大学生自主创新创业精神培育探索和实践——以长沙理工大学物理与电子科学学院为例

培育大学生自主创新创业精神是提升我国高校创新创业教育质量的关键。长沙理工大学物理与电子科学学院立足于“三全育人”理念,积极落实立德树人根本任务,不断激发理工科大学生的自主创新创业精神。为达成目标,长沙理工大学物理与电子科学学院从全员协同、全过程指导、全方位建设3个方面提出了增强理工科大学生自主创新创业精神的新途径,力争构建基于“三全育人”理念的创新创业育人共同体,对提升高校人才培养质量以及建设高水平大学及重点学科具有重要的理论意义和现实意义。

浅谈材料科学与工程专业英语教学改革

专业英语是材料科学与工程专业教学中不可缺少的一部分，是培养21世纪复合型人才的关键之一。本文对目前材料科学与工程专业英语教学中存在的问题进行了讨论，提出专业英语教学应明确培养目标、加强教材建设、提高教师素质、改革教学方法，促进学生从被动学习到主动参与教学活动，并从听、说、读、写等多方面综合提高专业英语教学质量，注重培育学生的专业英语应用能力。

煅烧温度对钠离子电池P2-Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料性能的影响

层状氧化物材料因其容量高被认为是钠离子电池(SIBs)的候选正极材料,其中,锰基P2型层状氧化物因成本低、稳定性好,是具有发展前景的钠离子电池层状正极材料。本文采用固相烧结法制备一种P2-Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料,研究煅烧温度对正极材料性能的影响。结果表明:在875℃下获得的Na_(0.67)Ni_(0.1)Fe_(0.1)Mn_(0.8)O_(2)正极材料具有结晶良好的P2纯相,表现出优异的电化学性能。在1.5~4.3 V的电压范围内,0.05C下所制备正极材料的初始放电容量为232 mA·h/g,且循环100次后,正极材料的容量保持率为69.5%。

科教融合理念下储能高分子材料教学探索与实践

储能高分子材料是当前高分子材料领域一个研究热点,同时也是新能源材料与器件专业学生学习的一个重要内容。基于科教深度融合,构建“广学精研、知行并重”的课程体系。通过教授学生专业文献检索,将最新的科研成果引入研讨式、互动式课堂,布置开放式作业和开展课后实践活动和建立全过程形成性评价体系等,提升教学效果和学习质量,培养学生的批判性思维和创新思维等高阶思维能力。

高镍正极材料表面锂残渣的研究进展

目前锂离子电池的电化学性能和成本在很大程度上取决于正极材料,其中,具有高比容量和高工作电压等优点的高镍层状正极材料被广泛关注。然而,其表面的锂残渣会严重影响电极的制备和电池的电化学性能,限制了其在新能源汽车等领域的大规模应用。因此,高镍层状正极材料表面锂残渣的研究在进一步提升材料性能和电池安全性能等方面具有重要意义。本文综述了近年来高镍层状正极材料表面锂残渣的研究进展,从锂残渣形成机理,对高镍层状正极材料的影响以及酸碱滴定、傅里叶红外光谱、飞行时间二次离子质谱、固态核磁共振及热重分析结合质谱等锂残渣含量检测方法方面展开,总结了利用去除、物理包覆及原位再利用三种方法有效消除锂残渣对高镍层状正极材料的影响,改善其性能,并对进一步消除锂残渣对正极材料及锂离子电池的影响进行了展望。同时,本文针对锂残渣的展望及研究也同样适用于钠离子电池正极材料表面的钠残渣。本文旨在突出锂残渣原位再利用在高镍层状正极材料改性研究中的应用潜力,为锂离子电池的研究发展提供新的思路。

基于卟啉/酞菁的材料在锂硫电池中的应用

综述了酞菁类和卟啉类材料在锂硫电池应用中的最新研究进展,包括基于酞菁或卟啉的碳材料、骨架材料和衍生物,最后指出了该领域未来发展的难点与方向。

三维Ni_(3)S_(2)@NiCo-LDH纳米复合材料合成及其电氧化尿素制氢性能研究

为设计高效、廉价和耐用的催化裂解水制氢电催化剂,合成了Ni_(3)S_(2)纳米线@NiCo-LDH纳米复合材料(Ni_(3)S_(2)@NiCo-LDH)。结果表明,该复合材料具有大量的活性位点,表现出很好的电催化制氢性能。在含有尿素的KOH电解液中,Ni_(3)S_(2)@NiCo-LDH电极材料仅需1.373 V就能达到10 mA/cm~2的电流密度。在双电极体系Ni_(3)S_(2)@NiCo-LDH//Pt中,电流密度为10 mA/cm~2时电压仅为1.463 V。因此,Ni_(3)S_(2)@NiCo-LDH纳米复合材料是一种优良的新型催化水解产氢电催化剂。

共沉淀pH对钠离子电池O3-NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料性能的影响

采用共沉淀法制备Ni_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)(OH)_(2)前驱体并将其配钠煅烧为O3-NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料,研究pH对前驱体物化性质及正极材料电化学性能的影响。结果表明,随着pH的增加,前驱体二次颗粒粒径减小,Ni元素质量分数升高,相应正极材料二次颗粒粒径减小,首次放电比容量增加。2.0~4.0 V的电压范围内,pH=10.0下制备前驱体配钠煅烧后的NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料表现出最优循环性能,1 C下循环100次后容量保持率为75.75%;pH=10.6下制备前驱体配钠煅烧后NaNi_(0.4)Fe_(0.2)Mn_(0.4)O_(2)正极材料表现出最优倍率性能,5 C下放电比容量为87.07 mAh/g。

熔融沉积技术增材制造先进陶瓷材料研究现状和发展趋势

熔融沉积技术增材制造先进陶瓷材料具有高效、低成本和粉体适应性广等突出优势。通过分析先进陶瓷材料增材制造代表性技术的适用范围及其局限性,然后基于线材和螺杆挤出两种熔融沉积技术的原理和特点,综述了熔融沉积方法在结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷和陶瓷基复合材料领域的研究进展。从机械臂辅助3D打印、打印过程的监控与缺陷控制和增材制造过程的计算模拟三个方面对熔融沉积技术的发展趋势和研究重点进行了展望。

共沉淀法优化高镍LiNi_(0.834)Co_(0.11)Mn_(0.056)O_(2)正极材料的结构和性能

【目的】分析共沉淀法合成高镍前驱体Ni_(0.834)Co_(0.11)Mn_(0.056)(OH)_(2)的工艺条件对相应正极性能的影响,并找到最佳合成条件。【方法】在不同氨水浓度和反应溶液pH下合成前驱体和对应的正极材料,分析合成工艺条件参数对结构、微观形貌、电化学性能的影响规律。【结果】在氨水质量浓度为11 g/L、pH为11.0时,制备的LiNi_(0.834)Co_(0.11)Mn_(0.056)(O)_(2)正极材料一次颗粒致密、球形度高、粒径适中,具备最优的电化学性能:在0.1 C倍率下的首次放电比容量为205.6 mAh/g,首圈库仑效率为88.74%;在10.0 C大电流密度下的放电比容量为150.7 mAh/g;在1.0 C倍率下循环300圈后,容量保持率高达80.18%。【结论】氨水浓度和反应溶液pH通过影响溶液过饱和度,从而影响了晶体成核和生长,改变了前驱体的形貌、粒径和成分,而正极材料继承了对应前驱体的形貌特征,其电化学性能也受前驱体合成工艺的影响。

碳包覆硒化锌用作高性能锂离子电池负极材料

石墨是当前锂离子电池的主流商用电极材料,然而受限于电化学储锂机理原因,其理论比容量偏低。因此,寻找高比容量负极材料的课题受到研究人员的广泛关注。本文以蔗糖为碳源,使用水热法制备了碳包覆ZnSe,并探究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等系统研究了材料的形貌、结构和组分等。结果表明,碳材料的引入,并未改变ZnSe的晶体结构。为了探究其电化学储锂特性,以金属Li作为对电极组装了锂离子电池半电池,并利用循环伏安法、恒流充放电等方法对其性能进行了评估。结果表明,相比目前常用的聚偏二氟乙烯(PVDF)黏结剂,使用羧甲基纤维素钠(CMC)作黏结剂,碳包覆ZnSe样品表现出更为优异的循环稳定性和更高的比容量。此外,相比纯ZnSe,碳包覆之后其锂离子电池储能特性得到了极大提升,在0.1A/g电流密度下,经过50次循环,在最优碳包覆含量下,其比容量由228.8 mAh/g提升至545.0 mAh/g;即使在1 A/g电流密度下循环500圈,其比容量依旧保持在500 mAh/g以上。

《炭及石墨材料》课程教学改革探讨

《炭及石墨材料》为材料学院无机非金属材料工程专业所开设的专业选修课程。本文从教学内容、教学方式和考核方式三方面分析了该课程所面临的问题和挑战。为契合专业“高素质复合型专门人才和行业精英”培养目标,阐述了合理选择与优化教学内容、创新教学模式、完善考核评价模式的教学改革探索,以提升课程教学质量和育人效果。

课程思政背景下 《高分子材料基础》课程教学改革探究

《高分子材料基础》是无机非金属材料专业限选课,旨在培养学生科学素养,培养学生发现问题解决问题 的能力。针对课程教学中存在的“学生兴趣弱且持续学习难、课程与专业结合不紧密、思政考核无法量化、”三大“痛 点”问题,遵循以学生为中心、将课程思政深度融入课堂,构建多重创新举措,从多个维度解决学生认识、理解、实践及 运用课程知识过程中的问题,最终实现立德树人根本目的。

高校材料科学与工程专业课程体系与实验教学改革研究

材料科学与工程专业主要研究金属、无机非金属以及高分子材料的基础性知识和加工技能培养方向,不仅能有效推动我国工业生产领域对于材料的利用和性状改变技术发展,而且能够为提升工业材料的结构和性能使用起到重要的促进意义。本文针对高校材料科学与工程专业课程体系与实验教学改革的相关工作进行了研究和讨论,希望能够帮助专业教师在实际进行教学内容和形式的创新优化过程中引发更多的思考,提升学生理论知识与实践经验的结合质量,以及专业技能和创新素养水平。

无机非金属材料工程专业全程导师制的研究与实践

剖析了无机非金属材料工程专业面临的挑战和发展机遇,指出了该专业在人才培养中存在的问题。论述了本科生导师制发展现状,介绍了无机非金属材料工程专业全程导师制的制度设计。全程导师制对提升该专业学生的专业认可度、创新创业能力以及学校的升学录取率等方面效果明显。

无机非金属材料工程专业创新型人才培养的平台与抓手

传统产业的转型升级与新兴产业的快速发展对高校的人才培养提出了更高的要求,集中体现对高校毕业生创新能力的要求。该文论述了无机非金属材料工程专业面临的挑战、创新型人才的内涵以及创新型人才培养中平台和载体的分类、特点及其协同育人机制。分析了创新型人才培养中课堂教学和创新创业训练两个重要抓手。

一步合成K、Cl共掺富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)O_(2)及其性能研究

以氢氧化物前驱体Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)(OH)_(2)和LiOH·H_(2)O为原料,采用煅烧技术制备了单晶二次球形富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)O_(2);以KCl为烧结助剂和掺杂物,制备了不同KCl摩尔分数的富锂锰基正极材料Li_(1.2-x)K_(x)Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)O_(2-x)Cl_(x)(x分别为0.01、0.02、0.03、0.04)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱技术(XPS)、选择区域电子衍射(SEAD)、充放电测试、CV测试和EIS测试对材料结构和电化学性能进行表征,探究了不同氯化钾掺杂量对材料电化学性能的影响。结果表明,熔融的KCl不但促进了一次颗粒之间的分散,而且将钾离子与氯离子同时引入晶格,其中Li_(1.17)K_(0.03)Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)O_(1.97)Cl_(0.03)材料的电化学性能较好。适量的KCl掺杂可以提高Li_(1.2)Ni_(0.32)Co_(0.04)Mn_(0.44)O_(2)材料的倍率性能、循环性能等电化学性能。

锑/多孔碳复合材料的制备及钠离子电池负极储钠性能研究

锑材料自身导电性较差且在充放电过程中存在较大的体积膨胀,导致循环不稳定而限制了其在电极材料中的应用。采用氯化钠作模板,通过羧甲基纤维素钠(CMCNa)与金属锑离子发生螯合反应形成锑和碳复合材料的前驱体,并进一步煅烧而成功制备了纳米锑金属被多孔碳包覆的锑/多孔碳复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行表征分析,证明锑碳成功复合且具有明显的多孔形貌。对组装的钠离子电池进行循环伏安(CV)测试、电化学阻抗(EIS)分析及电化学充放电测试。结果表明,在50 mA/g的电流密度下,电池放电容量达到371 mAh/g;经过100圈循环后,电池仍然可以稳定保持350 mAh/g的放电比容量。

煅烧温度对高镍无钴LiNi_(0.90)Mn_(0.10)O_(2)正极材料结构与电化学性能的影响

采用固相法在不同的煅烧温度下(725~825℃)合成了高镍无钴LiNi_(0.90)Mn_(0.10)O_(2)正极材料,并通过结构表征和电化学测试考察了煅烧温度对正极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度会改变材料的晶胞参数,在最佳煅烧温度775℃时所制得的正极材料Li^(+)/Ni^(2+)混排程度最低;该煅烧温度制备的样品首次放电比容量最高,同时倍率性能也表现最佳,并且在循环200圈后仍然保持着最高的放电比容量。

锂硫电池载硫材料碳纳米管修饰V_(2)O_(5)纳米球的制备及其性能研究

锂硫电池因具有优异的理论容量、能量密度和可持续发展特性而受到越来越广泛的关注。决定锂硫电池性能的最主要因素之一是其正极材料。本文分别通过自组装法和模板法,制备了两种V_(2)O_(5)纳米球,并在制备过程中添加了碳纳米管。以所得到的材料作为正极改性材料,组装了扣式锂硫电池。通过对所制备材料的结构以及电化学性能研究,并与商用V_(2)O_(5)进行对比,发现V_(2)O_(5)纳米球具有良好电化学性能,其电池性能显著优于商用V_(2)O_(5)。这可归因于所合成的V_(2)O_(5)纳米球一方面具有较高的比表面积,有利于活性物种硫的负载,另一方面表面连接有碳纳米管,有利于提高电子传输性能。基于自组装法(1号样品)和模板法(2号样品)所得V_(2)O_(5)纳米球的锂硫电池,在0.1C的倍率下首次充放电比容量分别可达到1049mAh/g和1035mAh/g;经过200次循环后,其放电比容量分别为702 mAh/g和767mA/g。