摘要：将聚苯乙烯磺酸(PSS)进行锂化处理后,涂覆在锂箔表面,在锂金属表面构筑一层均匀的聚苯乙烯磺酸锂(PSSLi)界面保护层,形成PSSLi@Li复合电极.通过红外光谱(FTIR)、电化学阻抗谱(EIS)、电池性能分析和有限元多物理场仿真模拟等方法,对该复合电极进行了结构和性能研究.结果表明,PSSLi界面保护层能有效地避免电解液与锂金属的直接接触,抑制了“死锂”和锂枝晶的生成.聚苯乙烯磺酸锂具有整齐排布的磺酸基团,为锂离子提供了稳定的传输通道,能够均匀化锂离子的迁移速率,调节锂离子在电极表面的浓度分布,并实现均匀的锂金属沉积/剥离.电化学实验数据表明,将该PSSLi界面层涂覆在铜箔表面进行库仑效率测试,循环350次实验后仍然能够保持在99.5%以上;利用PSSLi@Li复合电极组装形成的对称电池,在1 mA/cm^(2)的电流密度、1 mA·h/cm^(2)的面积容量下,能够稳定循环1200 h以上;PSSLi@Li与磷酸铁锂正极材料组装的全电池,在1C倍率下循环500次后,仍具有115 mA·h/g的容量,容量保持率可达81%以上;在8C的高倍率下,该电池的容量可达到105 mA·h/g.

摘要：空气自呼吸质子交换膜燃料电池具有系统体积小、能量密度高、能量转化效率高和清洁无污染、无需复杂的空气供给及增湿系统等优点,是极具商业前景的新一代中小功率便携式电源,其相关研究为燃料电池领域的热点研究课题。本文综述了近年来此类电池在结构、机理、组成元件、性能等方面的研究进展,认为改善阴极催化层孔隙率和疏水性等能显著加快氧气传输和水移除,提高氧气活化能力;气体扩散层的组成、结构和厚度亦影响其气体透过性和水移除效果;合适的结构设计和材料选取能调节池体温度,强化空气对流;膜电极免增湿技术的应用可以维持电池在低湿度下较高质子传导率和系统稳定性,这是空气自呼吸质子交换膜燃料电池实现商业化的重要研究方向。