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人工界面改写光反射和折射定律

前沿科学 2011年第3期5卷 94-95页

光的折射和反射定律是几何光学的基础。但是美国哈佛大学物理学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵从这些经典定律。这意味着,或许有一天当你用一块平面镜端详自己容貌时,看到的却是哈哈镜的变形效果。光在不同介质中的传播速度不... 详细信息

光的折射和反射定律是几何光学的基础。但是美国哈佛大学物理学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵从这些经典定律。这意味着,或许有一天当你用一块平面镜端详自己容貌时,看到的却是哈哈镜的变形效果。光在不同介质中的传播速度不一样。当一束光从空气中斜射向水中,光束的传播方向会发生

关键词：折射定律反射定律人工界面光反射

双离子电池天然石墨正极材料的人工相界面的设计构建与机制研究

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双离子电池天然石墨正极材料的人工相界面的设计构建与机制研究

作者：张可嘉苏州大学

学位级别：硕士

锂离子电池在便携式电子设备和电动汽车市场占主导地位,其需求迅速增长,但其存在一些缺点。锂元素在地球上的储量有限,而且锂离子电池中正极材料中需要昂贵的元素钴和镍。近十年这些过渡金属的成本大幅增加,以目前的消费速度来看,这些... 详细信息

锂离子电池在便携式电子设备和电动汽车市场占主导地位,其需求迅速增长,但其存在一些缺点。锂元素在地球上的储量有限,而且锂离子电池中正极材料中需要昂贵的元素钴和镍。近十年这些过渡金属的成本大幅增加,以目前的消费速度来看,这些材料的储备将无法满足未来的需求。双离子电池的优点是正极采用了石墨材料,替代了含镍和钴等元素的氧化物,解决了元素稀缺性的问题。此外石墨作为正极具有高的工作电压(在4.5V以上)和快速充电的优势。正负极都使用石墨材料的双离子电池可以达到8.66 kW kg-1的高功率密度和227 Wh kg-1的高能量密度。这些优势使双离子电池能够为小型电动汽车和大规模储能设备提供动力。但是石墨材料本身也存在问题,尤其是未经修饰的天然石墨结构没有人工石墨稳定。随着阴离子(PF6-)持续在石墨层间结构中脱嵌,会引起石墨晶格的体积变化,而且电解质中的溶剂碳酸甲乙酯(EMC)会与阴离子(PF6-)形成溶剂化的结构,在充电过程中随阴离子共同嵌入到石墨层中,加速石墨结构的坍塌。电解质分解严重也是阻碍双离子电池应用的严重原因之一,因为石墨正极材料的工作电压在4.5 V以上,而传统有机电解质在高压下稳定性较差,导致电化学性能不理想。针对这些问题,本文通过对天然石墨材料的界面修饰,构建出稳定的人工正极电解质相界面(cathode/electrolyte interphase,CEI),从而来抑制电解质的分解和共嵌,提高天然石墨作为双离子电池正极材料的的电化学性能。具体工作如下:(1)利用氢键作用将聚磷酸(PPA)纳米层种植在天然石,电化学性能测试结果显示,PPA包覆的天然石墨作为双离子电池正极材料显示出优良的长期循环和大电流充放电性能,2000圈后容量保持率为80%,在100 C下容量仍有30 mAh g-1,明显优于未包覆的天然石墨。电极结构表征显示,PPA纳米层不仅能够作为富磷酸的人工相界面层抑制电解质的分解反应,而且PPA和电极粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)之间存在氢键交联作用,从而进一步提升了天然石墨在3期阴离子嵌脱过程中电极整体结构的稳定性。(2)在上一个工作的基础上,沿用富磷酸官能团有助于形成优良CEI的思路,进一步引入胺基官能团使电解液中的阴离子在石墨表面脱溶剂化。将二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)通过氢键作用种植在天然石墨表面,DTPMP在充电过程中会与电解质中的F-结合生成单氟磷酸(FPA)和氟化二甲基五乙烯三胺(FPDT)。FPA通过氢键与天然石墨表面的含氧官能团(羟基和羧基等)连接,形成致密稳定的富磷酸CEI,从而抑制电解质的分解。FPDT是一种强的路易斯碱,会捕获质子从而形成正电荷的H3FPDT3+,其与阴离子(PF6-)的强吸引作用,可破坏EMC对PF6-的溶剂化结构,从而阻止溶剂EMC在石墨正极充电过程中的共嵌入,显著提升了电池的循环性能和库伦效率。作为双离子电池正极材料,DTPMP修饰的天然石墨循环3000圈后有80%的容量保持率。(3)石墨正极表面基于磺酸盐的CEI已被证明具有很好的耐高压性,并能起到抑制电解质分解的作用。该部分工作通过液相包覆法将三种具有不同不饱和度的有机磺酸盐(分别为炔丙基磺酸钠PyS、烯丙基磺酸钠AlS和丙烷基磺酸钠PaS)包覆在天然石墨表面。电化学性能测试结果表明,PyS修饰的天然石墨长期循环性能最优,AlS修饰的性能居中,而PaS修饰的性能最差。通过紫外可见吸收光谱和理论计算模拟,发现炔丙基的不饱和官能团C≡C键与石墨层间能够产生较强的π-π共轭效应,使PyS牢牢地吸附在石墨表面,形成长期稳定的耐高压CEI。PyS包覆的天然石墨作为双离子电池正极材料2000圈循环后容量保持率为80%,并具有出优良的大倍率充放电性能,明显优于未包覆的天然石墨。

关键词：双离子电池天然石墨正极正极/电解质相界面人工界面

中国学生在哈佛大学做博士后研究发现人工界面改写光的反射和折射定律

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科技传播 2011年第18期3卷 17-17页

光的折射和反射定律是几何光学的基础。但是美国哈佛大学物理学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵从这些经典定律。这意味着,或许有一天当你用一块平面镜端详自己容貌时,看到的却是哈哈镜的变形效果。

关键词：折射定律光的反射大学物理学人工界面博士后研究变形效果折射现象实验演示传播方向涅尔

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锂离子电池硅基负极界面工程的研究进展

高等学校化学学报 2023年第5期44卷 287-303页

作者：贺汝涵黎浩韩方陈奥渊麦立强周亮武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院武汉430070 南京大学现代工程与应用科学学院南京210093

Si基负极材料具有比容量高和嵌锂电势低等优点,已成为提高锂离子电池能量密度的关键材料.但其巨大的体积膨胀和与电解液间的副反应造成了严重的界面问题.本文从硅负极界面的定义出发,对界面问题、成因和形成机制进行了综合评述;并分别... 详细信息

Si基负极材料具有比容量高和嵌锂电势低等优点,已成为提高锂离子电池能量密度的关键材料.但其巨大的体积膨胀和与电解液间的副反应造成了严重的界面问题.本文从硅负极界面的定义出发,对界面问题、成因和形成机制进行了综合评述;并分别从结构优化、人工界面构筑、电解液配方优化和固态电池中的界面问题4个方面阐述了硅基负极界面工程的发展现状;最后,对硅基负极界面问题的解决方案进行了总结与展望.

关键词：锂离子电池硅基负极材料界面工程人工界面复合材料

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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

水系锌碘电池负极凝胶膜改性及其储能性能研究

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水系锌碘电池负极凝胶膜改性及其储能性能研究

作者：易仁杰中南大学

学位级别：硕士

锌卤素电池作为新兴的水系锌电池系统,具有双极性卤素锌盐电解质的优势,可提供正极和负极侧的活性物质来源。其中,锌碘电池以其高安全性、稳定性的优点受到广泛关注。为了解决锌负极枝晶和多碘离子穿梭效应等问题,进一步提高锌碘电池在... 详细信息

锌卤素电池作为新兴的水系锌电池系统,具有双极性卤素锌盐电解质的优势,可提供正极和负极侧的活性物质来源。其中,锌碘电池以其高安全性、稳定性的优点受到广泛关注。为了解决锌负极枝晶和多碘离子穿梭效应等问题,进一步提高锌碘电池在大规模储能领域应用的潜力。本文研究了羧甲基壳聚糖凝胶膜和经冻融处理后的柔性聚乙烯醇凝胶膜用于锌负极保护层及其在锌碘电池中的应用,并得到如下结论:(1)利用离子交联法制备了羧甲基壳聚糖交联凝胶膜包覆的锌负极(Zn-CMCS)。溶液中的单齿羧基、羟基、氨基通过与Zn交联形成涂层紧密地附着在锌箔表面。采用活性炭涂层碳纤维布(AC-CFC)作为正极,实现高效可逆的I/I转化反应。基于CMCS凝胶对锌负极的保护和对多碘离子的限域作用,Zn-CMCS/AC-CFC电池在5 m A cm的电流密度下和1-1.23V的工作电压范围内,平均库伦效率可达达99.99%,循环28000次(测量时长超过2年)后电池仍保持1.04 m A h cm的比面积容量,表现出良好的长循环稳定性。(2)制备了聚乙烯醇(PVA)凝胶膜锌负极涂层用于柔性锌碘电池。利用聚乙烯醇(PVA)的羟基与Zn交联,在负极表面形成稳定的Zn三维导体网络。将PVA凝胶膜进行多次冻融处理显著提升了凝胶的力学性能,这对柔性电子设备的开发具有重要意义。由此组装的Zn-PVA/Zn对称电池在1.25 m A cm的电流密度下可以稳定循环超过700小时。在窄电压窗口下(1-1.23V)锌碘柔性全电池在10 m A cm的电流密度和0.8 m A h cm的比面积容量下循环500圈后,容量保持率近乎100%,表现出稳定的循环性能。此外,该电池可为商用LED灯珠稳定供电,证明了Zn-PVA/AC-CFC柔性锌碘电池商业化的可行性。图42幅,表4个,参考文献148篇

关键词：锌碘电池凝胶膜人工界面循环稳定性柔性电池

基于自动化综合实训设备中PLC技术应用的分析

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轻工科技 2020年第1期36卷 40-41页

作者：李福武王厚英谭敬晃北海职业学院广西北海536000

本文按照"统筹规划,分步实施;改革创新,突出特色;重点突破,形成优势"的实训室设备建设思路,研制一套关于电气自动化、机电一体化和工业机器人等自动化专业的自动化综合实训设备。其设备深入运用PLC技术作为控制核心技术,从而更高效地实... 详细信息

本文按照"统筹规划,分步实施;改革创新,突出特色;重点突破,形成优势"的实训室设备建设思路,研制一套关于电气自动化、机电一体化和工业机器人等自动化专业的自动化综合实训设备。其设备深入运用PLC技术作为控制核心技术,从而更高效地实现设备的自动化功能。本文分析S7-200 SMART PLC技术与变频器技术、人工界面技术及电机控制系统(机械手臂)相结合,运用于自动化实训设备,控制该设备的自动化运作。

关键词：自动化设备 PLC技术变频技术人工界面电机控制系统