作者的完整列表:Rafie,Ayda; Drexel大学,化学与生物学工程Pai,Rahul; Drexel大学工程学院,化学与生物工程学院Kalra,Vibha; Drexel大学,化学和生物学工程
作为全固态电池的核心,固态电解质由于其相对于传统液态电解质的优势而受到充分重视。1–3 各类固态电解质中,聚合物电解质 4–7 由于其优异的机械性能和分子改性而成为研究的重点。8 但其室温离子电导率较差,严重限制了固态锂电池(SSLB)的使用。目前,已采用多种方法来提高固态聚合物电解质的离子电导率,如引入活性填料和惰性填料 9。锂盐,例如 LiTFSI、g-LiAlO 2、10、11 和 LiN 3、12,通常用作活性填料,因为它们可以直接为聚合物体系提供 Li+。惰性填料如 TiO2(参考文献 13)、ZrO2 14 和 Al2O3(参考文献 15,16)可以通过降低聚合物结晶度或将聚合物链与 Li+偶联来提高体系的离子电导率。16,17
在对能源存储的需求不断增长的背景下,探索技术的整体可持续性是我们面向未来发展的关键。本文对水性电解质铝离子 (Al-ion) 电池进行了从摇篮到大门的生命周期评估。由于它们具有高功率(约 300 W kg − 1 活性材料)和低能量密度(约 15 Wh kg − 1 活性材料)的特性,因此将这些结果与超级电容器(每千瓦)的结果进行了比较。初步研究结果表明,这些铝离子电池对环境的影响比商用超级电容器要小,因此提供了一种对环境更敏感的能源存储技术解决方案。铝离子电池尚处于早期开发阶段,这一结果表明,继续研究该技术以及其他新兴能源存储系统是有充分理由的。
使用硫固体电解质(SES)的全稳态电池(ASSB)是有吸引力的候选物,因为与使用有机溶剂相比,使用液体型锂离子电池(LIBS)比液体型锂离子电池(LIBS)更长。sulfer ses,即使在干燥室等环境中,也会在暴露于水分时会降低其离子电导率并产生有毒的氢硫。然而,到目前为止,尚未完全阐明水分暴露在ASSB细胞性能上的影响。旨在填补这一知识的差距,本文描述了水分对ASSB阳性电极的耐用性的影响,并在这项研究中以露室模拟的空气暴露或暴露于干室模拟的空气中,在这项研究中为-20°C。在细胞耐用性评估后,在阳性电极上进行了二级离子质谱(TOF-SIMS)测量时间,并使用裸露的SE在细胞中观察到了特征降解模式。
c生物工程,生物材料和纳米医学(Ciber-BBN)的生物医学研究网络中心,Calle Monforte de Lemos 3-5,马德里,西班牙leo.salgado@csic.es leo.salgado@csic.es基于石墨烯基于求解的溶液基因菲尔德型现场效应晶体管(GSGFET)(GSGFFET)(图。1)在生物医学技术中变得重要。为其应用是对石墨烯 - 电解质界面行为的更好了解[1]。此接口可能会受到几个因素的影响,从而修改最终设备的性能。在第一种方法中,可以将其建模为电容(C INT),该电容与晶体管通道面积成反比[2]。这将其直接观察限制在某些尺寸以下,这主要是由于对连接轨道的寄生作用。在这里,我们已经制造了不同尺寸(50x50,100x100和300x300μm)的独立GSGFET,以测量电化学阻抗光谱谱(EIS),以直接评估界面互动的界面电容,以及通过频率响应的频率效应,通过分析(通过分析频率)进行频率效应(通过分析频率)(通过分析)进行了频率(通过分析)。即使我们期望在频率上具有恒定的电容性行为,EIS结果显示出两个不同的电容响应,由电阻过渡隔开(图2和3)。另外,对于GM结果也观察到了相同的行为,由于这两个不同的耦合能力,即使在较小的GSGFET处,在相同的频率下,有两个不同的收益出现在相同的频率下,在较小的GSGFET下,EIS受寄生效应的限制。最后,在两种方法中,都观察到频率过渡取决于pH(图4),促使以下假设:这种现象可以与GSGFET的SIO 2底物的末端组相互作用。所有这些结果证明,GM频率响应的采用是表征小型制造设备中C INT的有价值工具。使用这种方法获得的数据将非常有用,对于鉴定制造干扰物和改进用于分析GSGFET获得的生物学数据的校准方法。参考文献[1] R. Garcia-Cortadella et al。,Small,16(2020)1906640 [2] E. Masvidal-Codina等人,Nature Mater。,18(2019)280-288个数字
钒氧化还原液流电池 (VRFB) 电解质在高温 (> 40°C) 下热稳定性不足仍然是该技术开发和商业化的挑战,否则该技术将为间歇性可再生能源的长期储存带来广泛的技术优势。本文提出了一种组合添加剂的新概念,它显著提高了电池的热稳定性,使其能够在迄今为止测试的最高温度 (50°C) 下安全运行。这是通过结合两种化学性质不同的添加剂——无机磷酸铵和聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 表面活性剂实现的,它们共同减缓溶液中氧钒物质的质子化和聚集,从而显着抑制有害沉淀物的形成。具体来说,在 50°C 的静态条件下,沉淀率降低了近 75%。这一改进反映在完整的 VRFB 设备在 50°C 下连续运行超过 300 小时的稳健运行中,在 100 mA cm-2 电流密度下实现了令人印象深刻的 83% 的电压效率,并且在电极/流动框架或电解质槽中均未检测到沉淀。
硫化物电解质通常具有高离子电导率(> 1 ms/cm)LI6 PS 5 Cl(LPSCL; LPSC)是研究最多的硫化物电解质,并且大量可用(〜$ 10/g)
摘要 Bushveld Belco 正在调试一家工厂,生产用于钒氧化还原液流电池的电解质。由于源材料的原因,电解质被 Fe 污染,浓度高达 140 mg/L,这会对电池性能产生负面影响。本研究考察了使用离子交换将含有 100 g/LV 的 4 MH 2 SO 4 进料溶液中的 Fe 浓度降低到目标值 < 100 mg/L。确定了四种可能应用的树脂:Puromet MTS9570、Puromet MTX7010、Puromet MTS9500 和 Puromet MTC1600H。在所有批量实验中,Puromet MTS9570 在负载能力和 V 选择性方面均优于其他三种树脂,并且在固定床塔负载测试中对其进行了 Fe 去除评估。基于这些数据,进行了全尺寸塔的初步尺寸确定和设计。由于这种树脂难以洗脱,因此考虑在满负荷时丢弃树脂。这些数据表明,尽管这种树脂对 Fe 的选择性高于 V,但在这种条件下使用该树脂进行全规模操作成本过高且不切实际。建议在生成 4 MH 2 SO 4 电解质之前在流程图中尽早去除铁。
摘要:研究粘稠的甘醇二甲醚溶剂可能有助于寻找安全的电解液以促进锂硫 (Li-S) 电池的应用。因此,本文对使用不易燃的四乙二醇二甲醚添加低粘度 1,3-二氧戊环 (DOL) 的电解液进行了彻底研究,以实现可持续的 Li-S 电池。该电解质的特点是低可燃性、约 200°C 的热稳定性、25°C 时离子电导率超过 10 − 3 S cm − 1、Li + 迁移数约为 0.5、电化学稳定窗口从 0 至约 4.4 V vs Li + /Li,Li 剥离沉积过电位为 ∼ 0.02 V。DOL 含量从 5 wt % 逐渐增加到 15 wt % 会提高 Li + 运动的活化能,降低迁移数,稍微限制阳极稳定性,并降低 Li/电解质电阻。该电解质用于 Li − S 电池,其复合材料由硫和多壁碳纳米管以 90:10 的重量比混合而成,利用了优化的集流体。对阴极的结构、热行为和形貌进行了初步研究,并在使用标准电解质的电池中使用。该电池可进行超过 200 次循环,硫负载增加至 5.2 mg cm − 2,电解质/硫 (E/S) 比降低至 6 μ L mg − 1 。随后将上述硫阴极和基于甘醇二甲醚的电解质组合成安全的 Li − S 电池,其循环寿命和输出容量与研究浓度范围内的 DOL 含量相关。关键词:Li − S 电池、甘醇二甲醚电解质、低可燃性、MWCNT、集电器、E/S 比
本研究由美国能源部硅谷联盟项目下的车辆技术办公室资助,由 Brian Cunningham 指导,Anthony Burrell 管理。本研究部分由可持续能源联盟有限责任公司 (Alliance for Sustainable Energy, LLC) 开展,该公司是美国能源部 (DOE) 国家可再生能源实验室的管理者和运营商,合同编号为 DE-AC36-08GO28308。本文表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留;出版商接受本文发表即承认美国政府保留非独占、已付费、不可撤销的全球许可,可出于美国政府目的出版或复制本作品的已出版形式,或允许他人这样做。
