多孔无机结构支撑的准固态电解质的构筑与性能研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ruannengjie
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
便携式电子设备和电动汽车的实现得益于可充电电池的发展,涵盖锂离子电池(LIBs)、镍镉电池、燃料电池、铅酸电池及镍氢电池等。在任何一种电化学设备中,液态电解液(LE)都作为最重要的组成部分用来促进正负电极间离子传输。然而,目前锂离子电池通常采用液态有机电解液,容易发生漏液,腐蚀电极甚至发生氧化燃烧等重大安全问题,使得其商业应用受限。固态电解质代替液态电解质,可以提高安全性,且全固态电解质电池(ASSEs)具有宽电化学窗口、寿命长、高温下性能稳定等优点,但其界面阻抗大和离子电导率低严重限制了它的实际应用。对此研究者们多采用分步式,即从商业电池过渡到准固态电池再实现全面开发全固态电池,逐步实现全固态电池的生产。准固态电解质(QSE)结合了LE的高离子电导率、良好界面兼容性、优异的循环性能和ASSEs的热稳定性和机械稳定性等优势,因此探索合适的准固态锂离子电池在可再生能源科学与技术的前沿研究受到高度重视。准固态电解质由液态和固态两部分组成。其中固体无机电解质骨架对QSE的离子电导率有显著的影响。因此设计并构筑具有特殊形貌的无机材料框架是准固态电解质的关键。本论文重点是构筑多孔无机结构支撑的准固态电解质结构与电解液复合制备准固态电池,并对其进行物理/电化学性能研究。主要内容如下:第一部分实验是基于一种较为成熟的制备方法,得到类“红毛丹”的多孔蛋壳结构的γ-Al OOH微球。将此微球与液态电解液复合,制备多孔蛋壳结构微球的准固态电池,并对此电池进行进一步的物理/电化学表征。结果表明γ-Al OOH微球的蛋壳结构和周围的绒毛有利于吸附丰富的液态电解液,LFP/γ-Al OOH-QSE/Li电池具有高的离子电导率、宽的电化学窗口和可与商业体系相比拟的循环性能。准固态电解质γ-Al OOH-QSE构筑的电池的化学性能良好,但氧化物γ-Al OOH自身不具有导离子的能力,仅作为无机结构骨架吸附电解液。因此在第二部分实验中,我们对快离子导体Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)进行结构构筑,并进行相关性能研究。本文中以中空结构的Ti O2为模板制备多孔结构LATP电解质,对LFP/LAP-Ti O2-QSE/Li电池进行物理/电化学表征。结果表明,该锂离子电池在离子电导率、离子迁移数及电化学窗口等方面均有所改善,但其循环性能差,可能是因为LATP未完全结晶或Ti4+与锂负极发生副反应等原因造成的。因此在此基础上,我们借助模板设计了第三个实验。在第三部分实验中,我们利用氧化铝(AAO)模板设计一种具有垂直连续导离子通道且与锂负极兼容的AAO-LATP-QSE(ALQSE)准固态电解质。测试结果表明1)一维垂直连续的纳米通道有利于促进Li+的迁移,有效地提高离子的电导率和迁移数;2)上下表面的差异保证了ALQSE准固态电解质的与正极活性材料和锂负极的兼容性,降低界面电阻,避免LATP与锂金属负极直接接触。实验数据表明,ALQSE准固态电解质的离子电导率和电化学窗口增大,循环性能良好。三部分实验的离子电导率随着实验条件的逐步改善,离子电导率逐步增加,这表明材料自身具有导离子能力很重要外,离子电导率的增加主要是吸液率,证明固态电解质中无机框架的结构构筑对准固态电池的离子电导率有较大影响。实验设计上舍弃多数准固态电解质中无机氧化物仅作为结构框架材料的研究策略,这为准固态电解质的设计与研究提供一个新的研究思路与方向。
其他文献
在信息时代和新媒体不断发展的背景下,媒介素养成为语文素养内涵的延伸。高中语文课程标准中的“思维发展与提升”“跨媒介阅读与交流”“思辨性阅读与表达”等,都与媒介素养不谋而合。无论是以课程标准为纲领,还是从为社会培养合格公民出发,通过高中语文教学提升媒介素养都具有其可行性与必要性。解读最新的课程标准发现,媒介素养与其在内容、目标和学习情境上存在交集。总结二者的关系,可大致理解为:语文课堂教学是媒介素养
学位
张调元,河南郑州贾鲁河村人,生于乾隆四十九年。从小跟随祖父学习四书五经,是儒学的传承人,其一生勤于治学、笔耕不辍,著述颇丰,主要有《京澳纂闻》《佩渠前后集》《佩渠随笔》等著作。从这些著作中我们可以看到张调元治学的严谨、知识的渊博以及“为生民立命,为往圣继绝学”的赤诚之心。《佩渠前后集》收录其文章,同时融汇汉学、宋学之精髓思想,经世致用、辞采斐然。《京澳纂闻》中多有关于中原人物、地理、名物的考证,对
学位
跨学科项目式学习可以引导学生在深入学习和探究的基础上进行学科知识与真实世界的整合、个体经验和学科新知的链接。初中英语跨学科项目式学习应以驱动问题开启,进而将其拆解为不同但有关联的子问题,并在每一个子问题下将不同学科的知识进行链接和整合,设计指向学生跨学科核心素养培养的活动。在这一过程中,教师应采用学生自我反思、学生互评和教师评价相结合的方式对过程和最终产品进行评价,发挥评价的激励和改进功能。
期刊
初中写作教学在学生的整个中学写作生涯中扮演着入门者的角色,教师的写作教学理论素养和教学质量直接关乎学生写作水平的高低,其重要地位毋庸置疑。然而,当下写作教学现状却不容乐观,教师的“教法”和学生的“写法”均存在问题,教师和学生在主观上都能认识到写作的重要性,却苦于没有科学合理的方法指导。常言道:理论是行为的先行者。若要提高教学质量和学生的写作能力,首先要提升教师的写作理论素养。朱自清先生有着29年的
学位
为缓解当今日益枯竭的化石能源和日趋严重的污染带来的压力,寻求新型清洁能源和提高能源转换效率成为众多科研工作者的研究课题。热电材料可以将废热直接转换为电能,有利于提高能源转换效率,因而引起了人们对其原子结构、宏观性质、原子结构与宏观性质的关系以及应用等方面的关注。我们一般用热电优值(ZT)来表征热电性能,高效的转换效率需要良好的电输运性能和低热导率。人们发现,如石墨烯、六方氮化硼、黑磷等二维(2D)
学位
随着我国对新能源领域的大力发展,从便携式3C电子产品到电动汽车EV甚至于如今的航空航天和国防等领域都对锂离子电池的各项电化学性能以及安全性提出了更高的要求。因此,成本低、能量密度高、倍率性能好并且绿色环保的高镍三元层状材料成为了研究热点之一。但是,高镍三元层状材料存在着以下不足:第一,随着材料中镍元素的增多,阳离子(Li+/Ni2+)混排的趋势增大,会引起材料从有序层状相转变为无序层状相甚至于岩盐
学位
半导体量子点具有稳定性好、量子产率高、发射光谱范围窄和尺寸可调等优点,在物理、化学、生物医学,以及材料学等众多研究领域中引起了人们的广泛关注。量子点优异的光学和电学特性,使其在光电探测、光催化、单光子源、单分子标记和追踪等方面具有广阔的应用前景。但是,由于单颗粒量子点的荧光发射存在严重的闪烁行为,所以极大的限制了其在单光子源以及单分子追踪领域的应用。近些年尽管人们投入了大量的精力不断的对量子点的闪
学位
分析我国进口零售跨境电商贸易的现状和监管状况,探究海关在执行监管过程中存在的跨境电商法律法规建设滞后、监管系统设计尚不完善、海关关员素质有待提高等问题。在进一步探究其原因的基础上提出夯实法治基础,制定完备的跨境电商监管法律法规体系;完善监管系统,明确规范跨境电商监管的执法流程及操作标准;建设专业素质过硬,思想道德高尚的海关监管人才队伍,提高海关服务水平等改进建议。
期刊
金属钨材料因高熔点、高热导率、高密度等优点被广泛用于航天、军事、冶金、矿工等领域,同时钨作为优异的面向等离子体材料被用于核聚变托克马克装置。由于钨的韧脆转变温度高,因此在室温下难以塑性加工和组装,易发生脆化损伤现象。晶界可以显著改善铁、铜、金等金属材料的力学性能,同时研究表明不同类型的倾侧晶界和扭转晶界会影响钨材料的力学性能,因此进一步深入研究钨晶界的塑性形变特性对提高钨材料力学性能至关重要。再者
学位
血栓形成是动脉粥样硬化性心血管疾病患者急性表征(心肌梗死,卒中)的主要直接诱因。在全球范围内,血栓栓塞性疾病的发病率近年来有所增加,患者病死率也随之增加。目前,针对血栓栓塞性疾病,已经发展了几种靶向给药策略,其中包括抗血小板药物和抗凝血药物,随着抗血栓形成药物的研究进展,治疗血栓导致的心血管疾病为患者带来了巨大的潜在效益。
期刊