高镍无钴正极材料研究进展

高镍无钴正极材料具有低毒性、低成本、高比能的特点,是目前锂离子电池正极材料的研究热点之一。介绍了高镍无钴正极材料制备方法及其改性研究进展,指出通过优化制备工艺可以提高正极材料的结构稳定性;利用体相掺杂和表面包覆改性可以改善材料的电化学性能。未来应注重高镍无钴正极材料失效机理和复合改性机理的研究,解决其结构不稳定和倍率性能差等问题。

无钴富镍正极材料的火焰辅助喷雾热解合成与性能研究

锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势。传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题。火焰辅助喷雾热解(FASP)方法可一步合成正极材料,具有设备简单、耗时短、环境友好等优点。采用FASP方法制备LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_(2)(NM82)无钴富镍正极材料,探究合成条件对NM82结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,FASP可一步合成NM82正极材料,且其在载气流速1.5L/min、锂过量10%、退火温度800℃条件下的锂镍混排水平最低,放电比容量最高,在0.1C倍率下达到180.2mA∙h/g。

新型高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)的合成研究

采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形成残锂。烧结温度过高则会导致层状结构变差和电极表面有害副反应增多。在最佳烧结温度750℃下合成的NMA-750材料具有良好的颗粒形貌、最少的锂镍混排和最完整的层状结构,同时具有最佳的电化学性能:首圈放电比容量(3.0~4.5 V,1 C)为199.5 mA·h/g,循环100圈后容量保持率可达79.04%;在5 C下仍具有147.6 mA·h/g的放电比容量,倍率性能优良。

锂离子电池无钴正极材料的研究

锂离子电池因其具有高能量密度,几十年来一直垄断着便携式电子产品和电动汽车的储能市场。然而,领先的电池制造商正试图通过减少对正极材料中钴的依赖来降低制造成本。本文通过回顾新型无钴正极的背景、发展现状和面临的挑战,探讨了发展锂离子电池无钴正极材料需要考虑的几个方面。最后,从实际出发,展望了锂离子电池无钴正极的研究方向。

Y元素对无钴耐高温AB_(5)型贮氢合金电化学性能的影响

研究了Y元素的含量对无钴贮氢合金(La_(0.8)Ce_(0.2)Y_(x))Ni_(4.6)Mn_(0.5)Al_(0.4)相组成、电化学性能和耐高温性的影响。结果表明,合金由LaNi5相组成,随着Y元素的增加,合金金相向右发生轻微偏移,常温下合金最大放电容量逐渐减小,但70℃下放电容量从246 mAh/g增至273 mAh/g。当含Y量为0.6时,容量保持率从73.2%增至最高的82.1%。

超高强度18Ni无钴马氏体时效钢的力学性能

研究了2000MPa级18Ni无钴马氏体时效钢的热处理对微观结构和力学性能的影响,并对无钴马氏体时效钢的强韧化机理进行了探讨.结果表明,固溶态18Ni无钴马氏体时效钢的硬度几乎不受固溶温度和固溶时间的影响;峰时效时屈服强度达到2000MPa以上,δ和KIc分别为9％,70Ma·m1/2,强度和韧性达到最佳配合.TEM观察表明,18Ni无钴马氏体时效钢通过在高密度位错基体中时效析出纳米尺度沉淀相Ni3（Mo,Ti）而实现强韧化,沉淀强化遵循Orowan位错绕过机制.

过化学计量比无钴合金Ml(Ni_(0.82)Mn_(0.07)Al_(0.06)Fe_(0.05))_(5.4)的晶体结构和电化学性能

详细研究了过化学计量比无钴合金 Ml(Ni0 .82 Mn0 .0 7Al0 .0 6 Fe0 .0 5) 5.4 在常规熔铸、快速凝固、退火处理不同制备条件下的组织结构和电化学性能。X射线衍射 (XRD)分析表明 ,常规熔铸合金由 Ca Cu5型主相加少量的第二相(Al Ni3)组成 ,而快速凝固合金的第二相析出得到一定程度的抑制 ,常规熔铸合金经 10 0 0℃退火处理后 ,部分第二相溶解消失。电化学测试表明 ,与常规熔铸合金相比 ,快速凝固和退火处理均大大提高了合金的电化学循环稳定性 ,但活化性能和高倍率放电性能稍有下降。快速凝固合金的电化学容量有所提高 。

高强度无钴马氏体时效钢的晶粒长大及其力学性能研究

在光学显微镜下,通过LeicaMetalWork软件研究了一种高强度无钴马氏体时效钢(00Ni18Mo4Ti)的再结晶晶粒长大行为及其对力学性能的影响。结果表明,在1073～1473K固溶温度范围内,再结晶晶粒表现出正常长大行为;晶粒增长指数随着温度的升高而增加,晶粒长大激活能保持在170～210kJmol-1;屈服强度与晶粒尺寸符合良好的Hall Petch关系,KIC随着晶粒长大而增加。该无钴马氏体时效钢的屈服强度达到2050MPa时,KIC达到70MPa·m1/2,延伸和面缩率分别达到9%和50%以上,实现了强韧性的良好配合。

遗传算法在无钴高强韧钢设计中的应用

提出一种利用残缺实验数据建立无钴高强韧钢力学性能与钢的合金成分及热处理条件关系模型的方法 ,依据该方法建立了人工神经网络模型 ,并应用遗传算法对无钴高强韧钢进行了优化设计 .实践表明所提出的方法是有效的 ,为研制新材料开辟了一条新途径 .

低钴无钴贮氢合金研究的进展

综述了低钴、无钴贮氢合金的研究进展,总结评价了开发低钴、无钴贮氢合金的理论指导-循环稳定性理论和开发低钴无钴贮氢合金的一系列方法,其中包括成分的探索方法和特种工艺的运用及在低钴无钴贮氢合金的研究方面取得的成果。

无钴马氏体时效钢的研究与应用

从无钴马氏体时效钢的种类、合金化、热处理对该材料力学性能的影响及强化机理等方面综述了无钴马氏体时效钢的研究和应用概况。无钴马氏体时效钢中不含昂贵的钴元素,利用板条马氏体基体上析出的N i3(Ti,Mo)等沉淀相来实现强化,在低于2100MPa的强度范围内,与同级别的含钴的18N i马氏体时效钢相比,有相近的强韧性。

快淬工艺对无钴AB_5型贮氢合金循环稳定性的影响

研究了快淬工艺对无钴AB5型LaxMm1-x(NiMnSiAlFe)4.9(x=0,0.45,0.75,1.0)合金微观结构及电化学循环稳定性的影响。结果表明:快淬处理显著改善合金的成分均匀性,使晶粒细化,并显著提高合金的循环稳定性。当淬速从0m/s增加到28m/s时,经300次充放循环后,x=0.45合金的容量衰减率D从0.28mAh/g·c-1(c代表一次循环)下降到0.13mAh/g·c-1;x=1.0合金的容量衰减率D从0.3mAh/g·c-1下降到0.14mAh/g·c-1。

制备工艺对无钴AB_5型贮氢合金的相结构和电化学性能的影响

用真空熔炼、快淬工艺以及球磨工艺制备稀土基无钴AB5型La(NiMnAlFe)5贮氢合金,用XRD测试了合金的相结构,并测试了不同制备工艺下合金的电化学性能。研究了制备工艺对无钴合金的相结构和电化学性能的影响。结果表明,由真空熔炼和快淬工艺制备的合金为CaCu5型单相结构,球磨合金由CaCu5型相和游离Ni相组成,并出现了非晶化趋势。快淬和球磨均使合金的放电容量降低,循环稳定性提高,但球磨工艺的影响更为显著,主要原因是球磨后合金中出现非晶化趋势。

Al对无钴AB_5型贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用单辊快凝方法制备了过化学计量比稀土贮氢合金La（NiMn）a-xAlx（5〈a〈6，x为0～0．5），研究了Al含量及淬速对合金电极性能及微观结构的影响。结果表明：快淬过化学计量比合金相结构均为过饱和CaCus型单相，且随Al含量的增加，合金晶胞体积呈线性增大；不同淬速条件下合金凝固组织的形貌和晶态存在明显差别。随Al含量的增加，合金电极的放电容量有所降低，但电极循环寿命得到极大改善。当x=0．3和淬速为10-15m／s时，合金电极的最大放电容量为322和309mA·h／g，经150次循环后，电极容量保持率分别为93．5％和95．5％。低温（400℃）退火对合金电极活化性能有所改善，但并未影响合金的循环寿命。

无钴AB_5型MlNi_(4.45-x)Mn_(0.40)Al_(0.15)Sn_x电极合金

对无钴AB5型MlNi4.45-xMn0.40Al0.15Snx电极合金相结构和电化学性能进行了研究。XRD分析结果表明;当Sn含量x≥0.3时,合金中除了LaNi5主相外,还存在LaNiSn等第二相,且第二相析出总量随着Sn含量的增大而增加;电化学性能测试结果表明:随着Sn含量的增加,合金的电化学充放电循环稳定性得到改善,但是对合金的放电容量和大电流放电性能有不利的影响;综合比较看,Sn含量x=0.3时合金的电化学性能最好,最大放电容量Cmax=295.0mAh/g,活化次数为2次充放电循环,300次循环后的容量保持率为70.45％,高倍率放电性能HRD900=55.18％。

无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2制备及性能研究

采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0．7 Mn0．3 O 2,利用 X 射线衍射分析（XRD）表征其结构、扫描电子显微镜（SEM）表征其形貌、X 射线光电子能谱（XPS）表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃.研究表明,该温度下合成的 LiNi0．7 Mn0．3 O 2具有典型的α-NaFeO 2型层状结构,颗粒形貌呈类球形且分布均匀；XPS 数据表明,LiNi0．7 Mn0．3 O 2中的 Ni 主要以＋3价形态存在,Mn 主要以＋4价形态存在.室温条件下以0．2 C 倍率在2．75~4．35 V 的电压范围内充放电,首次放电比容量高达188．9 mAh/g,70次循环后容量保持率为95．2％.

长寿命高镍无钴锂离子正极材料的制备

通过调整不同配锂量、不同焙烧温度以及包覆改性对高镍无钴二元材料性能的影响因素进行了研究。对不同原样和其改性后的材料进行了X射线粉末衍射(XRD)分析和首次充放电性能和倍率性能、循环性能等电化学性能测试。其中过锂量(质量分数)为5%,焙烧温度为820℃的材料性能优异,其首次放电比容量为171.6 mAh·g^-1,1C和3C的放电比容量分别为147.8、129.8 mAh·g^-1。对材料进行锰化合物(质量分数1.0%)包覆处理后,材料的残碱量下降明显,加工性能优异,倍率性能得到明显改善,1C和3C的放电比容量分别提升为156.5、141.8 mAh·g^-1。2Ah软包电池常温循环830周容量保持率为80%,高温循环345周容量保持率为80%。

无钴马氏体时效钢的研究现状

综述了无钴马氏体时效钢的发展和研究现状,阐述了无钴马氏体时效钢的时效组织结构及强化机制,分析了合金元素在马氏体时效钢中的作用,并提出了无钴马氏体时效钢未来的发展趋势.

无钴合金钢的冲击响应实验研究

利用一级轻气炮作为加载手段,研究了无钴合金钢在3～20GPa压力区间的冲击响应特性。用激光干涉测速———VISAR记录了双波结构的自由面速度剖面,并利用常压下的弹性纵波速度近似替代低压冲击下的弹性先驱波速度,确定了无钴合金钢的Hugoniot关系。根据自由面速度反映的层裂信息,给出了无钴合金钢的Hugoniot弹性极限、层裂强度以及层裂片厚度等动态力学参数。

无钴合金钢的层裂断裂及数值模拟研究

利用一级轻气炮作为加载手段,对无钴合金钢的层裂特性进行了研究,获得了Hugoniot弹性极限、层裂强度、层裂片厚度以及塑性应变率等动力学参数。对回收的样品进行了断口分析和金相分析,从宏微观角度分析了无钴合金在不同应变率下的断裂机制。利用LS- DYNA有限元程序对层裂现象进行了数值模拟,计算结果与实验结果基本吻合。