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致力无机储能材料研究——北京航空航天大学化学学院张瑜教授

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科技成果管理与研究 2023年第1期18卷 5-7页

作者：袁国包于浩涵不详

能源是人类生存和发展的基础.发展新能源、智能电网、电动汽车是人类解决能源短缺和环境污染的有效途径,但其发展仍受限于同一项关键技术——能量储存与转换技术.碱金属蓄电池已成为一类主要的能量储存与转换器件,设计和制备高容量、长... 详细信息

能源是人类生存和发展的基础.发展新能源、智能电网、电动汽车是人类解决能源短缺和环境污染的有效途径,但其发展仍受限于同一项关键技术——能量储存与转换技术.碱金属蓄电池已成为一类主要的能量储存与转换器件,设计和制备高容量、长寿命电极材料是突破现有锂/钠-离子和锂-空气电池容量低和稳定性差等性能瓶颈的关键.

关键词：能源短缺储能材料电池容量电动汽车环境污染智能电网人类生存和发展发展新能源

添加剂对储能材料CaCl_2·6H_2O+Ca(NO_3)_2·4H_2O相变温度和过冷温度的影响及其熔盐结构

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材料科学与工程学报 2019年第1期37卷 153-160页

作者：周红霞朱发岩房文超周永全刘红艳房春晖房艳青海大学机械工程学院青海西宁810005 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810008

本文研究了储能材料CaCl_2·6H_2O-Ca(NO_3)_2·4H_2O的储能性能,并对影响其储能性能的结晶过冷问题和盐水分离问题进行了详细研究。发现单组分成核剂SrCl_2·6H_2O、BaCO_3、BaCl_2对该体系的过冷问题改性效果较好,能使熔盐的过冷度降... 详细信息

本文研究了储能材料CaCl_2·6H_2O-Ca(NO_3)_2·4H_2O的储能性能,并对影响其储能性能的结晶过冷问题和盐水分离问题进行了详细研究。发现单组分成核剂SrCl_2·6H_2O、BaCO_3、BaCl_2对该体系的过冷问题改性效果较好,能使熔盐的过冷度降低到2.3℃左右;增稠剂羧甲基四乙酸钠(CMC)对盐水分离问题有一定的改善,但会增大熔盐的过冷度。混合成核剂SrCl_2·6H_2O(2%)+BaCl_2(1%)+CMC (0.5%)对熔盐过冷问题改性较好,可使过冷度降低到1.8℃左右。储能材料改性前后相变焓变化不大,均在140J/g左右。在此基础上研究了熔盐CaCl_2·6H_2O和Ca(NO_3)_2·4H_2O的微观存在形式,从微观结构方面对熔盐存在的过冷和盐水分离问题进行了初步讨论。

关键词：储能材料过冷问题熔盐结构拉曼光谱密度泛函理论

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用于锂金属电池的含氟电解液研究

用于锂金属电池的含氟电解液研究

作者：张泽文南京大学

学位级别：硕士

随着时代发展,传统锂离子电池已经逐渐不能满足人们的生活需要,无论是电网的大规模储能系统,还是日常生活中的电动汽车、无线设备,都需要更高容量的电池体系才能达到需求的标准。在这样的背景下,锂金属电池迎来了复兴式的发展。锂金属... 详细信息

随着时代发展,传统锂离子电池已经逐渐不能满足人们的生活需要,无论是电网的大规模储能系统,还是日常生活中的电动汽车、无线设备,都需要更高容量的电池体系才能达到需求的标准。在这样的背景下,锂金属电池迎来了复兴式的发展。锂金属电池的研究起步很早,但由于金属锂在循环过程中会产生-枝晶从而导致安全性问题,导致它的发展一度停滞。如今,随着科学发展和技术进步,尽管锂金属电池复出会面临同样的安全性问题,但解决问题的手段远比当时要多。人们尝试了静电平衡、固态电解质界面膜、负极载体以及电解液设计等多种方法消除锂枝晶,构建安全的锂金属电池,都取得了一定的成效。在电解液设计方面,学界认为,在锂金属电池的研究中,已经不该再研究氟元素是否加入,而是如何加入。因此含氟电解液的设计是锂金属电池研究的重要方向之一。在本文的工作中,基于一种六氟异丙氧基碳酸乙烯酯(HFEC)分子构建含氟电解液体系,以用其取代传统锂离子电池电解液中的碳酸乙烯酯(EC)为目标,将其应用到锂金属电池中,并在此基础上进行电解液的升级改造,构建了全氟电解液,同样应用到了锂金属电池中。主要内容如下:1、以HFEC为实验样品,EC为参照样品,同时为证明HFEC的作用机理,另选择三氟碳酸丙烯酯(TFPC)、六氟异丙基甲醚(HFE)为参照样品,以Li PF6为锂盐、碳酸二甲酯(DMC)为共溶剂,组成电解液。对这四种材料进行基础的性质表征和电化学表征,锂-铜半电池,锂-锂对称电池,锂-三元材料全电池的性能测试,以及后-电池的扫描电子显微镜和X射线光电子能谱表征。结果表明HFEC电解液的电化学性能和电池表现最稳定,而EC电解液效果最差。这证明了我们的设想得到了实现,即HFEC可以代替EC作为电解液成分。在后-电池的表征中,我们通过四种电池中锂金属负极的表现,结合基础表征和理论计算,分析了HFEC发挥效用的两个因素。即参与负极表面共沉积过程,在锂金属负极表面引入拉电子的CF3基团平衡锂表面电荷,以及通过六氟异丙氧基作用,提高锂表面的氟化锂含量,使得锂金属表面的固态电解质界面层稳定致密。2、在第一部分实验的基础上,以HFEC为基础,对电解液进行大规模改进。将锂盐由Li PF6更换为Li FSI的尝试由于Li FSI的副反应发生没有取得成效,但将共溶剂DMC更换为氟代碳酸甲乙酯(FEMC)的尝试取得了明显的成效,这种方法构建的锂-铜半电池、锂-锂对称电池和锂金属全电池性能都非常不错,只是由于这一体系与三元材料适配性差,故采用了磷酸铁锂作为全电池正极。由于缺少横向对比,我们采用了纵向对比的方法,使用EC、TFPC、HFE作为对比样,同样证明了HFEC-FEMC这一全氟电解液体系的优越性。而后,我们考虑了锂金属电池电解液常用的FEC添加剂,用其代替部分HFEC,构建锂金属电解液,并对不同比例的电解液通过容量保持率和循环圈数定义的性能指数进行电池性能比较,大致得出HFEC含量越高,电池性能越好的结论。本文的研究内容基于锂金属电池复兴的研究背景和氟代醚基碳酸酯的复合型结构分子,为后面的研究者提供了关于含氟电解液的新思路和科学的分析方法。

关键词：储能材料锂金属电池含氟电解液固体电解质界面层碳酸乙烯酯

二氧化锰纳米棒有望成为新一代高性能电容材料

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无机盐工业 2013年第5期45卷 62-62页

作者：贾磊

作为一种可用于电池和电容的储能材料．二氧化锰拥有价格低廉、环境友好、来源广泛等优点，但是采用二氧化锰制得的化学电容在电能方面逊于传统的碳基电容。密歇根理工大学（MichiganTechnologicalUniversity）的科研人员D．S．Meng认... 详细信息

作为一种可用于电池和电容的储能材料．二氧化锰拥有价格低廉、环境友好、来源广泛等优点，但是采用二氧化锰制得的化学电容在电能方面逊于传统的碳基电容。密歇根理工大学（MichiganTechnologicalUniversity）的科研人员D．S．Meng认为，将二氧化锰制成实心的纳米棒有助于改善上述缺点。

关键词：二氧化锰储能材料纳米棒电容性能环境友好科研人员

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聚乙二醇/纤维素相变材料的制备及性能表征

生物质化学工程 2018年第4期52卷 1-6页

作者：刘洁刘志明东北林业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

以微晶纤维素(MCC)为原料,制备纤维素海绵(Cell),并以其作为基体,通过物理共混的方法与聚乙二醇(PEG)PEG-6000进行复合,制备聚乙二醇/纤维素相变材料(PCMs),研究了PCMs的结构与相变储能性能。实验结果表明:PCMs中PEG的质量分数可以达到9... 详细信息

以微晶纤维素(MCC)为原料,制备纤维素海绵(Cell),并以其作为基体,通过物理共混的方法与聚乙二醇(PEG)PEG-6000进行复合,制备聚乙二醇/纤维素相变材料(PCMs),研究了PCMs的结构与相变储能性能。实验结果表明:PCMs中PEG的质量分数可以达到90.77%,且相变过程中不会发生液体泄漏的问题。FT-IR分析表明纤维素基体和PEG之间存在明显的氢键作用,无新化合物产生。XRD分析结果表明:与纯PEG-6000相比,纤维素基体的加入不会改变PEG的结晶形态,但会降低PEG的结晶度。DSC结果表明,PCMs的熔融焓(ΔHf)随着PCMs中PEG质量分数的增加而增大,ΔHf最高可达146.88 J/g(PCM5),但均小于纯的PEG(179.09 J/g);PCMs的结晶焓(ΔHc)随着PCMs中PEG质量分数的增加而降低,ΔHc的绝对值最高可达137.81 J/g。TG分析表明,当环境温度小于250℃时,PCMs的热稳定性较好。

关键词：纤维素海绵储能材料聚乙二醇

以南瓜为前驱体制备多孔碳/硒复合材料并用于Li-Se电池正极材料的应用

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化学研究与应用 2020年第10期32卷 1891-1895页

作者：赵虔丁志锋郑乔天吴修龙冯量予尹杨赵康宁彭邦原缪镇远成都大学机械工程学院四川成都610106 成都大学纳米能源与催化材料研究中心四川成都610106

本文以南瓜为前驱体,通过“水热反应-KOH活化-碳化”制备工艺,制备得到多孔碳材料(429.85 m^2 g^-1)。再通过封闭空间高温烧结的方法,将单质Se熔解-扩散进入多孔C材料中,同时控制活性物质Se的尺寸和形貌,进一步提高Se负载率(51.8%),从... 详细信息

本文以南瓜为前驱体,通过“水热反应-KOH活化-碳化”制备工艺,制备得到多孔碳材料(429.85 m^2 g^-1)。再通过封闭空间高温烧结的方法,将单质Se熔解-扩散进入多孔C材料中,同时控制活性物质Se的尺寸和形貌,进一步提高Se负载率(51.8%),从而获得高性能锂-硒电池正极复合材料。得到C/Se复合材料首圈放电容量超过1000 mAh g^-1,并且100圈后仍能维持在400 mAh g^-1左右。本文制备的C/Se复合材料具有良好的孔径结构,并且电化学性能优异,同时原料来源广泛且廉价,制备工艺简单,为锂-硒电池产业化提供了更大的可能。

关键词：锂-硒电池多孔碳南瓜正极材料储能材料

基于DFT研究2D WTe_(2)的晶体构型和吸附机理

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当代化工研究 2022年第20期 30-32页

作者：李若涵李笋青岛科技大学中德工程学院山东266100

过渡金属硫系化合物(TMDs)作为一类典型的二维材料,因其具有半导体、半金属、超导等性质而受到广泛关注。WTe_(2)不仅具备TMDs的通性,其独特的电学和光学性能使WTe_(2)在各种电子器件中有着广泛的应用潜力。本文对WTe的三种主要晶格构型... 详细信息

过渡金属硫系化合物(TMDs)作为一类典型的二维材料,因其具有半导体、半金属、超导等性质而受到广泛关注。WTe_(2)不仅具备TMDs的通性,其独特的电学和光学性能使WTe_(2)在各种电子器件中有着广泛的应用潜力。本文对WTe的三种主要晶格构型(2H、1T、Td)进行了结构分析和性能对比。2H相具有六边形对称性,力学性能和热力学稳定性较好,适宜作为电极材料,因此选用了2H构型进一步研究。以Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Al^(3+)为吸附对象,考虑三个高对称吸附位点,基于密度泛函理论(DFT)对WTe吸附金属原子的构型进行仿真计算。优化后的吸附键长与两吸附离子键长进行对比,初步判断吸附键的类型,并预测了吸附构型的稳定性,从而了解WTe_(2)作为电极材料的可行性,为研究WTe_(2)在电极材料中的应用奠定模型基础。

关键词：第一性原理计算 WTe_(2) 储能材料

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高容量硅碳负极新材料走向产业化

中国科技财富 2024年第4期 80-81页

作者：陈曦不详

里程焦虑,一直是电动汽车市场没有拔掉的“刺”。传统电池材料已不能满足锂离子电池高容量化的发展,电池新材料的攻关及产业化进程巫驱待加快。天津师范大学物理与材料科学学院研究员张波带领团队,依托该校储能材料表面技术国际联合研... 详细信息

里程焦虑,一直是电动汽车市场没有拔掉的“刺”。传统电池材料已不能满足锂离子电池高容量化的发展,电池新材料的攻关及产业化进程巫驱待加快。天津师范大学物理与材料科学学院研究员张波带领团队,依托该校储能材料表面技术国际联合研究中心,在高容量硅碳负极材料产业化方面进行了10年研发。近日,天津师范大学与江苏贝嘉宁硅业有限公司成功签约,共转让9项发明专利,使科技创新成果从实验室走向企业生产线。

关键词：天津师范大学产业化方面联合研究中心发明专利电池材料科技创新成果储能材料锂离子电池

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玉溪着力打造先进制造基地 005

玉溪着力打造先进制造基地