层状富锂锰基正极材料包覆改性的最新进展

首先综述了富锂锰基材料的结构和循环过程中存在的问题,然后介绍了富锂锰基正极材料包覆改性研究的最新进展,系统描述了电化学活性材料、非电化学活性材料和导电聚合物等不同种类包覆物质及单层包覆、双层复合包覆和原位包覆等包覆方法在该材料改性领域中的应用,进一步从材料结构、失效机制等角度深入分析了各种包覆改性方法及包覆物质改善富锂锰基材料循环性能的作用机制.最后,对Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2) (LMNC)材料及改性方法等未来发展方向进行了展望.

工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_(0)/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

煤系沥青包覆再生石墨微观构造及电化学性能

石墨负极材料易在石墨层间与电解液发生共嵌入导致石墨层膨胀、粉化脱落,严重影响石墨负极材料的循环稳定性。利用沥青对石墨负极进行包覆,形成不定型碳层包覆的“核壳”结构,可减少石墨层的膨胀脱落,提高石墨负极材料的电化学性能。以中温煤焦油沥青为原料,通过空气氧化和聚合交联制备得到高结焦值、高软化点的包覆沥青。通过液相包覆方法,考察了对再生石墨负极的包覆性能。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法分析了再生石墨包覆形貌与界面微观结构变化,并对材料电化学性能进行了测试。结果表明,沥青包覆可有效完善再生石墨微观构造。随着沥青包覆量的增加,石墨表面缺陷减少,比表面积和孔容降低;炭化后包覆界面形成不定型碳层,包覆界面无序度随沥青包覆量的增加而升高。不定型碳包覆层的形成显著提高了石墨负极性能,包覆12%沥青的再生石墨比容量达到450 mA·h/g,相比未包覆石墨提升140 mA·h/g;沥青包覆石墨负极首次库伦效率增加11.5%,并且循环稳定性获得改善;在5 A·h下比容量提高至285 mA·h/g,相比未包覆再生石墨提高242.8 mA·h/g,倍率性能突出。

含氟高分子材料包覆铝核壳材料研究进展

金属铝(Al)具有高燃烧热值、高密度、低耗氧量等优异性能,是固体复合推进剂领域最受青睐的金属添加剂。为了提高固体复合推进剂的性能,有必要采取措施对Al进行包覆改性。近年来含氟高分子包覆Al因其优异的综合性能而受到广泛关注。介绍了不同种类的含氟高分子包覆金属Al核壳材料、不同包覆方法、Al核壳材料的性能以及含氟高分子与Al的作用机理,总结发现通过Al核壳结构设计、含氟高分子引入和Al颗粒表面的自活化策略等途径,含氟高分子与氧化铝层之间的表面发生剧烈的氧化过程,增强Al核壳材料点火和燃烧性能,显著改善推进剂的燃烧团聚和燃烧效率。但目前含氟高分子包覆Al核壳材料研究过程仍存在许多不足,如缺乏新型多元含氟高分子包覆Al的能量性能的研究;缺乏Al颗粒与包覆层在高升温速率下作用机理的认识;包覆效率和批量制备能力低,阻碍了其实际应用等。未来可从进一步增强朝着研发新型含氟聚合物、研究对反应历程中产物的实时捕捉和开发工业化生产制造技术等方向发展。

高速列车转向架底部包覆板气动减阻效果研究

转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建立3种转向架包覆方案:方案一为带倾角包覆板+全包围裙板;方案二为平直包覆板+全包围裙板;方案三作为对照组未安装底部包覆板。基于k−ω方程湍流模型,探究不同包覆方案下高速列车气动阻力变化规律,对比分析3种方案对转向架及整车气动阻力、转向架舱内压力分布以及列车底部流动特性的影响,并通过全尺寸转向架风洞试验验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:转向架包覆板有效减弱了气流对转向架零部件以及转向架舱后端板的冲击,使得转向架舱内压力分布更均匀,进而降低了转向架气动阻力;方案一和方案二分别使头车阻力系数降低17.3%和22.2%,整车阻力系数降低11.6%和12.9%;与方案二相比,方案一中包覆板两端的倾角能够引导气流进入转向架舱内部,加速舱内的流动循环,有利于牵引电机、轴盘等转向架零部件与外部空气的换热。研究结果可为进一步优化转向架包覆板设计方案、降低列车气动阻力提供参考。

包覆面料裁片切割机横梁进给系统建模及动态特性分析

包覆面料裁片切割机是用于制作软体家具的主要设备之一,其横梁进给系统存在复杂的机电耦合作用。为在设计阶段研究其横梁进给系统切割定位工况下的动态特性,优化横梁进给伺服驱动控制系统参数,建立了横梁进给系统的机电-刚柔混合模型。拟定横梁进给系统的响应效率、定位精度和刀尖运动稳定性作为动态特性评价指标,探究了横梁进给伺服驱动控制系统参数对横梁进给系统动态特性的影响。结果表明:建立的横梁进给系统机电-刚柔混合模型,为横梁进给系统动态特性分析奠定了基础。增大位置环比例系数可提高横梁进给系统的响应效率和定位精度,增大速度环比例系数可有效提高横梁进给系统的刀尖运动稳定性。研究结果可为提高软体家具生产效率和制造质量提供技术保障。

某药柱端面自动包覆系统设计

为解决某包覆药柱传统生产过程中存在的产品质量受操作人员影响及安全性等问题,文章设计了一种药柱端面自动包覆系统。该系统使用自动配胶涂覆装置代替人工涂胶包覆,提高了包覆药柱的黏接质量;同时针对包覆药柱固化过程设计了一种包覆药柱固化工装,并通过数值仿真验证该装置的结构强度满足生产需求。该系统能够在不改变原生产工序流程的前提下实现包覆药柱的自动化与连续化生产,在减少操作人员数量的同时提高了生产过程的效率与安全性。

凝胶涂层包覆大孔树脂固定化脂肪酶的制备及在风味酯合成中的应用

风味酯是一种重要的香料化合物,在食品、化妆品和制药等行业具有重大的应用价值。酶法合成风味酯具有反应条件温和、选择性高以及污染少等优点,但在有机溶剂中,游离脂肪酶的活性会有极大的损失。为了提高脂肪酶的稳定性,该研究首先使用大孔树脂通过吸附作用固定化脂肪酶,然后对酶蛋白表面进行丙烯酰化修饰和聚合反应,在固定化脂肪酶的表面形成凝胶涂层的包覆。此种方式制备的固定化脂肪酶稳定性有了较大提高。利用该固定化酶分别通过酯化反应合成乙酸丁酯和转酯反应合成乙酸异戊酯,结果显示,以正庚烷为溶剂,乙酸和丁醇浓度均为0.1 mol/L,并添加1 g固定化酶,在45℃经过12 h的反应,乙酸丁酯的合成率达到93.05%,重复利用4次后仍然有70.83%的酯合成率;在3 mL乙酸乙烯酯溶液中加入0.8 mol/L异戊醇和0.5 g固定化酶,在45℃经过14 h的反应,乙酸异戊酯的合成率达到92.35%,重复利用4次后仍然有84.80%的酯合成率,研究建立了一种固定化脂肪酶的新方法,并为风味酯的制备奠定了基础。。

氮掺杂碳包覆负极材料的研究进展

传统的沥青碳包覆石墨负极材料已经无法满足市场对锂离子电池在能量密度、充电、安全性等方面提出的更高要求,而氮元素掺杂可以调控碳包覆层的界面结构,提升负极材料的电化学性能,受到广泛关注和研究,且氮掺杂碳包覆是在当前的负极材料产业链条件下最具潜力和最容易实现产业化的改性方式之一。因此,本文从氮掺杂碳的结构特征及氮掺杂碳包覆负极材料两方面进行了综述,并对氮掺杂碳包覆的未来进行了展望,以期为其产业化发展提供参考。

船用厨余管道包覆材料吸隔声性能试验研究

根据某远洋客船舱室部分厨余管道的案例,试验针对包覆材料和粘接剂研究吸声系数和隔声量在中低频范围内的变化规律,讨论船用厨余管道包覆材料厚度和粘接剂种类选取对吸隔声性能的影响。对比分析发现材料厚度从19 mm提升至25 mm时,吸隔声性能提升最为显著,吸声系数提升约143%,隔声量提升约27%。研究结论为船用厨余管道的安装及材料应用提供一定的技术参考。

熔融碳酸盐燃料电池CeO_(2)包覆改性阴极材料研究

通过聚合物前驱体法成功制备了1种新型的MCFC阴极材料,该材料使用了CeO_(2)对传统阴极材料镍粉进行了表面包覆,X射线衍射、扫描电镜测试确证合成了CeO_(2)包覆的Ni粉末材料;空隙率测试结果显示,制备的CeO_(2)包覆的镍阴极材料的孔隙结构与普通镍阴极材料相似;另外,在温度650℃、V1(CO_(2))∶V2(O_(2))=2∶1气氛条件下,CeO_(2)包覆镍阴极材料在熔融碳酸盐中的溶解度比纯镍阴极材料明显降低。

基于Fe_(2)O_(3)的片状α-Al_(2)O_(3)包覆研究

首先以片状α-Al_(2)O_(3)为基质,以FeCl_(3)为铁源,采用液相沉积法制备了Fe_(2)O_(3)/α-Al_(2)O_(3)珠光颜料,并借助SEM、EDS、XRD等手段对制备的珠光颜料进行性能表征,考察了反应pH值、反应温度、铁盐浓度、添加剂用量等因素对片状α-Al_(2)O_(3)包覆率的影响,得到了制备铁系包覆片状α-Al_(2)O_(3)的最佳制备工艺参数,同时了解了各参数影响包覆率的主次顺序,并在此基础上着重探讨了六偏磷酸钠对包覆率产生影响的机理。结果表明:影响包覆率的主次顺序依次为反应pH值、反应温度、添加剂用量、铁盐浓度;在最优的工艺参数下制备出来Fe_(2)O_(3)/α-Al_(2)O_(3)的包覆率为20.93%;样品的表面形貌光滑平整且包覆完整。

制备条件对乙烯焦油调制包覆沥青性质的影响

以乙烯焦油为原料,采用空气氧化法制得锂离子电池石墨类负极材料用包覆沥青。考察了氧化温度、空气流量和氧化时间对包覆沥青物化性质的影响,并采用元素分析、热重分析、傅里叶变换红外光谱和核磁共振等方法对包覆沥青的物化性质进行了表征。结果表明,提高氧化温度、增大空气流量和延长氧化时间均能提高所制包覆沥青的结焦值和软化点。在氧化温度、空气流量和氧化时间分别为310℃、120 L/h和10 h的最佳制备条件下,可制得具有较高碳含量(w=93.44%)、较高芳香度和较少侧链(以短链为主)的高品质包覆沥青,其软化点、结焦值、喹啉不溶物质量分数和收率分别为258.90℃、70.19%、0.97%和39.99%。改性后石墨负极材料在150次循环后的容量保持率为89.74%。

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

PTFE包覆连续氧化铝纤维缝纫线的磨损行为

结合上浆及二维编织技术制备部分包覆结构F-3、F-4、F-5连续氧化铝纤维缝纫线,使用自研实验装置研究包覆结构对缝纫线与针孔间磨损行为的影响。使用3D轮廓仪表征不同包覆结构缝纫线的轮廓外观和摩擦作用下的损伤形态演变;通过拉伸性能测试,表征缝纫线在不同摩擦次数下的强度保持率;通过磨断次数来评价缝纫线在不同实验参数下的磨损性能。结果表明:包覆工艺参数的变化影响缝纫线表面轮廓的起伏状态,导致磨损后断口产生的毛羽长度随着包覆纱根数的增多和编织节距的增加而增大;相比原纱和浆纱,缝纫线的耐磨性显著提高;随着摩擦次数的增加,缝纫线拉伸强度保持率均呈现快速下降后趋于平缓的趋势,当摩擦次数达到30次时,F-3、F-4、F-5缝纫线拉伸强度保持率分别为12.89%、28.82%、18.35%;随着摩擦距离、纱线张力的增加,摩擦角度的减小,缝纫线的磨断次数逐渐下降。

封装包覆结构多孔Fe_(3)O_(4)长循环锂电池负极材料

本文通过封装与包覆结构共同作用抑制多级孔Fe_(3)O_(4)在循环过程中的体积膨胀,提高Fe_(3)O_(4)电极材料的电化学性能。通过采用硬模板法将葡萄糖和尿素作为造孔剂合成具有多级孔结构的Fe_(3)O_(4)材料,再利用醛脂包覆系统在多级孔Fe_(3)O_(4)上均匀的包覆一层碳材料,随后使用氢化工程对体积膨胀率仅为~4%的TiO_(2)进行氢化处理并提高TiO_(2)的导电率,将氢化TiO_(2)作为封装材料对碳包覆多级孔Fe_(3)O_(4)进行封装处理,制备出具有三维网络传输结构的H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)电极材料。结果表明,封装与包覆结构较好的缓解了H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)电极材料在充放电过程中的体积膨胀,在0.2 A·g^(-1)的电流密度下循环500圈之后的放电比容量为599.61 mAh·g^(-1),以1 A·g^(-1)的电流密度循环700圈后的比容量为542.64 mAh·g^(-1),即使在6 A·g^(-1)的大电流密度下比容量也能够达到168.7 mAh·g^(-1),当电流返回0.2 A·g^(-1)循环100圈后的比容量为671.91 mAh·g^(-1),优异的倍率性能为H-TiO_(2)-C-Fe_(3)O_(4)样品在大电流储能设备上使用提供了可能性。

Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)正极材料的Ga_(2)O_(3)包覆改性及电化学性能

首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)原始样品(P-LRMO),然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga_(2)O_(3)原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga_(2)O_(3)包覆层。电化学测试结果表明:含有3%Ga_(2)O_(3)的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能,其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^(-1))下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^(-1),在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^(-1),优于未改性材料的90.7 mAh·g^(-1),表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^(-1)的容量,容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%,证明Ga_(2)O_(3)包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且,G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后,电荷转移阻抗(Rct)为107.7Ω,远低于未改性材料的251.5Ω,表明Ga_(2)O_(3)包覆层能提高材料的电子传输速率。

TiO_(2)原位包覆提升球形纳米铝粉活性

纳米铝(Al)粉是一种高能金属纳米粉末,但过高的表面能带来的易氧化问题显著降低其活性,限制其应用。针对该问题,本文通过液相法在去除球形纳米Al粉表面氧化层的同时原位生长TiO_(2)包覆层,通过工艺优化,获得了活性Al含量最高的Al@TiO_(2)复合粉体,包覆层厚度约为2 nm,且粉末中没有过量的TiO_(2)存在,包覆处理后的复合粉体中活性Al含量达到87.3%。