电化学能源存储是本世纪的主要社会挑战之一。基于液体电解质的经典锂离子技术的性能在过去二十年中取得了巨大进步,但是液体电解质的内在不稳定导致安全问题。固体聚合物电解质将是解决这些安全问题,微型化和能量密度增强的完美解决方案。但是,与液体一样,锂离子携带的电荷比例很小(<20%),限制了功率性能。固体聚合物电解质在80℃下运行,导致机械性能差和有限的电化学稳定性窗口。在这里,我们描述了一种基于包含聚苯乙烯段的聚苯基块共聚物的多功能单离子聚合物电解质。它克服了上述大多数局限性,其锂离子传输数接近统一,出色的机械性能和跨越5 V与Li + / li的电化学稳定窗口。使用该聚电解质的原型电池优于基于聚合物电解质的常规电池。c
生物药物免疫疗法的出现彻底改变了癌症和自身免疫性疾病的治疗。然而,在某些患者中,抗药抗体 (ADA) 的产生会阻碍药物的疗效。ADA 的浓度通常在 1-10 pm 范围内;因此它们的免疫检测具有挑战性。针对用于治疗类风湿性关节炎和其他自身免疫性疾病的药物英夫利昔单抗 (IFX) 的 ADA 是焦点。报道了一种双极电解质门控晶体管 (EGT) 免疫传感器,该传感器基于还原氧化石墨烯 (rGO) 通道和与栅极结合的 IFX 作为特定探针。rGO-EGT 易于制造并具有低电压操作(≤ 0.3 V)、15 分钟内稳健的响应和超高灵敏度(检测限为 10 am)。提出了基于 I 型广义极值分布的整个 rGO-EGT 传递曲线的多参数分析。结果表明,即使在拮抗剂肿瘤坏死因子 α (TNF- 휶 )(IFX 的天然循环靶点)同时存在的情况下,该方法也可以选择性地量化 ADA。
HAL 是一个多学科开放存取档案库,用于存放和传播科学研究文献,无论这些文献是否已出版。这些文献可能来自法国或国外的教学和研究机构,也可能来自公共或私人研究中心。
随着电动汽车和大规模储能系统的开发,现有的商业锂离子电池(LIB)越来越无法满足市场需求。出于这个原因,研究人员探索了各种新型材料系统,以增加电池的能量密度,例如基于合金的阳极,1,2 Li金属阳极,3,4 sul sul sul de-de-de-de-de-de-de de de基基阳极,5 - 7和基于Li-rich的锰的阴极。8,9在其中,硅(SI)被认为是商业石墨阳极的最佳替代品之一,因为它具有高理论能力(4200 mAh g -1)和适当的工作电压(〜0.4 V,vs.li/li/li +)。10然而,静电后,硅的体积膨胀高达300%,而Li +的反复插入和提取诱导了表面上的机械应力和变形,从而导致颗粒的粉碎。11,体积变形会破坏相邻硅颗粒之间或颗粒与当前收集器之间的电气接触,而活性材料可能完全从收集器脱离。10,12此外,硅表面上的固体电解质相(SEI)反复破裂并因硅的体积变形而导致,消耗了大量的电解质和活性锂。13随着时间的流逝,
在可持续能源生产和发展的框架中,电能存储 (EES) 是实现这一目标的关键因素。处于能源存储最前沿的是基于电化学存储的系统,例如电池和电化学电容器。多年来,电池和电双层电容器 (EDLC) 的完美组合已经出现,作为抵消这两种技术特定问题的一种方式,并代表了未来 EES 设备达到高能量和功率密度的新方向。作为一种战略性无材料低成本技术,非水混合超级电容器 (KIC) 代表了高功率应用的有前途的解决方案。这里介绍的 KIC 技术由活性炭正极和超大石墨负极组成,浸入乙腈基非水电解质和钾盐中 [1]。该技术发展的主要障碍是结果的不可重复性。对于锂离子电池,化成工艺是关键的制造步骤,可在负极表面形成稳定致密的固体电解质界面 (SEI),确保均匀稳定的性能。此步骤也被认为对 KIC 系统至关重要。得益于适当的化成工艺 [2] 的开发,可以形成均匀连续且 KF 含量低的 SEI,并且软包电池规模的性能现在稳定且可重复。此外,观察到了 SEI 中 KF 含量的变化与循环性能的变化之间的相关性。本文将介绍和讨论这一结果。
摘要 设计和实施用于选择性传输离子和分子种类的先进膜配方对于创造下一代燃料电池和分离装置至关重要。有必要了解与设备操作相关的时间和长度尺度上的详细传输机制,无论是在实验室模型中还是在实际操作条件下的工作系统中。中子散射技术包括准弹性中子散射、反射率和成像,在世界各地的反应堆和散裂源设施的光束线站实施。随着新的和改进的仪器设计、探测器方法、源特性和数据分析协议的出现,这些中子散射技术正在成为设计、评估和实施燃料电池和分离装置先进膜技术的主要研究工具。在这里,我们以 ILL 反应堆源(法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所)和 ISIS 中子和介子散裂源(英国哈威尔科技园区)为例,描述了这些技术及其开发和实施。我们还提到了世界各地其他设施正在进行的类似开发,并描述了一些方法,例如将光学和中子拉曼散射、X 射线吸收与中子成像和断层扫描相结合,并在专门设计的燃料电池中进行此类实验,以尽可能接近实际操作条件。这些实验和研究项目将在实现和测试新的膜配方以实现高效和可持续的能源生产/转换和分离技术方面发挥关键作用。
镁空气燃料电池(MAFC)是一种混合系统,结合了燃料电池和电池的设计,需要持续更换阳极和电解质才能运行。MAFC应用程序限制了短期高功率应用,例如紧急和便携式电源。因此,这项研究的重点是通过研究电解质体积,电极位置和电解质浓度对MG -Air燃料电池性能的影响。从电解质体积变化开始,进行了三组实验。然后,将其应用于细胞配置中,以测试具有不同电极位置的MAFC性能。最后,最佳的电极位置与所选电解质一起应用于新的修饰MAFC,以研究电解质浓度对MAFC性能的影响。发现表明,电解质体积对性能并不重要,而较高的NaCl浓度可以显着提高MAFC的性能。10 wt%的NaCl产生的最高功率密度为38.95 mW.cm -2,工作电压为1.67V。不幸的是,在较高的NaCl浓度下观察到较高的腐蚀速率。最后,添加磷酸钠作为腐蚀抑制剂可抑制腐蚀反应并降低腐蚀速率。
本研究介绍了一种用于测量电解质密度和评估铅电池分层的新电化学方法的开发和验证。所提出的方法基于两个电极之间的电位差,一个电极由 PbO 2 组成,另一个电极由 Pb 组成,两个电极均通过循环伏安法制备和表征。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)证实了电极的形成及其形貌,揭示了特征性的三维结构的存在。使用已知密度的电解质溶液进行的测试表明,测得的电位差和电解质的实际密度之间存在极好的相关性,与使用便携式数字密度计进行的测量相比,精度为±0.001 g/cm3。该方法在60Ah商用电池中进行了铅电池的实际应用,验证了所提出的技术,并与商用设备获得的数据显示出显著的相关性。电解质分层是铅电池中的一个关键问题,而开发的方法提供了一种有效且低成本的工具来监测这种现象。该技术可应用于各种研究项目,以提高铅电池的性能和耐用性。
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锂离子电池 (LIB) 是现代技术不可或缺的一部分,但它们对易燃液体电解质的依赖带来了巨大的安全挑战,尤其是在电动汽车和大型储能系统中。本文介绍了利用定义-测量-分析-设计-优化-验证 (DMADOV) 方法开发阻燃电解质以提高 LIB 的安全性和性能。研究首先定义有机溶剂的性质与电化学稳定性之间的相关性,重点关注可能引起热失控的过度充电风险。通过对候选成分进行系统测量和分析,确定了影响阻燃电解质质量的关键因素。设计阶段优先建立 γ -丁内酯 (γ -BL) 的固体电解质界面 (SEI) 条件,以确保电解质在 LIB 中的性能和稳定性。优化阶段进一步优化了 SEI 形成条件,以解决初始设计期间发现的性能挑战,并结合相关制造工艺。最终验证阶段确认了阻燃电解质组成与优化的 SEI 条件的一致性,为实际应用建立了可行的电解质范围。研究表明,使用 γ -BL 显著降低了因过度充电引起的爆炸风险。最终验证阶段确认了阻燃电解质组成与优化的 SEI 条件的一致性,为实际应用建立了可行的电解质范围。值得注意的是,这项研究强调了稳健的 SEI 设计在开发具有高闪点有机溶剂(如 γ -BL)的阻燃电解质中的重要性,并通过专利技术的验证实验提供支持。这些进步不仅提高了 LIB 的安全性,而且还展示了提高电池性能的潜力,为能源存储解决方案的更广泛应用铺平了道路。