锂电池软模板的高石墨化，和电池膜的形态结构有什么关系？

文 | 全世界最牛的美少

编辑 | 全世界最牛的美少

一种可持续的软模板策略允许制备具有不同铁含量，高多孔Fe-N-C催化剂 ，研究了Fe含量对材料结构和对氧还原反应电催化活性的影响 ，高活性氮基和铁基官能团的形成赋予了电催化剂优异的ORR活性。

以高孔结构、可调节比表面积的多孔有机聚合物为前驱体制备 了高性能的无金属，铂基电催化剂，以苯酚-三聚氰胺为基材，以铁盐为原料，合成了不同铁含量的催化剂 。

那么，今天小美就给大家讲一下，锂电池软模板的高石墨化，和电池膜的形态结构有什么关系。

电化学和光谱

电化学和光谱表征使我们得以阐明Fe含量对材料结构 、表面化学以及对氧还原反的电催化活性的影响。

X射线光电子能谱分析表明，铁含量的增加导致比表面积减小，保持了形态结构， 形成了高活性的催化中心。

在pH=13条件下进行的旋转环盘电极实验证实了0.5 Fe和1.3 Fe催化剂 ，其组装在阴极的馈电负离子交换膜燃料电池，配有FAA-3-50膜，具有良好的性能。

在过去的几年中，能源向高效率和低环境影响的循环经济过渡 ，要求需要越来越先进的战略 来满足社会的需求。

氢是实现零排放影响的系统的战略能源载体，可以用作高产燃料，  使用H 2 已经发展在工业，家庭电力，热发电，本地存储的能量 ，和运输的许多应用。

过渡到H的最关键的障碍与现有和已建立的基于化石燃料的技术相比，经济来源于经济、技术和实施/ 执行问题。

氢馈阴离子交换膜燃料电池技术 ，目前市场上的质子交换膜燃料电池技术相比 ，近年来得到了广泛的关注。

与PEMFC相比，AEMFC使用的是碱性环境，这提供了几个潜在的优势 ，包括使用更广泛的燃料，除了纯氢和更好的氧还原催化。

Pt基或铂基金属催化剂是两种聚合物， 交换膜燃料电池氧还原反应的基准催化剂，尽管活性高，但它们的高成本、对环境的影响和较差的耐久性限制了它们的大规模应用。

许多研究工作已致力于开发无聚乙二醇单甲醚的催化剂， 过渡金属-氮-碳材料被认为是最有希望的替代材料之一。

在这些材料中，有一类是Fe−N−C基催化剂，它由掺氮杂原子和铁的碳基体组成，铁氮 x C部分是氧还原反应的主要活性位点，并表现出与商业Pt/C相当的高催化活性 ，代表了最先进的水平。

通常，这些无 PGM 的催化剂主要的限制是活性中心暴露和 Fe 的最佳分布， Fe 必须原子地分散在 Fe - N x - C 部分中。

活性中心

碳基质在 ORR 活性中起着至关重要的作用 ，因为多孔结构增加了 M - N x - C 中活性中心的可接近性。

具有分层孔隙率的材料是有希望的，因为它们可以促进 ORR 中涉及的物种的物质的质量运输和高暴露的活性中心 。

目前，已知有几种合成Fe-N-C材料的方法；催化活性材料可以从各种含碳源的化学前体的热解中获得、氮源 和过渡金属源。

在我们的方法中，高氮多孔有机聚合物被用作前体的Fe-N x C的形成为ORR催化， 功能介孔材料具有大的比表面积、大的孔容、独特的介孔结构和多样的组成，在催化、生物医药、吸附和分离技术等方面显示出潜在的应用前景 。

制备多孔材料的常见策略是基于硬模板 或软模板 method硬模板的方法是有限的复杂的合成步骤，产品收率低 ，由于有限的二氧化硅去除孔隙阻塞。

相反，由于表面活性剂的使用，软模板法可以设计和合成大量有序介孔材料 ，使前体分子定向形成三维结构 。

通常涉及使用高浓度酸性或碱性溶液，去除二氧化硅模板的硬模板方法相比 ，在软模板方法中，表面活性剂可以在用于形成M-N的热解步骤中很容易地从碳结构中去除。

x C活性位点，降低了成本和非环境友好的合成步骤 ，如合成后的二氧化硅浸出，以两亲性嵌段共聚物为模板，高度有序的介孔材料具有大的比表面积和均匀的孔径。

可用于多种应用，包括催化、气体分离、太阳能电池中的光能转换、 水/其他液体中污染物的检测和去除等。

提出了一种以苯酚为碳前驱体、三聚氰胺为氮前体、乙酸铁为前驱体合成铁氮掺杂介孔碳催化剂的简便策略。

采用不同的合成条件制备了以苯酚-三聚氰胺为基的POP前驱体，苯酚和三聚氰胺比对材料形貌的影响，并实验了ORR的活性性能。

还试验了不同金属浓度对多孔结构的影响 ，通过增加有效活性位点的含量来提高ORR活性，制备了高比表面积的Fe−N−C电催化剂。

电化学表征表明高ORR活性，在半电池配置中进行的加速降解测试在N中进行的应力超过7500个循环中表现出显著的性能 。

饱和电解质，ADTs也在O 2 -饱和环境 ，判别最有前途，结果与在AEMFC中进行的试验结果一致，POP衍生的Fe−N−C材料在正极侧也表现出良好的活性。

氮掺杂结构

以苯酚为碳前驱体，三聚氰胺为氮前体， 甲醛为反应亲电引发剂，合成了不同的氮掺杂多孔碳结构。

由于可以通过调节前体和模板剂的摩尔比来定制材料的性能，如形貌和电催化性能，不同的苯酚和三聚氰胺比例和 Pluronic F127作为软模板剂 进行了优化。

我们通过在PMT1:2基前驱体上负载三种不同量的Fe制备了Fe-N-C催化剂， 实际铁负荷也确定了电感耦合等离子体发射光谱 。

随着铁含量的增加，性能增加到0.5重量%的铁含量，在那之后，性能达到一个高原，事实上，0.5 Fe和1.3 Fe样品表现出类似的性能与 E 1/2 分别为0.84 V和0.83 V。

极限电流密度以0.4 V计算 J 利姆 的5.4和5.3毫安厘米，合动力-扩散控制区， 交换的电子数，由式确定。

在开路电压、电流和功率密度方面 ，配备了Fe−N−C基阴极的阴极与目前最先进的Pt/C阴极相比有着良好的性能。

铁含量最高的样品的最大功率密度较高：电流密度(0.2 V)和功率密度均增加约20 % ，这一发现可归因于1.3 Fe和0.5 Fe样品之间微小但显著的差异 ，物理化学特征证明了这一点。

事实上，从结构角度看，正如X射线衍射和XPS分析所指出的那样，1.3 Fe催化剂具有更为显著的石墨化性质 。

实验分析和密度泛函理论计算表明，石墨化碳畴能提高Fe−N的本征ORR活性， x C活性位点，通过优化它们的电子结构，导致降低对ORR中间体的吸附能。

此外，与无定形碳相比，Pt基和Fe-N-C催化剂中的石墨畴被发现可以最大限度地减少欧姆电阻引起的电压损失，并提供高的化学和电化学腐蚀抗性，从而提高电催化的稳定性和耐久性。

0.5 Fe和Fe 1.3在高活性催化中心和ORR活性方面都表现出相似的化学表面 ；然而，1.3 Fe的半电池结构的性能耐用性较高。

1.3 Fe的催化性能优于0.5 Fe催化剂，表明在操作条件下，高石墨化畴对催化剂的性能起着至关重要的作用。

我们提出了一种利用不同纳米结构的有机前驱体POP制备掺氮碳材料的软模板策略，该方法通过改变前体摩尔比：PMT 1 ： 2、PMT 1 ： 3和PM1 ： 3。

软模板法在构建一种扩展的多孔结构中起着至关重要的作用，因为它能将不同形状的酚三聚氰胺聚合物与不同的壳层相协调，并且在热解处理过程中被温和地去除。

结论

PMT 1 ： 2具有良好的分级结构，其掺杂量为0.2~1.3 wt.%，Fe−N−C催化剂均质分散，比表面积大，这取决于铁含量 ，并且已经制备了大孔体积。

与0.5%的Fe和1.3%的Fe样品官能化的样品表现出优异的ORR活性的半波电位，低HO 2 − %的产率，转移的电子数在碱性介质中，与 Pt / C 基准相比具有较高的稳定性 。

喂AMEFC对1.3 Fe和0.5 Fe都表现出良好的电化学性能，指出POP基Fe-N-C催化剂是组装无铂族金属氢化物 的有希望的候选者。

锂电池维修#技术分享

看见了吗？这就是你们在网上买的锂电池，那种电动车的锂电池，全是一些旧电池，软包的。这是软包旧电池，麻烦了。这种软包电池是最差的一种，软包电池容易起火。像这种软包的容易鼓包，鼓包了之后就容易刺破它，刺破了之后就容易起火，所以说这种是最差的一种。

好的就是大单体，大单体又装不上电动车，大单体一块就很大，体积很大，要放在电动车上面组起来，那装不下，只能放在那种三轮车上面。像外卖了，外卖那种车，车架子比较大的可以放。还有快递，快递三轮车能放。像我们普通人买的那种，稍微体积小一点的，全是软包，软包是最差的一种了，很容易起火。

磷酸铁锂的，磷酸铁锂还好一些，没那么容易起火，但是冒烟，它冒烟的话也能呛死个人。像这么多软软包锂电池，我要去修，我要拆开，把这些东西都拆开，一组一组的去分容，拿这个分容仪来给每一块电池来分容，容量不行，把它剔出来，给换掉，这种鼓包了就不能用了。

在市面上修这种锂电池的人很少很少，这种费工费时，没有人愿意去修。修一块我拿分容仪，这个分容仪是10安时的，你像这个是16安时的，我得花1.6个小时。那1.6个小时，有多少个电池，就乘以1.6个小时这样测。

还有一种，人家是有专门的分容仪，分容仪的那种一个可以测8个，4个10个的那种，一次可以测这些花一小时、两小时、3小时、4小时，起码这一组电池要要测4个小时，是很费劲的。

奉劝大家老老实实的用铅酸电池，不要随便用这种锂电池，锂电池还容易起火。前天我家楼下就一个着火的，把车架子都给烧了，我让你看一下。

相关问答

安全起见,还是不要用它吧,充电时很可能出意外,安全起见,还是不要用它吧,充电时很可能出意外,

手机电池软怎么回事?,因为电池里面是粉末,所以是软的。新手机充电方法如下:1、新电池头三次先用至低电告警,再配合原装直充在手机开机充电到满,然后继...手...

变软是,包裹在外壳里的金属锌变少,厚度减小,硬度也就变小了在大功率下放电较长时间,内阻增大,电动势基本不变的,路端电压不够所以看起来没电了此时的电...

锂电池有两种,锂电池和锂聚合物电池。普通锂电池内部是液态的电解质,必须使用硬质外壳包裹,才能达到形体稳定和安全。锂聚合物电池呢,是固态电解质。当然,不...

我最近也在做类似的实验,想问一下楼主是在学校还是单位???夹具化成的压力是怎么计算的偶尔出现一个正常啊,没法保证一致性达到100%啊其实我想知...

软孚锂电池重庆生产的。软孚锂电池生产于重庆软孚科技有限公司。软孚锂电池质量上乘。1)安全性好:软孚锂电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况...

锂电池鼓包是指由于内部气体产生、正负极材料膨胀或隔膜损坏等原因,导致电池外包装变形或膨胀的情况。如果发现锂电池出现鼓包,应立即停止使用,并采取安全措施...

[回答]磷【酸】铁锂电池组充电方式(1)恒压充电法(2)恒流充电法(3)恒流恒压充电法(4)斩波充电法磷【酸】铁锂离子电池组一般用8年左右是可以的;但假如...

可以用低温锂电池啊:18650锂电池、软聚合物锂电池和磷酸铁锂电池。因此,建议根据自己的应用来判断哪种低温电池适合冬季寒冷天气使用,因为每种低温电池都有其...

[回答]1.安全性能好软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开,而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。2.重量轻软包...