全固态硫化物锂电池中NCM正极及其界面研究

采用硫化物电解质的全固态锂电池被视作解决传统液态锂电池安全问题与能量密度提升的最有效方案。正极材料作为锂电池的主要组成部分之一,很大程度上决定着全固态锂电池的基本性能。镍钴锰酸锂(NCM)三元体系正极材料因具备能量密度较高和成本较低的优点,以及与硫化物电解质的可兼容性而受到广泛关注。然而,NCM三元材料存在安全性低、循环稳定性差等缺点,与硫化物电解质接触界面仍存在许多问题亟待解决。因此,分析和研究NCM三元正极材料的结构组成和界面优化,对于提高全固态锂电池稳定性和安全性具有重要的意义。聚焦于当前主流三元正极材料以及与硫化物固态电解质界面问题的匹配性研究,阐述了NCM三元正极材料在全固态锂电池应用中所面临的挑战、解决策略和发展机遇,并对NCM三元正极的进一步发展和应用提出展望。

全固态锂离子电池用硫化物电解质研究进展

全固态锂离子电池用硫化物电解质体系具有离子导电率高、制备方法简易、延展性良好和电化学性能稳定等优点,但距离大规模应用仍有一定难度。综述全固态锂离子电池硫化物电解质的研究现状,介绍包含玻璃态、玻璃陶瓷态和晶态等类型的电解质种类,列举硫化物固态电解质的常见制备方法,总结现有的正极与电解质界面、负极与电解质界面以及电解质自身稳定性等问题及相关解决方案。对硫化物电解质在全固态锂离子电池的应用前景作出展望。

镁基羟基磷灰石/微弧氧化层制备的研究进展

在综述镁合金微弧氧化机理和工艺参数影响因素的基础上,对比了现有的几种微弧氧化工艺。同时概述了用于微弧氧化后处理的几种羟基磷灰石纳米涂层合成技术,包括电化学沉积法、电泳沉积法、预钙化处理的研究现状,并对合成羟基磷灰石的制备工艺进行了展望。

微弧氧化/溶胶-凝胶法制备镁基羟基磷灰石复合涂层及性能研究

采用微弧氧化/溶胶-凝胶工艺,在AZ91D镁合金表面制备羟基磷灰石涂层,并研究了镁基羟基磷灰石涂层的形貌、结构、组成及其电化学性能。结果表明,微弧氧化电流密度为0.5A/cm2时,采用溶胶-凝胶法制备的涂层表面均匀、多孔且紧密;Ca/P摩尔比(1.70)高于溶胶配制的比例(1.67),是由于CO2-3替代了磷灰石晶格中的PO3-4所致。电化学测试结果表明,微弧氧化电流密度为0.5A/cm2时,羟基磷灰石涂层在Hank’s溶液中具有较低的腐蚀电流密度、较高的总阻抗和腐蚀电阻;浸泡实验表明该涂层有利于诱导磷灰石涂层的形成。

溶胶凝胶法制备Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层及其电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层,对涂层进行析氯电位、析氧电位、极化曲线、循环伏安曲线、电化学交流阻抗等电化学测试以及强化电解寿命测试,并与热分解法制备的阳极涂层进行对比。结果表明:与热分解法制备的阳极涂层相比,溶胶凝胶法制备的Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层具有较低的析氯电位、较高的析氧电位、良好的电催化活性和较长的强化电解寿命。

Ti-6Al-4V合金氮离子注入后在Tyrode’s体液中的耐蚀耐磨性能

Ti-6Al-4V合金注入氮离子后,生物相容性、抗磨损性、抗疲劳性及抗腐蚀性均有所提高,其植入人体后在体液中的耐蚀耐磨性能尤为重要,目前对此研究较少。对Ti-6Al-4V合金进行氮离子注入,并在人工模拟体液Tyrode’s溶液中进行摩擦磨损和电化学试验,研究了注氮Ti-6Al-4V合金的耐蚀耐磨性能。采用扫描电镜观察腐蚀形貌,用其自带的能谱仪分析注氮层的元素组成,采用X射线衍射仪分析注氮层的结构。结果表明:Ti-6Al-4V氮离子注入后表面形成主要由TiC,Ti及少量TiO2组成的膜层,硬度提高,在Tyrode’s溶液中的腐蚀电位升高、极化电阻增大,阳极极极化电流密度降低;在Tyrode’s溶液中摩擦后的注氮Ti-6Al-4V合金的阳极极化电流密度大于未摩擦的,极化电阻减小;Ti-6Al-4V合金氮离子注入后的摩擦系数明显降低,比磨损率减少。

基于硫化物电解质的全固态锂离子电池负极研究进展

全固态锂电池(ASSLBs)比目前的液态锂电池具有更高的能量密度与安全性,是下一代能量存储设备的主要研究方向。相较于其他电解质,硫化物固态电解质具有超高离子电导率、硬度低、易加工、界面接触好等特性,是实现全固态电池最有希望的路线之一。然而,硫化物固态电解质与负极的界面问题,如电解质/负极界面的副反应、固-固接触性差以及锂枝晶等是制约硫化物全固态电池实际应用的重要阻碍。本文概述了目前对匹配硫化物电解质的全固态锂电池主流负极材料的研究现状,总结了金属锂、锂合金、含硅负极等基于硫化物电解质的全固态锂电池的发展现状、应用优势、界面问题及主流解决策略,并为下一步基于硫化物固态电解质的全固态锂电池负极材料的研发与界面问题的解决提供了指导性建议。

钙钛矿稀土镍酸盐SmNiO3薄膜的研究进展

强关联性量子材料SmNiO3属于钙钛矿镍氧化物,在海水中具有与鲨鱼壶腹相似的弱电感知能力,是新型水下电场传感器敏感元件,可监测海洋中的舰船、无人潜航器,为反潜提供新的探测手段,引起了广泛的关注。对SmNiO3薄膜的制备方法及优缺点对比进行了详细的论述,由于SmNiO3具有正的吉布斯自由能(ΔG),常温常压下SmNiO3中的Ni^3+处于亚稳态,制备过程中易于发生Ni^3+→Ni^2+,为保持电中性,氧空位会作为其补偿形式,而氧缺陷会导致SmNiO3薄膜晶格参数变大,从而摧毁金属-绝缘体转变,因此制备SmNiO3需要高温高氧压苛刻的实验条件来降低ΔG。重点介绍了SmNiO3薄膜材料的相变类型、机制及影响相变温度的主要因素,大多数研究认为,SmNiO3的MI相变是基于Mott的电子-电子强关联引起的,实际上无序和电子-电子相互作用应该同时存在,不应该单独考虑某一种相变类型,MI相变实质是低温下载流子之间的库伦作用,应将热激活机制、Mott变程跳跃传导和Efros-Shklovskii变程跳跃传导机制在一定温度范围内综合考虑;在电场、温度、光及压力等外界环境作用下,SmNiO3薄膜会发生明显的金属-绝缘体相变,相变温度TMI也随之改变。最后展望了SmNiO3薄膜在电场传感器元件、数据存储、智能窗帘以及调制开关等方面的发展前景。

阴极保护下D36平台钢在海水中的腐蚀疲劳机理研究

海洋工程构件的失效模式以腐蚀疲劳为主。文章通过对疲劳腐蚀机理的分析,明确深海结构在海洋环境腐蚀要素与力学要素联合作用下的耦合损伤机理,选择合适的阴极保护方法对海洋工程构件提供必要的防护措施。其方法是通过腐蚀疲劳试验的试样,在-800mV和-1200mV阴极保护条件下测试其腐蚀疲劳裂纹扩展速率,对其腐蚀疲劳裂纹扩展机制进行研究。结果表明,自腐蚀条件下和-800mV阴极保护电位的疲劳裂纹扩展速率关系曲线基本重合,说明-800mV阴极保护电位不会显著加速D36钢的裂纹扩展;当施加强极化电位(-1200mV)后,裂纹扩展速率迅速变大,说明在强阴极极化条件下,主要由氢脆机制控制,裂纹张口时间长,生成的H2通过D36表面裂纹渗进钢基体并扩散富集,内部原子键合力减小,裂纹尖端结合力降低。研究结果说明外加阴极保护电位需要控制在一定范围内,过高的强极化电位不仅没有对D36钢起到保护作用,反而加速钢表面裂纹的扩展速率。

交流脉冲电沉积羟基磷灰石涂层的制备及其性能(英文)

采用交流脉冲沉积法在AZ91D镁合金表面合成了羟基磷灰石涂层。考察了交流脉冲电压、沉积时间及电解液添加剂等电化学沉积参数对羟基磷灰石涂层的形貌、微观结构、元素组成及电化学性能的影响。结果表明,当脉冲电压为110 V时,纳米级别的羟基磷灰石涂层表面更为均匀,孔隙度更小,且其XRD的特征衍射峰更为突出。当电解液中添加了NaN O3和H2O2后,羟基磷灰石颗粒和涂层表面形貌均得到优化;同时,极化曲线和交流阻抗测试结果表明该涂层在模拟体液中的耐蚀性能提高。浸泡实验结果表明,该涂层有利于诱导羟基磷灰石的形成,从而提高涂层的生物活性。

人工模拟体液中Ti,Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni形状记忆合金的缝隙腐蚀行为（英文）

采用电化学方法研究了工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA在Ringer’s人工模拟体液中缝隙腐蚀行为。Ringer’s人工体液中恒电位400 m V的试验结果表明,工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样均发生缝隙腐蚀,随着介质温度的升高,缝隙腐蚀倾向加剧。在Ringer’s人工模拟体液中Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位较正,反应电阻增大,阳极极化性能优于工业纯钛和Ti-Ni SMA,提高了抗缝隙腐蚀性能。在Ringer’s人工模拟体液中推导出工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样的缝隙腐蚀动力学方程为:iT,CPTi=0.028 e-2×10-4 t,iT,Ti-6Al-4V=0.0149 e-3×10-4 t,和iT,Ti-Ni SMA=0.4712 e-7×10-4 t表明缝隙腐蚀过程受缝隙表面氯化物盐膜的溶解控制。

涂覆厚度对Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层电化学性能的影响

通过热分解法制备了不同涂覆层数的Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层。采用物理分析和电化学测试技术研究了不同涂覆层数氧化物阳极涂层的表面形貌、结构和电化学性能。结果表明,Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层涂覆30层(15.55μm)时,涂层与钛基体结合牢固,具有较好的电催化选择性。此时,析氧电位达到1.52V,析氯电位为1.02V,电流效率高达94.5%,伏安电量达到35mC/cm2,强化电解寿命长达525h。当涂覆层数达到40层(22.6μm)后,涂层呈疏松结构,表面粗糙,裂缝变得宽而深,涂层出现脱落,附着力下降。