加工成型的钠金属负极(Angew. Chem., 2017, 56, 11921),在氧化还原石墨烯复合锂负极内制造阵列空穴,可以将负极表面的电场被边缘扭曲,从而在边缘处形成强电场,诱导锂在边缘成核并水平向心式沉积,最终填满空穴(Chem, 2018, DOI:10.1016/***.2018.06.017)。石墨烯纸团具有抗团聚的特性、可以做到连贯的紧密堆积,使其在厚度、表面粗糙度和孔径分布上实现均匀可控。当将其作为金属锂的沉积骨架时,可以通过增加石墨烯纸团的厚度来实现金属锂沉积量的增加并且能够有效缓解体积变化带来的不利影响,实现超厚无枝晶金属锂负极(Joule, 2018, 2, 184)。在三维碳基骨架中引入离子导体通道,可以同时实现高面容量和体积容量锂负极(Adv. Mater., 2018, 1801328)。基于MXene本身的混合电子离子导体性质,可以实现高倍率锂负极(Angew. Chem., 2018, 201808714)。

关键词：

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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“板桥派”考辩

荣宝斋 2024年第3期 126-135页

作者：罗加岭扬州市文史馆征研部

“板桥派”最初是由李斗在《扬州画舫录》中提出。对“板桥派”成员的研究由周积寅、卞孝萱列出名单。两者名单有异同,后者对前者有创新。但两者共同不足是没有涉及现代与当代。笔者根据相关资料对“板挢派”的成员做些补充,并分析“板... 详细信息

“板桥派”最初是由李斗在《扬州画舫录》中提出。对“板桥派”成员的研究由周积寅、卞孝萱列出名单。两者名单有异同,后者对前者有创新。但两者共同不足是没有涉及现代与当代。笔者根据相关资料对“板挢派”的成员做些补充,并分析“板桥派”的成因及成败的启示。

关键词： “板桥派” “板桥体” “郑家样”

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科技创新推动人类文化与经济发展

中国经贸导刊 2024年第3期 94-95页

作者：罗加丁云南师范大学法学与社会学学院

人类的文化与经济是以对自然界的认知及改造为基础的,历史上的数次科技革命,也就带来了文化与经济的数次跳跃发展。科技革命是将科技创新进行实践运用的认知突破,本质而言是科技创新推动了人类文化与经济发展。本文将通过简要分析创新... 详细信息

人类的文化与经济是以对自然界的认知及改造为基础的,历史上的数次科技革命,也就带来了文化与经济的数次跳跃发展。科技革命是将科技创新进行实践运用的认知突破,本质而言是科技创新推动了人类文化与经济发展。本文将通过简要分析创新与人类文化发展关系、现代科技进步与创新对文化经济作用,并由此提出我国科技创新与文化发展前瞻。

关键词：人类文化发展实践运用文化与经济发展前瞻创新推动简要分析科技进步与创新认知

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集成光波导相控阵列中心偏检测方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1099-1104页

作者：严朝军吴迪三峡大学计算机与信息学院宜昌443002 三峡大学电子与通信研究所宜昌443002

针对光波导在成像过程中阵列中心易发生偏移现象,其相控阵列的中心偏检测精度较低的问题,提出一种集成光波导相控阵列中心偏检测方法。利用光束传输法对集成光波导的光波场展开模型,根据光栅衍射理论分析集成光波导的扫描特性。当相控... 详细信息

针对光波导在成像过程中阵列中心易发生偏移现象,其相控阵列的中心偏检测精度较低的问题,提出一种集成光波导相控阵列中心偏检测方法。利用光束传输法对集成光波导的光波场展开模型,根据光栅衍射理论分析集成光波导的扫描特性。当相控阵列中心处于偏离状态时,相控阵列面之间在集成光波导中处于不平行状态,在光学自准直法的基础上结合集成光波导的扫描特性,计算相控阵列在集成光波导中的平行度,获得相控阵列面在x方向和y方向中的平行度,以此为依据检测集成光波导相控阵列中心的偏离程度。实验结果表明:本文方法在x方向和y方向中的检测误差为0.001 mm和0.002 mm,检测结果与实际结果相符,证明所提方法具有较高的检测精度。

关键词：集成光波导相控阵列光栅衍射理论光束传输法光学自准直法阵列中心偏检测

赋权的挑战：北京集体经营性建设用地入市下的国土空间用途管制实施

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城市规划学刊 2024年第4期 98-104页

作者：严雅琦深圳大学建筑与城市规划学院

集体经营性建设用地入市是实现集体土地还权赋能、促进城乡融合发展的重要途径。然而，北京的入市试点项目在国土空间用途管制实施过程中遭遇多重挑战。构建“控制权界定土地发展权”的分析框架，依据国土空间用途管制的“规划—建设—... 详细信息

集体经营性建设用地入市是实现集体土地还权赋能、促进城乡融合发展的重要途径。然而，北京的入市试点项目在国土空间用途管制实施过程中遭遇多重挑战。构建“控制权界定土地发展权”的分析框架，依据国土空间用途管制的“规划—建设—治理”链条，将地方政府对土地开发的控制权分解为规划编制权、实施许可权、治理监督权等三大维度，明晰其运作的影响因素，由此解释入市实施挑战及其形成机制。研究发现，尽管集体土地入市促进了集体土地名义发展权的强权赋能，但地方政府的控制权行使造成集体土地实际发展权的三次弱化。此权利弱化蕴藏于发展理念转型下地方政府的多元目标兼顾困局，形成于建设指标约束下的地方财政优先导向，加深于资源反哺农村下的政府监督渗透强化。提出面向城乡融合的国土空间用途管制实施路径与配套政策优化建议。

关键词：集体经营性建设用地入市国土空间用途管制规划实施控制权土地发展权北京