阴离子密堆二次电池正极材料中离子宿住迁移与能量存蓄机制晶体化学新探索

在二次电池电极材料中,有一类性能优良的材料具有阴离子密堆或近密堆方式构筑的晶体结构。宿住阳离子在密堆留下的空隙空间中宿住、迁移,从而实现能量转换与存储。相关过程微观机理的研究由于涉及原子尺度的微观结构辨析和电子层面的分析,实验研究难度较大。因此,更多是通过晶体学理论分析与晶体场理论和量子力学第一性原理计算结合展开。已有的理论从过渡金属配位体晶体场分析展开,但宿住离子宿住迁移中电子相互作用关注相对不足。本文根据已有的实验事实,在精准描述最具代表性的阴离子(氧离子)面心立方紧密堆积(FCC)结构中空隙空间准确形态和微分几何方法准确解析空腔真实体积的基础上,结合空隙空腔独特形态,对经典晶体学中Pauling第一规则的分析方法作了拓展。根据新的理解,提出了宿住阳离子在空隙空腔宿住和徒迁拓扑形变新模式,及其可能拥有的电子形态学新特征,提出了空隙空腔中宿住阳离子体积与密堆阴离子半径间的新关系。为了进一步说明住宿离子电子形态特征,通过第一性原理计算获得了典型FCC结构LiMn_(2)O_(4)尖晶石中电子密度等势图,构造了锂离子宿住四面体空隙空腔的电子密度等势特征分布的三维形态,与晶体学分析中获得的电子形态新特征变化一致。通过夹在两个密排面间的{110}面族电子云密度分布分析,首次清晰地揭示了LiMn_(2)O_(4)中锂离子的“S”形徒迁途径,及其对附近锰离子配位多面体电子云密度分布的影响。依据宿住离子脱/嵌新特征,提出阴离子拓扑多面体晶体场对宿住阳离子电子云压缩发生拓扑变形实现能量转换储蓄的新思路,据此计算了典型紧密堆积构造的电极材料新的理论能量密度,并和传统方法计算的理论值进行了比较,二者十分接近,为从晶体学和量子力学理解二次电池能量储存提供了新视角。

硝酸根添加剂提升钠金属电池循环稳定性

钠金属电池由于金属钠具有的高比能量密度和低电极电势特性极具发展潜力,然而,传统的碳酸酯类电解液与钠金属之间持续反应,导致电池的循环稳定性能不理想。添加剂策略是一种提升电解液性能的简单有效策略,通过盐包盐策略成功制备了NaNO_(3)作为添加剂的酯类电解液。DFT计算和NMR测试结果表明,NO_(3)^(-)将进入Na+溶剂化鞘层内侧,在钠金属负极优先还原。对于钠金属界面的SEM和XPS表征结果及电化学测试显示,NO_(3)^(-)的还原构建了含氮的SEI界面,助力均匀稳定的钠金属沉积剥离行为。Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(NVP)与钠金属负极组装的钠离子电池在NO_(3)^(-)改性的酯类电解液中可获得超长稳定循环,在2 C(1 C=110 mA/g)下循环了2000次后容量保持率高达89.9%,在5 C下循环1000次后容量保持率为97.4%。

基于创新人才培养目标导向的理工类学院文化多维建构策略——以中南大学材料科学与工程学院为例

学院文化是学院软实力的集中体现,是一个学院赖以生存发展、彰显特色的重要根基。世界著名大学,如麻省理工学院、哈佛大学、牛津大学、剑桥大学等,始终屹立在世界大学之巅,无不以大学以及学院文化立足。近若干年,中国大学理工类学院在基础设施等办学条件上已经得到显著改善,但是,在学院文化建设上还有要做很大努力。建设理工类学院文化,至少可以在育人文化、管理文化、学科特色文化、人文环境文化等四个维度上进行。经过多年的探索和建设,中南大学材料科学与工程学院已经形成比较系统的学院文化。依托学院文化,不断提升学院办学理念,优化学院管理架构与治理体系,打造学院教师队伍,构建形成创新教育、工程教育和国际合作交流"三位一体"平台,形成"注重基础和素质教育、聚焦解决复杂工程能力、强化工程实践与教育国际合作"的理工科创新人才培养系统模式。这些,可以为中国高校工科类学院文化构建与创新人才培养提供参考。

DEBINDING MECHANISM AND KINETICS FOR PW IN PW－WC FEEDSTOCK UNDER AIR ATMOSPHERE

ＤＥＢＩＮＤＩＮＧＭＥＣＨＡＮＩＳＭＡＮＤＫＩＮＥＴＩＣＳＦＯＲＰＷＩＮＰＷ－ＷＣＦＥＥＤＳＴＯＣＫＵＮＤＥＲＡＩＲＡＴＭＯＳＰＨＥＲＥＬｉａｎｇＳｈｕｑｕａｎ；ＨｕａｎｇＢａｉｙｕｎ；ＱｕＸｕａｎｈｕｉ（ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰ...

SILICON NITRIDE POWDER SYNTHESIZED BY THERMAL PLASMA METHOD

ＳＩＬＩＣＯＮＮＩＴＲＩＤＥＰＯＷＤＥＲＳＹＮＴＨＥＳＩＺＥＤＢＹＴＨＥＲＭＡＬＰＬＡＳＭＡＭＥＴＨＯＤ￥ＬｉａｎｇＳｈｕｑｕａｎ；ＨｕａｎｇＢａｉｙｕｎ；ＺｈｅｎｇＺｉｑｉａｏ（ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，...

CREEP－RUPTURE BEHAVIOR OF Al－Li－Cu－Mg－Zr ALLOY IN THE TEMPERATURE RANGE OF 463～563K~＋

The creep-rupture behavior of an ageing hardened Al-Li-Cu -Mg-Zr alloy has been investigated at 463～563 K. Results indicate that creep rupture life is associated with the coarsening of precipitates,the precipitation of equilibrium phases and the formatio