图 1:原位 AFM 测试电池示意图,显示 (a) 电池的横截面和 (b) 电池的平面图。使用出口端口中的阀门应用不同的电解质流动模式,包括 FB,其中电解质流过穿孔工作电极的表面,流通,其中所有电解质都流过电池两侧的电极;以及 FBT 模式,其中一些电解质流过穿孔电极,其余则流过表面。流过电极的电解质通过铜箔下方电流进料器下方的歧管流出。
随着电力产生的当前排放输出,多个利益相关者试图脱碳和改变当前的能源电网技术和能源发电机。为了支持这种过渡,本文分析了当前网格尺度级别存储系统的技术能力,并提供了优先级排序电极材料质量的过程。在具体上,本文探讨了利用面向能网格的属性的钠离子电池的阳极和阴极材料。本文提出了加权级别系统,考虑了可逆能力,能量密度,循环能力和物质丰度的因素。本文旨在通过将各种电极材料的上下文化各种电极材料来帮助那些在未来的网格级电池中研究未来电极材料的人。本文还试图提供一种比较多种电极材料以推荐特定研发领域的有效方法。
摘要:在过去的十年中,通过便携式电子小工具的快速开发来鼓励能源存储系统的研究。混合离子电容器是一种Nov El电容器 - 电池混合储能设备,由于其高功率数量,同时保持能量密度和较长的生命周期,因此引起了很多兴趣。主要是基于锂的储能技术正在研究用于电网存储。但是,锂储量的价格上涨和间歇性可用性使基于锂的商业化不稳定。因此,已经提出基于钠的技术科学科学作为基于LITH IUM的技术的潜在替代品。钠离子电容器(SICS)是AC知识的,它们是潜在的创新能量存储技术,其具有较低的标准电极电势和比锂离子电容器较低的成本。然而,钠离子的较大半径也有助于不利的反应动力学,低能量密度和短暂的SICS寿命。最近,由于较大的理论能力,环境友好性和SIC的低成本,基于转移的金属氧化物(TMO)候选者被认为是潜力的。这项简要研究总结了TMO和基于钠的TMO的研究作为SIC应用的电极候选物的当前进步。此外,我们详细介绍了SICS TMO的探索和即将到来的前景。关键字:过渡金属氧化物,电极材料,能量密度,功率密度,钠离子电容器。
电动汽车对移动电源的需求不断增长,这促使人们致力于开发高性能电化学储能 (EES) 设备。然而,目前的 EES 技术无法满足各种应用对提高性能和安全性以及降低成本和环境足迹的要求。先进材料,包括活性阳极和阴极材料、非活性碳和粘合添加剂、金属集电器、隔膜和电解质,在支持电池运行方面发挥着重要作用。特别是,复合电极和电解质中不同相或组分的界面工程,以及每个组分或多组分设备的分层结构设计,可以解决与电荷传输动力学、电化学特性和化学/物理/机械性能相关的许多基本研究课题。因此,通过研究界面和结构可以提高储能性能、可靠性和安全性。本研究主题旨在强调电化学储能界面、材料和结构设计的最新进展和进展。本研究重点是研究和理解电化学储能装置的界面特性、电极和电解质材料以及分层结构设计,包括锂离子电池、锂金属电池、全固态电池、钠离子电池、多价电池、水基电池、液流电池、超级电容器、混合储能和其他创新系统。本研究主题中的两篇论文重点介绍了钾离子电池方面的成就,涵盖了制造高性能阳极材料的新方法。两篇论文报告了锂硫电池的最新进展,重点介绍了准/全固态电解质和多孔碳纳米纤维电极。
抽象的Li-Air电池是最重要的下一代电池之一。2D分层材料的开发丰富了液压电池的材料。在这项工作中,提出了对2d Mosi 2 N 4上Li原子的形象和能量的DFT研究。我们提出2D MOSI 2 N 4作为Li-Air电池的阳极和阴极材料的合适材料。2D MOSI 2 N 4的高元素电导率使它成为阳极的优势,而在2d Mosi 2 N 4上,Li 2 O 2生长的低屏障为其作为阴极材料带来了优势。LI负载的MOSI 2 N 4的最大容量预计为129 mAh/g。对于Li负载的MOSI 2 N 4,阳极电势在较大的LI载荷中稳定(相对于Li Bund)稳定(〜 -0.2 V)(Li%= 12〜75%)。作为阴极,在Li 2 O 2平板的生长过程中,开路阴极电势稳定(相对于Li Bulb的2.8 V)。我们的工作揭示了2D最大相的可能性(M是过渡金属,A是Al或Si,而X是C,N或两者兼而有权)作为金属空气电池材料。
必须同时开发具有成本效益,高效且稳定的储能技术,以使可再生能源的可持续性和稳定应用成为现实。事实证明,电力储能(EES)系统在存储从可再生能源为实用应用中产生的电力的电力方面有一个巨大的希望。[9–17]如图1所示,可以将EES系统简要分类(通过以锂离子电池为例),超级电容器和金属离子混合电容器,它们具有不同的特性。众所周知,由于其高能量密度,锂离子电池是电力存储和输送应用的主要EES系统之一。但是,锂离子电池在可再生能源存储和交付中的大规模应用受到锂资源的高成本以及锂离子电池本身的不受欢迎的特征(例如有限的循环寿命和低功率密度)。[18-21]此外,超级速度(也称为电化学电容器)是EES系统的另一种必需类型。它具有高功率密度和较长的周期寿命,但与锂离子电池相比,能量密度不足。[22–24]为了同时实现高能和功率密度,金属离子杂种电容器的概念已经出现。[25–27]和作为概念证明,将锂离子杂种电容器(LIHC)用纳米结构的Li 4 Ti 5 O 12作为负电极材料制成,并活化的碳为非水晶中的正电极材料。[28]提出了金属离子杂种电容器,以有效地结合了蝙蝠和超级电容器的优势,同时最大程度地提高了功率和能量。此外,金属离子混合动力电容器可以消除电池的内在缺点,例如安全性差和严重的自我放电,同时继承了超级电容器长期循环稳定性的优点。,重要的是要注意,这些优点并不意味着金属离子混合动力电容器可以替换电池和超级电容器,尤其是在当前阶段,因为金属离子混合电容器仍然面临几个挑战,尤其是关于可实现的能量和功率密度。在不同类型的金属杂种电容器中,LIHC是具有商业化产品的相对成熟的技术。但是,LIHCS的致命缺点是锂资源的不均匀分配和高成本,这导致了
摘要:由于电动汽车的迅速开发和广泛使用,人们对电池的安全性和效率提高了越来越多的关注。固态电池具有良好安全性,高能量密度和强大的周期性能的优势,并被认为是下一代电池。然而,由于循环过程中电极材料的体积变化,固态电池会产生巨大的应力变化,从而导致活性材料的粉碎和去角质,固体电解质界面的断裂以及固体电解质中内部裂缝的发展。因此,电池的周期性能会降解,甚至可能发生短路。因此,研究循环过程中固态电池或电极材料的应力变化很重要。本评论介绍了应用于固态电池和实验设置的化学机械特性技术的当前概述。此外,还总结了通过更改电极材料的组成或结构来改善机械性能的一些方法。本评论旨在强调固态电池内产生的应力的影响,并总结用于研究固态电池应力的一部分研究方法,这有助于提高固态电池的设计水平,从而提高电池性能和安全性。
摘要 :脑内神经递质多巴胺 (DA) 的含量异常与帕金森病、阿尔兹海 默症等神经系统类疾病的发生发展密切相关,精准、实时监测其脑 内含量可作为临床诊疗的重要参考。电化学分析法具备成本低、响 应快、可实现体内实时监测等优势。然而,脑内复杂环境中蛋白吸 附、多物质共存等因素会极大干扰多巴胺的定量分析,这对电极的 灵敏度、选择性和稳定性提出了极高的要求。因此,研发出满足要 求的电极材料是实现多巴胺电化学检测临床应用的关键。掺硼金刚 石 (BDD) 电极生物相容性好、背景电流低、电势窗口宽、抗吸附性 强、化学稳定性高,相较于易团聚、易脱落而失效的金属纳米颗粒 或电阻较大的高分子材料, BDD 电极更具潜力解决上述多巴胺检测 的难点问题。然而, BDD 电极虽能有效抵御蛋白吸附,但在多巴胺 的选择性检测方面存在不足: BDD 电极表面缺乏能够高灵敏度、高 选择性检测多巴胺分子的官能团。因此,在保持 BDD 本征特性的基 础上,系统研究 BDD 电极表面改性与功能化修饰对电化学检测多巴 胺的选择性、灵敏度和稳定性的影响机理,是 BDD 电极实现临床应 用的关键。基于此,本论文从 BDD 膜电极的功能性改性与修饰到 BDD 微电极体内检测,系统研究了 BDD 膜电极在多巴胺电化学检测 中的作用机理,揭示了 BDD 电极界面性质对多巴胺分子氧化过程的 影响规律,所得具体结论如下: (1) 针对 BDD 电化学活性较低的问题,采用高温溶碳刻蚀和滴 涂修饰方法,在 BDD 电极表面刻蚀纳米孔洞并修饰 Nafion 选择性透 过膜( NAF ),制备了 Nafion 修饰的多孔 BDD 复合电极 NAF/pBDD ; 研究了该复合电极对多巴胺的电化学检测机理,揭示了 NAF/pBDD 复合电极比 BDD 电极具有更多活性位点的原因,同时探究了 Nafion 膜对多巴胺和抗坏血酸的作用机制;该电极针对多巴胺的检测限 (42 nM) 和检测线性范围 (0.1 ~ 110 μM) 相较于 BDD 均得到了有效改善。 (2) 针对 BDD 电极对多巴胺选择性较弱的问题,在 pBDD 表面 修饰活性更高的纳米炭黑颗粒 (CB) ,制备了 NAF-CB/pBDD 复合电 极,研究了炭黑颗粒的加入对主要干扰物抗坏血酸 (AA) 电化学响应 的影响机理,揭示了该电极在高浓度、多干扰物并存环境下对多巴 胺的选择性检测机制。结果表明,该电极可有效将干扰物抗坏血酸 的氧化电位提前以减少对多巴胺信号的干扰,检测限 (54 nM) 和检测
1。引入工业化的发展,随后是环境污染的增加,可再生能源的能源生产和存储已成为必要[1-4]。近年来,由于许多研究人员的储能性能高[5-9],许多研究人员已经研究了超级电容器。与电池相比,这些设备具有高功率密度和良好的环状稳定性。它们的能量密度也比普通的介电电容器更高,以填补电池和电容器之间的空隙[10-12]。超级电容器分为两类:两层电容器(EDLC)和伪电容器。EDLC中的能量存储不涉及任何法拉第反应,而是通过电极/电解质界面的离子交换来完成。EDLC中使用的电极材料的一个示例可能是高比表面碳材料。取而代之的是,假能力能通过法拉第可逆反应在导电聚合物材料或金属氧化物的表面上存储能量[13-16]。过渡金属氧化物通常比碳基材料更稳定,并且比导电聚合物材料具有更高的能量密度,因此它们是超级电容器电极的良好候选者[17]。
随着经济发展的迅速发展,大量污染物被排放到水环境中,从而严重污染了当地可用的淡水资源[1,2]。在全球范围内,近年来水污染已成为一个热门话题。为了解决这个问题,研究人员提出了化学降水,膜分离,离子交换,蒸馏,吸附和其他技术[3-10]。通常,由于简单的操作过程,普通的吸附剂已被广泛用于水处理领域。它的基本吸附原理是传质过程,其中吸附物从液相转移到通过物理和/或化学作用结合的吸附剂表面。然而,由于次要污染,低恢复和/或低吸附效率,大多数吸附剂在实际应用中受到限制消费,环境保护和简单的再生过程[11-14],这被视为有前途的水处理策略。要选择适当的策略,有必要讨论不同电通系统的吸附机制,主要体系结构,电极材料和应用。