【摘 要】
：
锂离子电池中使用高挥发性和易燃的液体有机物作为电解质,安全性的问题严峻。全固态电池中性能优异的固态电解质开发和应用,将成为解决这个问题的关键。固态电解质材料被普遍认为是下一代电池技术,但较低的离子电导率限制其实际应用。在众多无机固态电解质材料中,Li3xLa2/3-xTi O3（LLTO）和Li1+xAlxTi2-x（PO4）3（LATP）成本低且环境友好,同时其具备了较高的室温离子电导率和较好的
论文部分内容阅读
锂离子电池中使用高挥发性和易燃的液体有机物作为电解质,安全性的问题严峻。全固态电池中性能优异的固态电解质开发和应用,将成为解决这个问题的关键。固态电解质材料被普遍认为是下一代电池技术,但较低的离子电导率限制其实际应用。在众多无机固态电解质材料中,Li3xLa2/3-xTi O3（LLTO）和Li1+xAlxTi2-x（PO4）3（LATP）成本低且环境友好,同时其具备了较高的室温离子电导率和较好的热稳定性,使其成为研究固态电解质的热门材料。本文主要通过对静电纺丝设备进行添加磁场,以及适用的电纺丝液配置,实现LLTO和LATP两种无机固态电解质三维空间有序结构搭建;并通过有机固态电解质注入方法,实现无机-有机复合固态电解质的制备。将实验研究、微观组织观察和电化学性能表征等相结合,深入研究三维有序结构对电化学性能的影响规律,揭示固态电解质微观结构对离子电导率提高的作用机制。利用静电纺丝法制备了定向有序结构的LLTO固态电解质。外加磁场后可以制备出有序性较好的LLTO纳米线;纺丝液中PVP含量的不同对LLTO纳米线上的空洞和断裂等缺陷以及有序性影响较大,当PVP的含量为8 wt.%时LLTO纳米线的形貌最好;烧结温度为900℃,烧结时间为2 h时LLTO纳米线的有序性最好,纳米线直径为70nm,晶向织构更趋近（110）晶面方向。制备的有序结构LLTO-PEO/Li Cl O4-PEG复合固态电解质室温下的离子电导率高达4.67×10-4 S/cm,这比现报道的无序结构复合固态电解质提高近一倍。有序结构无机固态电解质具有较宽的电化学窗口0-6 V和较高的Li+迁移数0.796。复合固态电解质正负极均有有机固态电解质的保护,使其在锂对称电池中恒电流循环可以继续平稳循环750 h以上。最后研究了有序结构无机固态电解质的侧向织构对构建离子快速导电通道的重要作用。利用静电纺丝法成功制备了定向有序结构的LATP固态电解质。静电纺丝机外加磁场后制备出的线状LATP有良好的有序性;纺丝液中无机盐的含量高于13 wt.%时会发生飞丝现象,不同的无机盐含量对LATP线的粗细和有序性程度有较大的影响,当无机盐含量为11 wt.%时LATP线的形貌最好;烧结温度为900℃、烧结时间为6 h时,线状LATP表面光滑、无过多空洞。LATP-PEO/Li Cl O4-PEG复合固态电解质的室温离子电导率可达到2.05×10-4 S/cm,电化学窗口为0-5.5 V,Li+迁移数为0.708,恒电流循环的电压维持在0.52 V左右,可以继续平稳循环750 h以上,在锂金属电池中具有良好的电化学稳定性。最后研究了LATP的三维空间有序结构对电化学性能的影响规律,以及线结构LATP构建少晶粒的线性通道对于提高该复合固态电解质电导率的重要作用。
其他文献
巨介电材料通常是指介电常数大于1000的电介质材料,因其在储存器和单层陶瓷电容器等领域拥有广阔的应用前景而受到众多研究人员的关注。钙钛矿结构的SrTiO3因其丰富而独特的性能成为巨介电研究的热点材料。研究表明对SrTiO3掺杂改性让其内部产生缺陷偶极子能够获得巨大的介电常数和极低的介电损耗,同时烧结工艺在很大程度上影响了陶瓷的介电性能。本文采用传统的固相合成法制备了稀土掺杂的Sr1-3x/2Lnx
重金属离子和有机染料污染物因其毒性和致癌性而备受关注,因此在废水排放到环境前去除这些有毒污染物是很有必要的。吸附法是较常采用的去除方法,水热法合成碳球具有良好的稳定性,表面含氧基团丰富,适于后期修饰,在吸附领域具有广泛的应用前景。本文以绿色环保的生物质葡萄糖为碳源,水热碳化制得葡萄糖基碳微球（CMS）,对其进行功能修饰制得吸附剂,并将其应用于染料和重金属离子的吸附研究。主要研究工作如下:1.通过一
环氧树脂（EP）具有优异的耐腐蚀性、电绝缘性、出色的力学性能和粘结性能等,被广泛应用于建筑材料、电子电器和电子封装等领域。而环氧树脂易燃,且燃烧时会释放出大量的热能、烟雾和有毒气体,给人们的生命安全带来了威胁,同时不利于火灾救援工作的开展。近年来,人们采用了各种方法来提高聚合物的阻燃性能。其中,纳米杂化技术被认为是一种环保和有效的方法,主要是通过多种物理屏障效应和催化作用达到较好的协同阻燃效果。因
地震灾害在我国频繁发生，国家及教育部门十分重视在校园内科普地震逃生知识，而传统的地震逃生演练活动真实感低，开展活动的成本高，活动开展效果也不佳，因此，文中提出了基于虚拟现实（Virtual Reality, VR）的校园地震逃生沉浸式交互体验系统构建。该系统利用计算机结合Unity3D平台来实现，首先，利用3ds Max软件进行场景建模；然后，通过给Unity3D平台导入SteamVR和VRTK插
有机-无机杂化卤化物PSCs（perovskite solar cells,简称PSCs）在过去的十余年迅速发展,其光电转换效率从一开始的3.81%已经发展到目前的25.5%。钙钛矿材料的优异性能使其具有的较好的商业化前景,但钙钛矿内在结构存在不稳定性,受到了光、湿度、氧气、热等因素的影响,钙钛矿材料自身容易发生降解。这也限制了相关器件效率的进一步提升。本论文主要以碘化铅和碘甲胺作为原料,通过一步
十溴二苯乙烷（DBDPE）作为新型高效卤系阻燃剂,具有阻燃效率高、与聚合物相容性好和不易迁移等优点。但其作为传统卤系阻燃的替代产品,是否会对生物体构成潜在危险尚存在较大争议。本论文基于层状双氢氧化物（LDHs）的组成、层状结构和层间可插层的特点,在对LDHs插层和表面改性的基础上与DBDPE协同使用制备复配阻燃剂。取得如下主要结果:（1）本文首先采用共沉淀法制备以硝酸根为阴离子的镁铝层状双氢氧化物
目前荧光成像引导的光热治疗材料多数为近红外一区（NIR-Ⅰ,650-900 nm）激发,激发波长为近红外二区（NIR-Ⅱ,1000-1700 nm）的材料仍然较少,因此基于传统NIR-II材料的光物理性质调控,进一步开发具有拓扑结构以及荧光成像引导的光热治疗材料具有重要的科学和应用价值。本文基于D-A结构,在共轭聚合物中引入多电子给体或多电子受体,深入研究了电子给体及电子受体的摩尔比例对NIR-I
随着社会的发展,能源问题与环境问题日益突出,可持续发展的理念已经成为人类社会的共识。锂硫电池是一种先进的储能系统,具有较高的理论比容量(1675 m Ah g-1)和理论比能量(2600 Wh kg-1)。然而,由于锂硫电池氧化还原反应过程的复杂性,仍存在许多影响其性能的问题:（1）由于单质硫、多硫化物的绝缘性降低了硫的利用率;（2）多硫化物在电解液中的溶解使得其不会发生还原反应,从而导致锂硫电池
钢渣是一种低活性难处理的工业固废,目前我国钢渣利用率小于30%,钢渣处理多采用简单堆积方式,随着钢渣堆存量逐年增大,对自然界造成越来越大压力,同时威胁着人类赖以生存的环境。将工业固废资源化利用是处理工业固废的有效途径,合理处置工业固废,既能缓解自然资源日益匮乏危机,也能提高工业固废附加值。本文通过球磨方式对钢渣、矿渣和粉煤灰进行超细粉磨,制备高活性的固废基超细矿物掺合料（以下简称“超细掺合料”）,
铝空气电池具有高比容量(2.98 Ah g-1)、高能量密度(8100 Wh kg-1)、环境友好等优点。铝空气电池通过铝的氧化和氧气的还原反应产生电能,其理论能量密度比商用锂离子电池高得多。然而,氧还原反应（ORR）动力学迟缓通常导致阴极极化严重和能源利用率低,阻碍铝空气电池的商业化广泛应用。商业Pt/C催化剂能催化ORR动力学反应,但稳定性较差、成本高。因此,寻找能够应用到铝空气电池的低Pt或