纳米晶Li_7Si_3合金的制备与性能表征

为研究纳米结构锂电池阳极材料的特性,试制了纳米晶Li-Si合金.采用优化的纳米晶合金块体材料制备工艺,即熔炼制备粗晶Li7Si3合金铸锭、高能球磨得到Li7Si3非晶粉末,结合放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备得到了纳米晶Li7Si3合金,并对其进行了Rietveld结构精修和杨氏模量测定.结果表明:纳米晶Li7Si3单胞结构参数为a=b=0.4452 nm(比粗晶增加0.38%),c=1.8239 nm(比粗晶增加0.58%),单胞体积Vo=0.313 070nm3(比粗晶增加1.35%).利用纳米压痕法测定纳米晶Li7Si3合金的杨氏模量为(30.6±2.4)GPa.

纳米晶Li_2C_2合金的制备及其相稳定性的实验表征

本文提出了一种制备物相纯净的纳米晶Li2C2合金块体材料的新方法。利用X射线衍射对制备的块体材料进行了物相测试,根据其结果结合Rietveld方法进行了结构精修,得到了纳米晶Li2C2合金的详细晶体结构信息。利用研究组建立的纳米晶合金热力学模型结合实验获得的晶体结构信息,对Li2C2纳米晶相的稳定性进行了热力学研究。结果表明,在室温下当晶粒尺寸减小到一定程度(如～6 nm)时,高温相β-Li2C2可因纳米尺寸效应而在室温下稳定存在。

Li_2C_2纳米晶合金相稳定性的研究

建立了纳米晶合金的热力学性质随温度和晶粒尺寸变化的函数关系。通过计算分析了Li2C2纳米晶合金的吉布斯自由能随温度和晶粒尺寸的变化,研究了其相稳定性和相变特征。模型预测结果显示,当晶粒尺寸减小到100 nm以下时,相变温度均低于粗晶块体材料的相变温度,且随晶粒尺寸的减小而进一步降低。在室温下(300 K),当晶粒尺寸减小至约6 nm及以下时,传统高温稳定相β-Li2C2相可以在室温下稳定存在。