聚合物基固体电解质研究进展

聚合物基固体电解质在高能量密度和高安全性固态电池领域具有良好的应用前景.然而,现有的聚合物基固体电解质在应用时仍然面临室温离子电导率低、电解质/电极界面接触差、电化学窗口窄等严峻挑战.本文从聚合物基固体电解质离子电导率的提升和界面性能的改善出发,重点阐述聚合物基固体电解质的发展现状及优化策略.首先,从两个方面总结了聚合物基固体电解质离子电导率的定向优化策略:构建连续、定向取向的离子传输路径和缩短离子传输距离;其次,总结了聚合物基固体电解质/电极之间的界面优化策略:构建润湿界面和制作非对称电解质,以降低电解质/电极的界面电阻,提升电解质/电极的界面相容性;最后,对聚合物基固体电解质和固态电池的发展前景进行了展望,并提出了该领域的重点发展方向以及先进的分析测试方法,为聚合物基固体电解质的研究和发展提供全面的了解和深入的指导.     

锂离子电池无机固体电解质的计算

利用高通量计算来挖掘材料基因是加速材料研发的有效手段。利用第一性原理对目标材料进行精确计算,可以得到晶体结构、电子结构、缺陷、相图与相变、离子/电子输运机制等信息。通过综述锂离子电池无机固体电解质材料的计算研究进展,展望了计算在高电导率、宽电化学窗口且与正负极匹配的固体电解质材料的高效优化、选取和设计方面的应用前景。     

地球的下地幔可能是固体电解质

据美国亚利桑那州立大学的研究者们报道,地球内部的下地幔区可能是固体电解质,而不是如通常设想的电子导体。物理化学家R.M.O'Keeffe和J.O.Bovin研究了三氟镁钠(NaMgF_3)——一种与硅酸镁(MgSiO_3)等电子的氟化物,它被认为是地球下地幔的主要组份。该区域范围在离地球中心3,500～5,700公里之间,构成了行星的本体。     

锂金属负极固体电解质界面膜的理解与改性策略

锂金属负极因具有较高的比容量和较低的电极电势,被认为是最有发展前景的电池负极材料之一.然而,不稳定的锂金属负极固体电解质界面膜和严重的锂枝晶生长问题限制了锂金属负极的实际应用.认识和理解锂金属负极固体电解质界面膜的组成与结构,并将其与锂金属生长行为建立有效的关联,是解决锂金属负极不稳定问题的关键.本文综述了近年来有关锂金属负极固体电解质界面膜的表征技术和调控策略,并介绍了锂金属软包电池的界面研究现状.本文对锂金属负极的实际应用具有一定的指导意义.     

硝酸钾-氧化铝复合固体电解质在中温区的离子和质子导电性

自 1973年 Liang发现固体电解质的“复合效应”以来,人们相继对许多复合体系进行了研究.复合固体电解质可看成是一个两相混合体,即电导率不太高的离子导体相和高度弥散的绝缘体(如Al_2O_3).复合体的离子电导率常常因复合效应而大大增强.业已提出一些唯象模型来解释这种复合效应,比较典型的是所谓空间电荷层模型,认为离子导体相与绝缘体相之间存在着原子或离子相互作用,从而在两相界面处产生附加缺陷浓度,形成一高电导的空间电荷层.然而有关复合效应的机理目前仍处于定性认识阶段.尽管如此,现已发现某些复合固体电解质可用做中温固体燃料电池、传感器等器件的新型固体电解质材料.例如,已发现Li_2SO_4-Al_2O_3,RbNO_3-Al_2O_3,CsNO_3-Al_2O_3等复合材料在中温区具有相当高的离子电导率;在含氢的环境(如氢浓差电池或氢-氧燃料电池)中质子电导率可达10~(-2)Ω~(-1)·cm~(-1)量级.在原理性燃料电池的实验研究中,用这些材料做固体电解质时,已显示出相当好的放电性能.本文报道关于硝酸钾-氧化铝复合固体电解质材料的结构以及在中温区的离子和质子导电性的研究.1 实验     

五彩缤纷的矿物

在人们的日常生活中(如服饰、化妆、广告等),颜色不仅可以激发人的情感和影响人的情绪,而且当人的思想意识与其联系起来的时候,还有一定的象征意义。甚至自古就有利用颜色来治疗疾病的“颜色疗法”。 在动物和植物王国,颜色也起着无法估量的作用。且不说“变色龙”根据环境而改变自身颜色来逃避天敌的故事,单就花卉而言,那洁白的莲花、艳红的牡丹、鲜黄的迎春     

矿物能源

人类大量使用矿物能源已使自己面临了困境.现在,世界88%左右的能源需求要依靠燃用煤炭、石油和天然气等矿物能源来满足,而且这一需求仍在增长.然而,燃烧它们所释放出的大量有害气体却显著降低了环境质量,甚至将带来改变全球气候并危及人类自身生存的严重后果.     

异彩纷呈的矿物摄影

矿物给人的印象常常是单调冰冷的,各种元素在天然造化下形成各种不同的矿物,全世界已发现并命名的有3800多种.然而只有金、银及宝石加工成的首饰为人们所熟知,让人们喜爱和激动,殊不知倍加珍贵的更加绚丽的还多得是.     

南极矿物的前景

在七个洲中,南极洲最冷、最高、最干燥、最多风、并且,最难进入。其总面积约为1400万平方公里,代表世界陆地面积的十分之一,或者相当于美国面积的一半。就其陆地和冰层的分布而言,在该洲的总面积中,不毛之地小于1％,而冰却大于99％。教科书,甚至为人所尊重的科学论文经常断言:该洲有3～4％的裸岩。这些看法是错误的。正如看过卫星拍摄的有关该     

无定形聚合物电解质的离子传导

《无定形聚合物电解质的离子传导》一文描绘了无定形聚合物电解质中离子传导的一般图像,并阐明了离子电导与温度、压力、食盐浓度、分子量、粘滞系数等的关系,是对物质的微观认识,令人“洞幽见微”。     

PVDF-PEO微孔聚合物电解质的研究

自Wright等[1]在1973年发现聚氧化乙烯(PEO)/碱金属盐的络合物具有离子导电能力以来, 人们对不同类型的聚合物电解质进行了深入的研究, 并致力于用其代替锂离子电池中的液体电解质[2,3]. 目前聚合物电解质的种类主要包括干态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和微孔型聚合物电解质三类, 但从产业化的角度来看, 微孔型聚合物电解质具有很大的研究价值和应用前景. 美国Bellcore公司于1994年开发出聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VDF-HFP)共聚物多孔薄膜, 吸附电解液后具有较高的电导率和良好的机械性能, 遗憾的是制备过程中须要用丙酮等溶剂萃取抽提制孔剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP), 给规模化生产带来不利. 目前对微孔型聚合物电解质研究较多的主要为含氟聚合物体系, 如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))共聚物等[3~11]. 本文以相转变的方法(将聚合物溶解在挥发性溶剂和高沸点非溶剂中, 然后置于一定温度和气氛环境下, 挥发性溶剂先挥发, 高沸点非溶剂和高聚合物体系发生相分离而得到微孔结构)制备了PVDF与PEO共混体系(PVDF-PEO)微孔型聚合物电解质膜, 研究表明PEO的引入能够非常显著地改善体系的微孔结构(如孔径、孔隙率、孔的连通性等), 从而大幅度提高PVDF-PEO微孔型聚合物电解质的室温离子电导率, 而且实验方法简单, 无需抽提制孔剂.     

无序固体

成百万年都是将我们地球上最初的沉积岩的形成和中枢神经系统的出现绝然分开的.这些完全不同的系统,最近在某些方面已屈从于物理学的语言和方法了:沉积岩的孔隙结构可被模拟为一个分形;而神经网络,它是为了解神经系统的某些简单方面提供的模型,可以被看作动力学系统.一向被物理学家看来太复杂的沉积岩和神经系统以及随机磁体和无序电子系统,现在表明都贯穿着同一根线.这条线就是无序物理学.     

天然蒙脱石的~(29)Si和~(27)Al固体高分辨核磁谱研究

蒙脱石中Al的配位状态是使蒙脱石具有不同性质如荷电性、表面酸性、催化和裂解活性等的重要因素.虽然,Lhomas等(1950)就曾假定酸处理会使蒙脱石八面体片中的部分铝呈现四配位,而且这种四配位铝可作为活性粘土的标志.但是至今尚未见到这种四配位铝的直接谱学证据.固体高分辨核磁谱学技术的出现为这种探测成为可能.自从Lhompson(1984)用魔角旋转核磁共振(MAS NMR)在Wyoming膨润土中探测到四配位铝的信号以来,对於这些四配位铝是否存在於蒙脱石中尚有怀疑.本文对我国的膨润土用MAS NMR等手段进行了研究.     

矿物名称趣谈

有一句话能很好地表达矿物、岩石和地壳之间的关系,那就是:地壳是由岩石组成的,岩石是由矿物组成的,矿物是构成岩层、岩体、矿体等各种地质体的基本单元。 矿物种类繁多。据最新的统计,目前世界上的矿物种属已经将近4000种了。矿物学家把这些矿物按照一定的原则进行了分类。虽然原     

矿物中的水

在日常生活中,水是人们再熟悉不过的物质了,不仅在天上和地下都可见到水的踪影,就连人们的衣食住行也离不开水。可是你能想象:在冷冰冰的岩石里面,在岩石所含的矿物中间,也含有数量还不少的水吗?岩石矿物中的这些水的存在形式是什么样的?含水矿物是如何变化的?以及矿物中的水在科学研究中有什么样的意义?这就是今天我们要谈论的话题。     

从头合成天然抗癌药──天然有机化学家戴尔·博杰

在植物或细菌中可以发现药效很强，尤其是抗癌性很好的天然化合物。然而研究这些化合物的性质，通常需要得到大量的这种化合物。但当一种化合物需要费很大气力仅能提取到一点点，或者需要冒着危险才能得到的话，那么有经验的有机化学家则会设法从头合成它。斯克里普斯研究所的戴尔·L·博杰和他的小组是天然产物合成领域中的带头人之一。许多具有潜在抗肿瘤活性的化合物出自于他们实验室，如：博莱霉素、bleolnyCin、sandramycl。、秋水仙碱、duocarmycln及其它。博杰，堪萨斯人，1980年在哈佛大学获得化学博士学位，1991年来斯克里普斯研…     

胆结石矿物组成的新发现

长期以来,胆结石的组成研究一直停滞在对主要成份,即有机组成的分析上。关于无机物,除碳酸钙有所报道外,特别有关微量元素的赋存状态,很少有人涉及。笔者通过对贵州省贵阳市和从江县两地的一些胆结石进行了仔细的矿物学研究,取得了一些新的成果。这对研究胆石的形成条件和环境,进而查明病因,均具有重要意义。