摘要：随着电动汽车和大规模储能电网的快速发展,锂离子电池将不可避免地面临有限的能量密度无法满足日益增长的需求和成本不断上升的两大困境。室温钠-硫电池因具有高能量密度和低成本的优势而备受关注,但其存在多硫化钠的“穿梭效应”导致电池的循环性能较差的问题,亟需解决。在此,本文提出将纳米TiO_(2)颗粒构筑于多通道炭纤维以稳定硫,从而实现室温钠-硫电池电化学性能的提高。首先通过静电纺丝和热处理技术制得有纳米TiO_(2)负载的多通道炭纤维载体材料,后续采用熔融扩散载硫方法制备出硫基复合正极材料。纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强了对多硫化物的吸附力,同时促进其向Na2S2和Na2S的快速转化。在0.1 A g^(−1)电流密度条件下,电极材料经循环100次后的比容量为445.1 mAh g^(−1),库仑效率接近100%;即使在电流密度为2 A g^(−1)时,经500次循环,该电极材料仍保持有300.5 mAh g^(−1)的容量,显现出优异的倍率和循环性能。通过表征测试手段与理论计算相结合,验证了纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强碳基材料对多硫化物的吸附作用。这项工作有望为高性能室温钠-硫电池正极材料的优化设计提供理论依据与技术指导。

摘要：使用液态电解质的传统超级电容器存在柔性差、易漏液、抗机械冲击能力差等问题,无法满足未来便携式、可穿戴、可植入电子产品的技术需求。近年来,固态超级电容器因其功率密度高、机械柔韧性好、安全性能突出和易于制备的特点得到广泛关注。固态超级电容器技术的关键在于固态电解质、器件构型设计、封装和制造工艺。重点综述了固态超级电容器电解质(全固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和全固态无机电解质)的研究进展和三种常见构型(纤维状构型、三明治构型和叉指状构型)的设计方式,并基于应用场景(拉伸、扭曲、压缩、自修复、生物植入等)对器件的功能特性要求进行了阐述,最后针对固态超级电容器走向工业化应用的进程中面临的部分问题提出一些思考。

摘要：采用有机体系(NMP+PVDF)混料及乙醇萃取的方法成功制得活性炭/LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2(AC/NCM)复合电极片,通过设计不同AC/NCM配比能够调控能量和功率密度。选取AC/NCM为1/3配比的复合正极和硬碳(HC)负极组装的超级电容电池循环伏安(CV)曲线呈现近似矩形的容性特征,恒流充放电过程电压随时间的变化(V-t曲线)呈现出良好的线性行为。此外,采用导电炭黑(SP)/碳纳米管(CNT)/石墨烯(graphene)=3/1/1的质量比设计了复合导电剂,立体导电网络的构建有效降低了器件内阻。按照IEC 62660—1标准,在2.5～4.2 V电压窗口,83.4 W/kg功率密度下测得的能量密度高达66.6 W·h/kg,在最大功率密度6.5 kW/kg下测得的能量密度为21.5 W·h/kg。器件充满电后在65℃高温存储168 h能量保有率为97.4%,且无任何胀气现象,平均自放电率为27.5 mV/天,表现出优良的高温特性。采用14 C和50 C电流循环充放电1000次后能量保有率分别为99.06%和96.45%,体现出该超级电容电池的长寿命优势。在12kW/kg平均放电功率密度下进行脉冲测试,连续放电100次后该器件仍表现出良好的稳定性,表明在车辆启动、脉冲器件等领域具有极大的应用潜力。