高价离子传导的固体电解质及应用

固体电解质又称快离子导体,属于固态离子学科,它是研究离子导电,尤其是研究具有与熔盐电导率相当的固态材料。然而,在过去众多快离子导体材料的研究中,只是研究了一价离子如Li~+,Na~+,Ag~+,Cu~+,F~+等的导电材料,对于高价离子如Mg~(2+),Zn~(2+),Cu~(2+),Fe~(3+)等的导电材料国内外都没有报道过。近年来,我们开始对高价离子传导的固体电解质材料进行了研究。首先在镁卤化物混合物体系的薄膜中发现了Mg~(2+)离子的导电性。最近,我们又对具有开放层状结构的     

论矿物材料计算与设计

矿产资源产业是国民经济的基础产业,非金属矿产是重要的固体矿产之一,80%的矿物用于材料工业,矿物加工是矿产资源高效利用、制备矿物材料的重要加工技术环节,矿物材料是国民经济中高新技术材料的重要组成,材料科学及矿物材料学科的发展,为矿物材料计算与设计理论的提出奠定了实际基础.借鉴材料设计与计算的理论和方法,在总结、分析和研究矿物加工及矿物材料制备方面大量的理论研究和实际成果的基础上,提出了矿物材料计算与设计及功能性矿物材料、复合材料化学改性药剂分子设计与模拟的学术思想,论述了矿物材料计算与设计的基本科学技术问题、研究内容、相关学科体系、研究层次及其学科地位.其意义在于:使矿物加工工程学科发展和功能性矿物材料的研发,建立在基本科学原理基础之上,将矿物加工工程学科的主要研究内容统一在总体的方向、目标之内,横向拓展了相关学科理论的研究范围;根据矿物结构、组成,通过设计与计算,对矿物材料性能进行预测、预报,进而为制备提供最佳技术路线;对于已知性能的矿物材料优化制备路线,系统分析各种矿物的结构与组成及其所具备固有性质,针对各种材料性质要求,排列对应关系,为复合材料的制备奠定基础,进而实现矿物资源的高效开发和利用,同时,使得材料设计或计算材料的学科基础向研究矿物组成与结构的纵向延伸,丰富了材料科学思想.     

双金属电极快离子导体薄膜电池

快离子导体作为一种新型的固体材料,有着广泛的应用前景。将快离子导体作为固体电解质用于全固态电池,一直是人们关注的研究领域。这种全固态电池具有很多优点,例如体积小、重量轻、比能量大、无污染、耐震动、抗化学腐蚀等。而薄膜电池更微型化,可望在微电子器件,航天科学器件及有源集成电路等方面得到应用。近年来,我们进行了以铜离子导体为固体电解质的薄膜电池研究。用电解沉积法制备了     

固体高分子电解质膜燃料电池反应器的应用

固体高分子电解质膜燃料电池反应器是一种既能生产有价值化学品,又能同时发电的新型单元操作装置。由于其具有能源、资源利用率高,反应易受控制,安全、无污染的特点,日益受到各国工业部门的重视。本文介绍了固体高分子电解质膜燃料电池反应器的工作原理、研究现状及其未来发展所面临的几个主要问题。     

从磨碎材料的介电特性确定固体材料介电特性的方法

介绍一种测定不能用机械方法加工到所需精确尺寸的“固体材料”（农产品或矿物）介电特性的新方法．将这类已知“固体密度”的材料研碎,成为“空气粒子”混合物,在几个不同的“松密度”上测量其介电特性．利用“空气粒子”混合物的“松密度”和它的介电常数及损耗因子的线性函数关系,外推到“固体密度”,从而获得“固体材料”的介电特性．     

有机蒙脱石基快离子导体

对天然蒙脱石矿物进行离子交换及有机化改性,获得有机蒙脱石基的快己离子导体,它的结构特点是d(001)由原15A左右显著增长至18～21A,表明其层间阳离子结合着二至三层有机分子,它们的IR谱出现了典型的有机基团振动吸收带并相对有机液态分子吸收带波数发生明显移动。有机蒙脱石基快离子导体具有良好的电性能,室温下的电导率为10~(-3)—10~(-2)Sm~(-1),导电激活能在0.2—0.3eV范围,它作为固体电解质在固态锂、镁电池中的应用是成功的。     

石不能言最可人(之三)——矿物晶体观赏石

矿物晶体石之美 矿物是天然形成的无机化合物或元素单质。它是化学成分和物理性质均匀和固定的固体。每种矿物都有一定的晶形,称为矿物晶体。矿物晶体是随着开矿冶炼而进入人们视野的。采矿工业大发展,把一些人们从未见过的石头或矿物晶体,从地下不同的深处开采出来,呈现在人们面前,或者是人们在进入采矿巷道时见到了七彩矿石,这两种情况都会给人们极大的惊喜。     

10项引领未来的科学技术（三）——新型电池

新型电池是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的主要方向。近年来,新型电池及电池材料技术成为新的研究热点,主要包括贮氢材料及金属氢化物镍电池;锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子电池;聚合物电解质锂电池;燃料电池技术;电化学贮能超级电容器等。各类电池在生产和研究中具有不同的创新和发展方向,未来的新型电池将在电子信息、新型能源和环境保护等面向21世纪的重大技术领域中起到举足轻重的作用,     

基于系统动力学的固体矿物燃料二氧化碳排放量估算研究

固体矿物燃料的排碳量不仅与其生产方式,能源利用强度等有关,还与经济系统中的科技,人口等因素间接相关。在分析固体矿物燃料排碳系统各要素间的反馈互动机制后,构建了系统动力学模型,采用系统仿真的方法,达到预测和分析固体矿物燃料CO2排放量的目的。依据模型的仿真结果,固体矿物燃料的CO2排放量将在2015年前后达到高峰。最后总结了其CO2减排的启示及对策,为其它学者的后续研究提供相关依据。     

比纸还薄的电池

日本一家公司的专家研制成一种比书写纸还要薄的电池 ,该电池是由于掌握了生产廉价的固体电解质的工艺而能够制得这么薄的。这种电池是这样制成的 ;首先把铷、铜、锂、碘、氯和其他特制的添加物加工成粉末状 ,然后与绝缘的聚合物混合 ;把这样获得的糊状物涂到极薄的电池板上 ,最后干燥即成。与传统的电池不同的是 ,固态电解质不会漏出 ,因此使用这种电池不会损坏用电器具 ,对人体也无害比纸还薄的电池     

铝氧化银电池用速溶固体电解质的制备及性能

通过对不同温度、不同密度、不同成型方式、添加不同含量的蓬松剂以及添加不同含量KOH的碱块的溶解速度进行了初步研究。结果表明：加入10%蓬松剂用粒状NaOH直接压制,密度为1.6g/cm3的块状固体电解质基本满足铝氧化银电池的要求。     

孪生的铅锌矿

铅和锌是近代工业上的两种重要金属。它们的物理性质和化学性质虽然不同,但是生成的地质环境却很相似;因此,在自然界中,它们所成的矿物常是形影不离,伴生在一起的。由于它们具有这个共生的特性,地质学家及探矿工作者常常在发现铅矿的时候也发现了锌矿;同样,在找到锌矿的时候也就找到了铅矿。铅锌矿常因成分与生成     

大面积固态(准固态)燃料敏化太阳电池技术

<正>项目概况作为矿物能源的替代能源,太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,也是清洁能源,不产生任何的环境污染。因此太阳能最具有开发和利用前景。本项目拟开展大面积固态(准固态)燃料敏化太阳电池技术探索,研究电池关键材料的放大合成和制备,研究固态(准固态)电解质的填充技术和电池封装技术,提高电池寿命和稳定性,对加快纳晶燃料敏化太阳能电池产业化步伐有着重要的现实意义。此项目目前处于实验室阶段。     

中温氧化物燃料电池电解质材料制备和性能研究

中温固体氧化物燃料电池(SOFCs)的工作温度应低子800℃.本文重点对ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和ABO3型电解质材料的最新进展和发展趋势作了综述.以8%氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)作为电解质的SOFCs,工作温度在1000℃左右.经较低价的碱土和稀土离子(SP2+,Ca2+,Sc3+和Y3+)掺杂稳定ZrO2,在800℃,氧化钪掺杂氧化锆(Zr0.9Sc0.1O1.95,scandia doped zirconi-a,SSz)的电导率(0.1S/cm)比Zr0.9Sc0.1O1.95的(0.03S/cm)高得多.薄膜化是改进氧化锆基电解质的电导性能的另一个途径.厚度小于10μm的YSZ基SOFCs,在800℃时功率密度最大可达2W/cm2.研究新的稳定的双掺杂电解质材料将会是CeO2基材料研究的重点.Y2O3和Sm2O3共掺杂(Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9YSCO)在800℃时电导率可达到0.0549S/cm,电导活化能为0.77eV.sr和Mg共掺杂LaGaO3(LsGM)阳离子导体已成为中低温SOFCs的重要候选电解质材料.钙钛矿型氧化物是除了Bi2O3以外氧离子电导率最高的陶瓷材料.寻求新的、优良的中温SOFCs电解质材料仍是目前推动中温SOFCs实用化的关键因素之一,薄膜化技术是研究的另一个重点.     

中国科学院有机固体重点实验室

有机固体研究主要是探讨有机功能分子的聚集态结构、光电磁等物理性能以及它们在分子器件方面的应用，涉及到化学、物理、电子学等学科，属于新型前沿交叉研究领域。有机固体领域中的有机、高分子光电磁功能材料的研究是新材料领域中的重要内容，而分子器件是纳米科技的目标之一。有机固体研究已成为21世纪化学科学中的重要研究方向之一。     

锂离子电池现状及研究趋势

锂离子电池在便携式电子产品中占据主导地位,已经渗透到电动车市场,并将进入电网储能市场。根据应用情况,经常需要在能量、功率、循环寿命、成本、安全性等各种性能参数之间进行调整,这使材料学面临严峻挑战。目前的锂离子电池以嵌入式反应电极和有机液体电解质为基础单元。为了提高能量密度或优化其它性能参数,正被大力开发的是基于固体电解质和锂金属阳极的嵌入反应和转化反应为主的新型电极材料。本文通过对锂离子电池技术的研究现状、进展和面临的挑战进行了展望并提出了切实可行的近期战略。     

中国在空间生产硅片引起国外关注

据英《新科学家》2001年2月24日报道:中国科学院和哈尔滨半导体研究所组成的一个科研小组把一个装有一块半导体砷化镓熔化,但在中心留下一小片固体晶种,再使周围熔化的材料在晶种四周凝结,形成了直径20毫米、长100毫米的晶体。该研究小组用这块在空间得到的晶体制造出晶体管和集成     

固体材料中的自旋轨道耦合效应

固体中的电子天然具有自旋和轨道自由度。近年来,随着自旋电子学以及拓扑材料领域的迅猛发展,由自旋轨道耦合效应引起的新奇物理现象越来越受到人们的广泛关注。比如,磁晶各向异性、自旋霍尔效应、反常霍尔效应以及各种拓扑绝缘体等,它们为未来的高密度存储以及低损耗的量子计算提供可能的实现方案。本文介绍了自旋轨道耦合作用的起源以及其在固体材料的体系,为进一步分析和理解固体材料中和自旋轨道耦合及其相关的新奇物理效应提供理论指导。     

固体聚合物电解质的研究现状及展望

固体聚合物电解质(SPE)是一类全新的电解质.因为具有质轻,黏弹性好和稳定性好等许多无机电解质和有机溶剂电解质不可比拟的性能,所以在电池、电解水、有机电合成、化学传感器等领域都有应用.     

纳米矿物材料的主要制备方法及应用

本文从纳米矿物材料的分类出发，介绍了天然纳米矿物材料和人工纳米矿物材料的制备方法及应用。着重介绍了用物理和化学制备方法制备人工纳米矿物材料中的应用，并探讨了纳米矿物材料发展中面临的问题。