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1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐与环氧树脂E-51的固化工艺

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第1期41卷 42-49页

作者：苏泽白金虎吴琼刘龙张延强郑州大学河南先进技术研究院郑州450001 中国科学院过程工程研究所中国科学院粉体材料技术重点实验室北京100190 郑州中科新兴产业技术研究院郑州450000

通过咪唑环上的季铵化反应,制备一种适用于环氧树脂的双氨基咪唑类离子液体固化剂1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐(DAIL)。以环氧树脂E-51作为基体树脂,深入研究DAIL作为固化剂的固化工艺条件和固化物的性能。结果表明,DAIL可作... 详细信息

通过咪唑环上的季铵化反应,制备一种适用于环氧树脂的双氨基咪唑类离子液体固化剂1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐(DAIL)。以环氧树脂E-51作为基体树脂,深入研究DAIL作为固化剂的固化工艺条件和固化物的性能。结果表明,DAIL可作为环氧树脂E-51的中温固化剂使用,二者的最佳质量比为DAIL∶E-51=20∶100,最佳固化温度范围为74~105℃,后固化温度为162℃,固化后的浇注体样条抗拉强度为159 MPa,弹性模量为2281 MPa,断裂伸长率为12.8%,热分解温度为424.4℃。DMA分析表明DAIL/E-51浇注体最大损耗因子tanδ为0.56,玻璃转化温度θg为83℃,对应的贮存模量E为290 MPa,交联密度为30149 mol·m^(-3)。该结果为高力学性能中温环氧树脂固化剂的使用提供了重要实验依据。

关键词： 1,3-二(2′-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐环氧树脂固化剂固化原理固化动力学

离子液体强化酶电催化CO_(2)转化制甲醇研究进展

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中国电机工程学报 2021年第11期41卷 3657-3665页

作者：张志博李放放白银鸽聂毅吉晓燕张香平吕勒奥理工大学能源科学系瑞典吕勒奥97187 郑州中科新兴产业技术研究院河南省郑州市450000 中国科学院过程工程研究所北京市海淀区100190

二氧化碳作为典型温室气体和重要的碳源,其利用一直是研究者关注的热点。围绕生物酶催化CO_(2)生成甲醇所面临的问题,如辅酶的再生、CO_(2)低转化率等,对国内外酶电催化和离子液体作为助剂在CO_(2)酶催化,以及离子液体用于CO_(2)电化学... 详细信息

二氧化碳作为典型温室气体和重要的碳源,其利用一直是研究者关注的热点。围绕生物酶催化CO_(2)生成甲醇所面临的问题,如辅酶的再生、CO_(2)低转化率等,对国内外酶电催化和离子液体作为助剂在CO_(2)酶催化,以及离子液体用于CO_(2)电化学催化等的国内外研究进展进行了总结和评价,提出离子液体生物酶催化CO_(2)生成甲醇新方案,为未来生物酶催化CO_(2)发展提供了新思路。

关键词：二氧化碳酶辅酶再生电催化离子液体甲醇

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退役石墨负极粉除杂及修复再生研究进展

储能科学与技术 2024年第11期13卷 3796-3810页

作者：申长洁李晶晶姜海迪张玉强达昊然闫婕张海涛郑州中科新兴产业技术研究院河南省储能材料与过程重点实验室河南郑州450000 中国科学院过程工程研究所北京100190

动力电池的服役年限通常为5~8年,达到使用寿命后需进行循环再生。退役电池中富含大量的能源金属和战略元素;其中,负极石墨属于战略矿产元素,在锂离子电池中质量占比达12%~21%,如若不进行妥善处理将造成资源浪费并对环境治理造成压力。... 详细信息

动力电池的服役年限通常为5~8年,达到使用寿命后需进行循环再生。退役电池中富含大量的能源金属和战略元素;其中,负极石墨属于战略矿产元素,在锂离子电池中质量占比达12%~21%,如若不进行妥善处理将造成资源浪费并对环境治理造成压力。本文通过对近期相关文献进行分析,从退役石墨失效机制、除杂方法及修复再生等环节归纳了退役石墨负极粉再利用研究进展。首先从SEI增厚失效、表面枝晶、活性颗粒破裂、集流体腐蚀四个方面系统分析了退役石墨失效机制;其次重点介绍了退役石墨杂质元素高效脱出方法,包括酸碱处理法、低共溶剂浸出法、电解法等;最后从碳材料包覆修复、金属氧化物包覆修复及表面人工界面膜构筑等方面着重阐述了退役石墨修复再利用策略;并对退役石墨发展方向和应用前景进行展望,提出未来退役石墨再生将朝着高值化、低能耗、可持续的方向发展。本文有望为退役动力电池石墨负极资源化利用构筑坚实的理论基础并提供极具价值的选择依据。

关键词：退役锂电池石墨负极回收处理资源化利用

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离子液体在电催化合成氨中的应用

科学通报 2024年

作者：成曦韩丽君张聪王珂戚妙刘艳荣中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室离子液体清洁过程北京市重点实验室中石化石油化工科学研究院有限公司/SINOPEC 龙子湖新能源实验室郑州中科新兴产业技术研究院中国科学院大学化工学院

氨是农业化肥及绝大多数含氮化学品的上游工业原料,同时也是优良的氢能载体,因而备受关注.与工业合成氨相比,电催化合成氨反应条件温和且更易于利用可再生能源实现分散式氨生产.然而,由于氮气（N2）强的化学惰性难活化、在水溶液中极低... 详细信息

氨是农业化肥及绝大多数含氮化学品的上游工业原料,同时也是优良的氢能载体,因而备受关注.与工业合成氨相比,电催化合成氨反应条件温和且更易于利用可再生能源实现分散式氨生产.然而,由于氮气（N2）强的化学惰性难活化、在水溶液中极低的溶解性、电化学反应析氢竞争性等,造成氨的产率和法拉第效率较低,其规模化氨生产仍存在着巨大挑战.离子液体因具有结构可设计、功能可调控等特性,在电化学领域已经实现了广泛应用.本文综述了离子液体在电化学合成氨中的应用,重点包括N2在离子液体中的溶解性能,离子液体对氨合成微环境调控,以及离子液体作为电解质强化电催化合成氨性能,同时阐述了离子液体的作用机制与机理,并展望了离子液体在电催化合成氨体系中的发展趋势.

关键词：离子液体电催化合成氨界面修饰

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多三元环季铵自燃离子液体的合成及性能

含能材料 2023年第9期31卷 870-879页

作者：蒋章姚远刘雪刘龙焦念明张延强中国科学院过程工程研究所中国科学院粉体材料技术重点实验室离子液体清洁过程北京市重点实验室北京100190 沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110020 郑州中科新兴产业技术研究院河南郑州450000

以三元碳环作为张力能结构单元,合成了基于N,N‑(二环丙基甲基)环丙胺为阳离子,二氰胺根和氰基硼氢根为阴离子的系列离子液体。采用核磁(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨率质谱(HRMS)等表征方法,确认了所得离子液体的结构,并对其物化性质(如... 详细信息

以三元碳环作为张力能结构单元,合成了基于N,N‑(二环丙基甲基)环丙胺为阳离子,二氰胺根和氰基硼氢根为阴离子的系列离子液体。采用核磁(NMR)、红外光谱(IR)和高分辨率质谱(HRMS)等表征方法,确认了所得离子液体的结构,并对其物化性质(如熔点、热分解温度、密度、粘度、生成焓、比冲和点火延迟时间)进行了测定或计算。结果表明:设计合成的10种离子液体均能与白烟硝酸(WFNA)发生自燃,氰基硼氢类离子液体与相应的二氰胺类离子液体相比,点火延迟时间更短。张力环结构的引入可提高离子液体生成焓(0.87~1.96 kJ∙g^(-1)),三元环结构紧凑的堆积有利于提高离子液体密度(1.01~1.18 g∙cm^(-3)),张力环基自燃离子液体表现出更高的密度比冲(436.7~454.4 s·g·cm^(-3))。分子结构中引入张力环基团为提高自燃离子液体的能量密度提供了新的思路。

关键词：离子液体自燃能量密度张力环推进剂

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锂离子电池储能电站安全风险及应对策略

电源技术 2024年第12期48卷 2343-2349页

作者：赵光金李晶晶胡玉霞李嘉鑫张海涛国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052 郑州中科新兴产业技术研究院河南省储能材料与过程重点实验室河南郑州450003

储能电站是可再生能源利用的关键,其安全运行对实现能源结构转型至关重要。然而储能电站具有火灾、产气、触电和废电池回收等安全风险,尤其是热失控和操作不当等因素会引发火灾事故。近年来以锂离子电池为主的储能电站安全事故频发,影... 详细信息

储能电站是可再生能源利用的关键,其安全运行对实现能源结构转型至关重要。然而储能电站具有火灾、产气、触电和废电池回收等安全风险,尤其是热失控和操作不当等因素会引发火灾事故。近年来以锂离子电池为主的储能电站安全事故频发,影响了储能电站市场的进一步扩大。概括了锂离子电池安全防护在早期预警技术和火灾抑制方法的进展,并提出了储能电站安全应对策略及建议。

关键词：储能电站锂离子电池火灾安全防护

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高能量长续航无人机电池的开发及制备

储能科学与技术 2024年第8期13卷 2550-2558页

作者：巩文豪李蒙张涛张若涛刘艳侠郑州中科新兴产业技术研究院河南省储能材料与过程重点实验室河南郑州450003 中国科学院过程工程研究所离子液体清洁过程北京重点实验室北京100190

以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片。负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片。通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯。采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶... 详细信息

以高镍三元单晶和多晶颗粒为正极材料,制备出了3种体系的正极极片。负极材料采用高首效和低膨胀的硅氧颗粒,并制备成负极极片。通过软包电池叠片和注液工艺,制备成单体电芯。采用3种不同的化成工艺对单体电池进行激活,经过高温加压和阶梯式充电电流方式化成的电池,循环500周后容量保持率高达95.3%。最终制备的单体电池在常温2 C放电条件下表现出优异的电化学性能,放电容量为23 Ah,能量密度达到269 Wh/kg。在常温1 C/2 C循环1000次后,电池容量保持率达到88.3%。单体电池在高温柜放置7天后,电池的容量保持率达到95.7%,容量恢复率为97.4%。该电池还具有优异的放电倍率性能,以1 C放电容量为基准值,10 C的放电容量比达到了83.3%。按照国家标准,电池还顺利通过了严格的加热和外短路安全要求测试。此外,通过选用一致性更高的6块单体电池以串联的方式进行组装,成功制备出了无人机电池组。该电池组尺寸为81 mm×183 mm×71 mm,重量为1902 g,2 C放电能量密度为240 Wh/kg,可满足不同倍率下放电,使之能够在多种复杂工作条件下为无人机提供可靠的动力支持。

关键词：无人机锂离子电池高能量电池组

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硫酸钠制备碳酸氢钠过程中Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律

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化工进展 2024年第3期43卷 1621-1629页

作者：胡洪远张洋张贺东范兵强郑诗礼汤吉海南京工业大学化工学院江苏南京211816 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 郑州中科新兴产业技术研究院河南郑州450000

Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3~1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系以及其子体系Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O的液-固相平衡关系,并获得了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系以及SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)和HCO_(3)^(-)在Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律。研究结果表明,Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系中氨对硫酸钠有强烈盐析作用,当温度低于305.55K时在氨的作用下,体系平衡固相以无水硫酸钠的形式存在。同时硫酸钠氨盐水溶液通入二氧化碳进行碳酸化可促进硫酸钠的溶解。低温、高压有利于促进硫酸钠氨盐水溶液的碳酸化,并提高硫酸钠向碳酸氢钠的转化率。

关键词：硫酸钠相平衡碳酸化氨气碳酸氢钠

碳还原法制备棒状硅基材料及其在锂浆料电池中的应用

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储能科学与技术 2023年第4期12卷 1051-1058页

作者：阮晶晶刘福园李珅珅高桂红刘艳侠郑州中科新兴产业技术研究院河南省储能材料与过程重点实验室河南郑州450003 中国科学院过程工程研究所离子液体清洁过程北京重点实验室北京100190

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为结构导向剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,柠檬酸为碳源,采用水热法得到凝胶状二氧化硅/碳前驱体,采用旋转蒸发方式去除溶剂,通过高温热处理,得到棒状硅氧基碳负极活性材料,提高浆料... 详细信息

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为结构导向剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,柠檬酸为碳源,采用水热法得到凝胶状二氧化硅/碳前驱体,采用旋转蒸发方式去除溶剂,通过高温热处理,得到棒状硅氧基碳负极活性材料,提高浆料体系无紧密束缚环境下硅碳材料的性能。借助X射线衍射(XRD)仪、无机元素分析(EA)仪、比表面积及孔隙度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对棒状硅基材料进行结构和形貌表征。结果表明,合成的棒状硅基材料首尾相连,形成莲藕链束,长度约为1~3μm,直径约为200 nm,孔径为6.9 nm,比表面积为282 m^(2)/g。与管长>5μm,比表面积900 m^(2)/g,直径1~2 nm的单壁碳纳米管导电剂在电解液体系中形成长程、短程互补的多级网络,加上大量介孔的存在,有利于保持浆料悬浮稳定性。用世伟洛克电池进行电化学性能测试,电化学测试结果表明首次放电比容量为1300 mAh/g,充电比容量为726 mAh/g,首效为55.8%,在0.05 C下,循环50次充电比容量从726 mAh/g变为557 mAh/g,比容量保持率为76.7%。本工作在用P123为结构导向剂制备二氧化硅的过程中,引入碳源,得到同时具有碳包覆和碳还原二氧化硅的硅基材料,避免使用镁热还原二氧化硅,再碳包覆带来的复杂工艺流程。

关键词：锂浆料电池负极材料棒状硅基材料碳源