EMIMTFSI基离子液体用于中温钠/氯化金属电池的性能研究

采用室温离子液体乙基三甲基咪唑双三氟甲磺酸亚胺盐(EMIMTFSI)替代原有钠/氯化金属电池(ZEBRA电池)的高熔点电解质氯铝酸钠(NaAlCl_4)来降低ZEBRA电池运行温度。利用循环伏安法、热分析法和交流阻抗法测试过渡金属Fe、Zn、Cu在离子液体中氧化还原可逆性、热稳定性以及电导率。结果表明:Cu和Zn电极在该离子液体中的可逆性良好,可组装中温ZEBRA电池,组装的Na/CuCl_2电池可在175℃下平稳运行,首次放电比容量达273 m A·h/g,库伦效率接近100%。     

MEIC-AlCl3离子液体用于中温钠氯化镍电池的可行性探讨

以氯乙烷、N-甲基咪唑为原料合成1-甲基-3-乙基咪唑氯盐(MEIC),通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等测试方法对产物进行表征,确定其为目标产物。以MEIC和无水Al Cl3为原料,通过调节原料摩尔比分别制备了酸性、碱性和中性3种MEIC-Al Cl3离子液体,分别利用热分析、交流阻抗和循环伏安法对3种离子液体进行热稳定性、电导率和电化学窗口分析。综合以上各项性能,并结合钠氯化镍(ZEBRA)电池使用条件,最终确定过饱和Na Cl缓冲中性MEIC-Al Cl3离子液体为中温(~120℃)ZEBRA电池的最佳备选电解液。     

[Pmim][ClO_4]电解质的物化性质及其在超级电容器中的性能研究

采用两步法设计合成了一种新型离子液体电解质(液)1-戊基-3-甲基咪唑高氯酸盐([Pmim][Cl O4]),对这种电解质的密度、表面张力、电导率等物化性质进行了测定.并将其与活性炭电极组装成超级电容器,通过交流阻抗、循环伏安及恒流充放电等测试手段对其电化学性能进行了研究.测试结果表明,该离子液体的密度和表面张力都随温度升高而减小,超级电容器的电化学窗口可以达到5.0 V,并且具有良好的电容特性、可逆性及循环特性,是一种具有应用潜力的超级电容器电解液.     

室温离子液体及其在绿色化学中的应用

~~烷基取代咪唑阳离子 (图 1 )研究最多 ,表 1总结了近年来开发研究的此类阳离子的种类及结构 .可以组成室温离子液体的阴离子 ,目前的研究除 Al Cl4-,NO2 -和干燥时易爆的 NO3 -,Cl O4-外 ,含氟阴离子为多 ,主要有 :BF4-,PF6-,As F6-,Sb F6-,F ( HF ) n-,CF3 SO3 -,CF3 CF2 CF2 CF2 SO3 -,( CF3 SO2 ) 2 N-,( CF3 SO2 ) 3 C-,CF3 COO-,CF3 CF2 CF2 COO-等 .图 1　烷基取代咪唑阳离子　　由各种阳离子和各种阴离子组合 ,可以得到一系列特性各异的室温离子液体 ,目前已报道的多为由表 1所示的烷基咪唑阳离子和含氟阴…     

琼脂对凝胶电解质镁空气电池性能的影响

针对液体电解液安全性低和可塑性低的问题,把不同质量分数的琼脂加入到氯化钠水溶液中制作环保型琼脂凝胶电解质,作为镁空气电池的电解液。通过傅里叶变换红外光谱、离子电导率、腐蚀和电流放电,研究了电池电化学性能。研究结果表明:2.0%琼脂的琼脂凝胶电解质性能最好,其离子电导率为6.952×10~(-2) S·cm~(-1)。组装成电池的放电电压为1.3～1.4 V、电池容量为1.292×10~3 mAh·g~(-1)、能量密度为1.710×10~3 Wh·kg~(-1)。     

掺杂聚合物电解质膜性能

以型号为Kynar2801的PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙稀共聚物)为基质,制备了掺杂微米TiO2粉体的聚合物锂离子电池用多孔电解质隔膜,并采用SEM、XRD、交流阻抗法以及充放电测试等测试手段研究分析该电解质膜的物理及电化学性能. 实验结果表明:掺入质量分数6.5%的微米TiO2聚合物电解质膜的室温离子电导率为1.66×10-3S·cm-1,拉伸强度为2.78MPa;在以掺杂电解质膜为隔膜的锂离子电池中,分别以28,70,140,280mA·g-1的电流密度放电时,正极材料LiCoO2的放电容量分别为140.6,127.48,120.25,99.17mAh·g-1.     

氟、锌离子共掺杂的LiFePO_4/C阴极材料的制备及其在锂离子电池中的电化学性能研究

以醋酸锂、硝酸亚铁和磷酸二氢铵为主要原料,柠檬酸为溶剂和碳源,采用溶胶-凝胶法在氩气保护下合成橄榄石型LiFePO_4阴极材料.为了改善电池的电化学性能,在LiFePO_4阴极材料的制备过程中添加了氟和锌离子.采用扫描电镜、X线衍射光谱和恒电流充-放电测试系统分别表征了材料的微观结构、形貌和电化学性能.结果表明,氟和锌离子的添加能影响LiFePO_4作为锂离子电池阴极材料的微结构及电化学性能.在室温下,Li Fe_(1-y)Zn_y(PO_4)_(1-x/3)F_x/C(x=y=0.01)作为阴极材料制备的电池在0.1 C的倍率下放电,首次放电容量为166.0 m Ah·g~(-1),表明氟和锌离子共掺杂的材料在高倍率电流下具有更好的电化学性能.     

复合Li2SO4质子传导膜的制备及电化学性能

制备了以Li2SO4为基体、Al2O3为填充物的复合质子传导膜.采用电化学阻抗波谱分析法(EIS)研究了掺杂不同组分(Li2WO4或Na2SO4)以及掺杂不同比例时制备的不同厚度的复合质子传导膜的离子(电)传导率.分析结果表明,在Li2SO4中掺杂一定比例的Li2WO4或Na2SO4均可提高膜的离子传导率,Li2WO4对复合膜性能的影响优于Na2SO4.扫描电镜(SEM)分析显示,掺杂Li2WO4的复合膜结构更加致密和紧凑.实验结果表明,由Li2SO4、Li2WO4和Al2O3制备的复合膜的适宜组成为75%Li2SO4/Li2WO4混合物(Li2SO4与Li2WO4摩尔比为9: 1) 25%Al2O3,其离子传导率在600,650,700和750 ℃时分别高达0.16,0.38,0.46和0.52 S/cm,适宜的膜厚为0.8 mm.文中还研究了以H2S为燃料、复合Mo-Ni-S为阳极、复合Li2SO4为质子传导膜、复合NiO为阴极、空气为氧化剂的单电池的电化学性能,发现Li2SO4 Li2WO4 Al2O3复合膜的电化学性能较优.     

复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/NaTi_2(PO_4)_3的中温电性能研究

本文以H_3PO_4、Ti O_2、Al_2O_3和草酸钠为原料,合成了复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3。采用XRD对复合电解质的结构进行了表征。研究了其在400-800℃范围内的电导率,并以Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3为电解质隔膜组装了H_2/O_2燃料电池。XRD结果表明反应物经过充分反应,形成了三元复合电解质。800℃时,Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/Na Ti_2(PO_4)_3有最高电导率6.0×10~(-2)S·cm~(-1)。800℃时开路条件下复合电解质的极化电阻值为0.23Ω·cm~2,燃料电池最大功率密度为90.6 m W·cm~(-2)。     

四氟硼酸螺环季铵盐混合型离子液体电解液的制备和电化学性质研究

采用一种新型的有机电解质盐四氟硼酸螺环季铵盐[(C4H8)2N][BF4],与1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体([Bmim][PF6])以不同摩尔比混合形成了离子液体基电解液,以活性炭为电极,组装成超级电容器,通过循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电等测试方法来研究其电化学性能.结果表明,超级电容器具有良好的电容特性、可逆性及循环特性,且电化学窗口可以达到4.8 V,是一种具有应用潜力的超级电容器电解液.     

一碘化N-(2-羟乙基)乙二胺盐在染料敏化太阳电池中的应用

文章利用超微铂电极,结合循环伏安法和电化学阻抗谱,研究了所制备的一碘化N-(2-羟乙基)乙二胺盐(HEEDAI)中,不同I2浓度对溶液中I3-的氧化还原行为及Pt电极/电解质溶液界面的影响;将HEE-DAI和1-甲基-3-丙基咪唑碘(MPII)分别作为I-供体,组成纯离子液体电解质组装成染料敏化太阳电池(DSSC),并比较了相应DSSC的光伏性能。结果表明,随着HEEDAI中I2浓度的增加,溶液中I3-的扩散系数逐渐减小;I2浓度为0.15 mol/L的HEEDAI所组装成的DSSC表现出较好的光伏性能;且与MPII相比较,HEEDAI所组装的DSSC具有较高的开路电压和填充因子。     

应用模式耦合理论和平均球近似理论计算离子极限摩尔电导率

在模式耦合理论中,引入迁移数提出了一种新方法.LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiCF3SO3, Li(CF3SO3)2- N,LiC4F9SO3, 和 LiAsF6 在PC(propylene carbonate), (-GBL ((- butyrolactone), PC(propylene carbonate)/EMC (ethylmethyl carbonate),and PC(propylene carbonate) /DME(dimethoxyethane) 中的离子极限摩尔电导率未引入任何调节参数用该法进行了计算.计算结果与上世纪90年代文献中采用经验公式计算得出的结果或根据电化学电池法得出的结果或本世纪初在更宽浓度范围内用平均球近似理论考虑离子大小及缔合情况之后的结果接近.     

MOF-5对PEO基电解质导锂及界面稳定性能的改善

以一种金属有机框架Zn4O(1,4-苯二甲酸)3(MOF-5)为填料,加入聚氧乙烯(Polyethylene oxide,PEO)中,以双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)为锂盐,通过溶液浇注法制备锂离子电池用复合电解质(Composite polymer electrolyte,CPE)膜。采用交流阻抗及其与电势阶跃相结合的方法分别对电解质的离子电导率和离子迁移数进行测定。另外,研究CPE与锂负极的界面稳定性以及计时电流曲线、阻抗随存储时间变化以及恒流极化循环曲线。研究结果表明:掺入质量分数为10%的MOF-5后,20℃时离子电导率从6.3×10-7 S/cm提高到最高的1.9×10-5S/cm,锂离子迁移数则随MOF-5质量分数的增加而增加,从质量分数为0时的0.012增加到20%时的0.232,表明MOF-5具有阴离子受体效应,对锂离子移动起到了很好的促进作用;MOF-5的加入明显提高了CPE与锂负极界面在静态存储及动态工作条件下的稳定性,进一步证明MOF-5能改善PEO基固体聚合物电解质关键性能。     

基于功能化离子液体的苯丙氨酸双水相萃取性能研究

系统研究1-(N,N-二乙基氨甲酰基甲基)-3-甲基咪唑氯盐([MDCBmim]Cl),1-(N,N-二乙基氨甲酰基甲基)-3-甲基咪唑氟硼酸盐([MDCBmim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([Bmim]BF4)3种离子液体的双水相体系对苯丙氨酸的萃取性能.考察了影响萃取过程的主要因素如pH、离子液体和磷酸盐的用量、体系温度.研究结果表明,功能化离子液体双水相体系对苯丙氨酸的萃取性能远好于常规离子液体.当pH=13时,在[MDCBmim]Cl/K2HPO4双水相体系中,苯丙氨酸的分配系数最高可达130,对其分配系数顺序为:[MDCBmim]Cl>[MDCBmim]BF4>[Bmim]BF4.     

基于离子液体/石墨烯复合物的一种高性能混合电解质的制备与性质研究

采用一步电化学法在离子液体中电解剥离石墨棒制得1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体/石墨烯([Bmim][BF_4]/GNs)复合物,取上层复合物分散液与四氟硼酸螺环季铵盐的碳酸丙烯酯电解质(SBP-BF_4/PC,1. 0 mol/L)以不同的体积比进行混合制备[Bmim][BF_4]/GNs+SBP-BF_4/PC混合电解质(BGSP).通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法对不同混合比的BGSP电解质在超级电容器中表现的电化学性能进行研究,结果表明,以体积比为1:1混合的BGSP电解质性能最佳,其电化学窗口近5 V;充放电效率达到97. 95%;比电容最高可达到163. 16 F/g,性能明显优于单纯的SBP-BF_4/PC电解液.     

电化学方法处理分散大红HF-BF模拟染料废水的研究

在无隔膜式电解槽中,以Ti网作为阴、阳两极,采用电化学方法对分散大红HF-BF模拟染料废水进行处理研究,通过对比Na Cl和Na2SO4两种外加电解质的处理效果,同时探讨了电解质浓度、电流密度、电解所需用的时间以及废水染料的原始浓度等相关因素的影响,还有电解所需时间对CODCr降解率所造成的作用。实验表明,当把Na Cl和Na2SO4分别当做外加的电解质并进行运作时,会发现分散大红HF-BF废水的脱色效果明显不一样,结果显示,Na Cl的脱色效果要比Na2SO4好很多,说明电流密度、电解质浓度以及电解时间与废水色度的降解具有相当密切的关系。     

吡咯类离子液体电解质性质对锂空气电池放电性能的影响

利用循环伏安法、电池充放电装置等电化学手段,测试了所选离子液体N-甲基-N-丙基吡咯双三氟甲基磺酸基酰亚胺(PYR13TFSI)、N-甲基-N-丁基吡咯双三氟甲基磺酸基酰亚胺(PYR14TFSI)和N-甲基-N-甲氧乙基吡咯双三氟甲基磺酸基酰亚胺(PYR1(201)TFSI)的饱和氧溶解度、溶液电导率及氧电化学行为随锂盐浓度的变化。结果显示:室温离子液体的溶液电导率和氧扩散系数与锂盐质量摩尔浓度呈负相关,氧气溶解度随着锂盐质量摩尔浓度的增加呈现先降后升的"火山形"趋势;在0.6mol/kg LiTFSI条件下,PYR1(201)TFSI离子液体的氧电还原反应活性较高,而PYR14TFSI离子液体的相对较低;PYR14TFSI,PYR1(201)TFSI和PYR13TFSI离子液体组成的锂空气电池的放电电容分别是1 068,1 084,1 249mAh/g,PYR13TFSI离子液体的放电电压最高,明显高于有机电解液(EC、DMC、EMC体积比为1∶1∶1)锂空气电池的放电电容及电压。     

细菌纤维素凝胶聚合物电解质的制备与性能

利用溶剂转换法制备新型锂离子电池凝胶聚合物电解质(GPE).通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)分析、广角X射线衍射(WXRD)、力学拉伸及交流阻抗等测试,分析了细菌纤维素凝胶聚合物电解质的微观形态、结构以及电化学性能.研究结果表明:室温下细菌纤维素凝胶聚合物电解质的离子电导率高达1.6×10-2S/cm,拉伸强度达到39.8MPa,其在锂离子电池开发中具有良好的应用前景.     

可生物降解的明胶基凝胶电解质超级电容器

可生物降解的凝胶电解质超级电容器是一种绿色的能源储存装置。制备了戊二醛交联明胶-Na Cl凝胶电解质(CGPE),并与聚吡咯不锈钢电极组装成超级电容器。通过FTIR、SEM表征了CGPE的结构和形貌,电化学工作站测试了CGPE的电导率和超级电容器的比电容值。结果表明:CGPE有均匀分布的纳米孔洞结构,在室温下,CGPE的离子电导率为5.24×10~(-2)S/cm,组装的超级电容器比电容值为45.8 F/g。可生物降解的凝胶电解将为植入能源装置提供可能。     

负载型离子液体气相催化合成1-氯丁烷

以活性碳为载体,考察了4种季铵盐类离子液体催化正丁醇和盐酸气相反应制备1-氯丁烷的性能。离子液体分别为盐酸三乙胺(［Et₃NH］Cl)、盐酸吡啶(［PyH］Cl)、盐酸N-甲基咪唑(［HMIM］Cl)和氯代1-丁基-3 甲基咪唑(［BMIM］Cl)。前3种为离子液体的前驱体,［BMIM］Cl为室温离子液体。考察了催化剂种类、反应温度、催化剂负载量和停留时间对反应的影响。结果表明,在负载量为15%,停留时间为1.5min,温度140～180℃条件下,正丁醇的转化率最高可达99%以上,1-氯丁烷的选择性最高可达98%以上。催化剂失活的原因主要是由于有机物在活性碳表面结焦所致。