锂离子电池硅碳复合负极结构的研究进展

锂离子电池具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、自放电率低等优点,是目前主要的电化学储能设备。商用锂离子电池负极材料为石墨,但石墨的低理论容量限制了锂离子电池性能的进一步提升。硅储量丰富,具有高理论容量和稳定工作电压等特点,是新一代锂离子电池最有前景的负极材料。硅基负极存在体积膨胀效应大、首次库仑效率低、电导率低和固体电解质界面膜不稳定等缺点,导致硅基负极循环稳定性较差,严重阻碍了其实际应用。通过具有良好稳定性和高电导率的碳修饰硅基负极制备硅碳负极能够有效克服上述问题,硅碳负极作为一种高理论容量的材料更有规模化商业前景。本文根据硅碳负极的结构设计,将近年来研究的硅/碳负极材料分为零维-纳米颗粒、一维-纳米线和纳米管、二维-层状结构和三维-微米级球体材料,并对不同结构的硅碳复合负极材料的结构和电化学性能进行了对比讨论。此外,本文还总结了现有硅/碳复合负极设计的进展和局限性,并展望了该领域的工业化前景。

TiC掺杂碳陶瓷复合材料的制备与性能研究

采用TiC为陶瓷掺杂材料 ,对石墨材料进行改性 ,制备了TiC掺杂碳陶瓷复合材料。研究了TiC掺杂对碳陶瓷复合材料力学性能的影响 ,并从微观角度解释了TiC对碳陶瓷复合材料力学性能影响的机理。从研究结果可以看出 ,TiC掺杂可使碳陶瓷复合材料的抗折强度提高 13 4 % ,抗压强度提高 38 1% ,气孔率降低 16 9% ;其机理在于TiC掺杂在碳陶瓷复合材料制备过程中能促进碳陶瓷石墨化 ,使晶体更加完整、细化 。

TiC掺杂碳陶瓷复合材料的制备与性能研究

用途：石墨材料存在机械强度低，气孔率高，使用可靠性易变差等缺点，难以满足航天、航空以及其他装备等方面的要求。将碳素材料结合起来制成新型碳陶瓷复合材料，渴望发挥这两类材料性能互补的优势，制备出机械强度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨性好、抗氧化、抗渣、抗热震能力强，并具备良好导电导热性、可机械加工性和自润滑能力的新型高性能的碳陶瓷复合材料。TiC掺杂可使碳陶瓷复合材料抗折强度提高13．4％，抗压强度提高38．1％，气孔率降低16．9％。

利用碳纤维电热效应修复碳纤维复合材料界面

界面是研究复合材料的重中之重,界面的性能在很大程度上决定了复合材料的性能。本文研究了通过电阻加热修复碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的界面,这种方法直接加热受损的界面区域,使得碳纤维附近界面区域的聚醚酰亚胺树脂熔化,熔化后的树脂与碳纤维重新浸润,当撤去电流后树脂固化形成新的界面,真正的做到了界面修复。本文通过扫描电镜及界面剪切强度测试表征受损前后的界面形貌与剪切强度,通过对比我们可以证实通过通电加热可以修复碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料的界面,并且修复效率可高达94.3%。实验结果表明,只有当通过纤维的电流大于4mA时界面才可以得到修复,其中当电流为6mA时修复效率达到最高。本实验同时还证实了通电修复法可以多次修复受损的界面,同时保证界面剪切强度下降很小。

纤维缠绕压力容器几何非线性分析

本文使用有限元软件ANSYS对纤维缠绕压力容器进行了几何非线性分析,并对容器进行了强度以及失效研究。本文压力容器几何非线性分析的结果表明铺层方向是影响纤维缠绕壳体强度的最大因素。