原位掺杂的高镍正极材料LiNi0.92Co0.039Mn0.038Zr0.003O2的烧结工艺与性能

采用共沉淀-固相烧结法成功制备了锆离子原位掺杂的高镍正极LiNi_0.92Co_0.039Mn_0.038Zr_0.003O₂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和恒流充放电测试等探究了不同烧结温度、烧结时间以及锂配比对高镍正极材料的结构及电化学性能的影响。结果表明：当烧结温度为720℃、烧结时间为18 h、锂配比为1∶1.02时，烧结得到的材料具有最佳的电化学性能。在30℃、0.1 C的测试条件下，其首次放电比容量为234.5 mAh·g^-1,首次库伦效率为89.9%;其在1 C倍率下循环100次后容量保持率为98.6%。     

低冰镍衍生的具有高结构稳定性和快速扩散动力学的钠离子掺杂层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极(英文)

通过共沉淀法合成钠离子(Na⁺)掺杂的高稳定性Li_1-xNa_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(NCM-Na)正极材料。首先论证采用低冰镍提取镍作为合成材料镍源的可行性。其次,在化学试剂合成的NCM(Ni,Co,Mn)材料中预先引入最优含量的Na⁺,占据部分Li⁺位点,实现具有更低Li⁺/Ni²⁺阳离子混排的稳定结构,从而提高其电化学性能。结果表明,当Na⁺掺杂量为1%(质量分数)(x=0.01)时,获得的NCM-Na正极材料在1C电流密度下,循环100次后容量保持率从76.84%提高至89.21%。特别是在5C大电流密度下,循环200次后,可逆放电比容量依然维持在110 mA·h·g^-1。这为杂原子掺杂耦合材料化冶金开发低成本、高性能锂离子电池三元LiNi_1/3Co_1/...     

Al2O3包覆改善P2型Na2/3Fe1/2Mn1/2O2正极材料的存储性能

采用超声喷雾热解与高温固相烧结相结合的方法合成P2型Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学充放电设备对材料的结构、形貌和电化学性能进行全面的表征。此外,在Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂表面包覆Al₂O₃薄层,该包覆层可以抑制Na₂CO₃·H₂O的形成,提高Na_2/3Fe_1/2Mn_1/2O₂材料的存储性能,从而改善其电化学性能。这种简单的表面改性方法为合成高性能钠离子电池正极材料提供了新思路。     

Electrolyte perspective on stabilizing LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode for lithium-ion batteries

Nickel-rich LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811) is regarded as the promising cathode for lithium-ion batteries(LIBs).However,the challenges such as safety issues and poor cycling performance have seriously hindered its commercial applications.In order to overcome these difficulties,there has been extensive research and development of electrolyte modifications for high-energy-density LIBs with Ni-rich cathodes.Herein,this review introduces the research progress...     

液相原位反应法制备Cu-Y2O3复合材料

采用液相原位反应法制备了Cu-0.9Y₂O₃（体积分数,%）复合材料.TEM观察与SAD分析表明:Cu基体上均匀分布着纳米Y₂O₃颗粒,其平均尺寸和颗粒间距分别为5.0和20 nm,Y₂O₃颗粒与基体共格、晶面（422）_Y2O3//（111）Cu,晶带轴[011]_Y2O3//[112]Cu.实验结果表明,Cu-0.9Y₂O₃复合材料的抗拉强度为568 MPa,其强化机制为Orowan机制和切割机制共同作用,其中Orowan机制产生的强度增值为185 MPa,切割机制引起强度增加195 MPa.     

Mg-Y共掺杂高电压钴酸锂正极材料的合成及其性能研究

将Co₃O₄、Li₂CO₃、Mg(OH)_2和Y₂O₃按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo_1-x-yMg_xY_yO₂正极材料并探究了Mg-Y共掺杂对钴酸锂高电压性能的影响。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别表征其晶体结构和形貌。LiCo_1-x-yMg_xY_yO₂正极材料高电压性能测试结果表明选择Mg掺杂量为0.2%(质量分数),当Y的掺杂量为0.10%(质量分数)时,在3.0~4.6 V电压范围内0.5 C倍率下的初始放电比容量为212 mAh/g,循环50周的容量保持率为96.3%。4 C大倍率下,未掺杂Y元素样品容量保持率为54.9%,相比之下Y掺杂后容量保持率提高为60.4%。     

Mg17Al12(110)表面终端稳定性的密度泛函理论研究(英文)

Mg₁₇Al₁₂(110)面具有T1～T5共5个可能的终端结构。长期以来，T3一直被认为是该表面最稳定的终端，然而最近的理论计算表明T1终端可能更加稳定。为了解决这一争议，本文作者采用密度泛函理论计算揭示Mg₁₇Al₁₂(110)面最稳定的终端形式。表面能计算结果表明，不论Mg₁₇Al₁₂(110)面是否存在缺陷，T1总是该面最稳定的终端。T1终端的高稳定性可能与Mg₁₇Al₁₂中的Al截角四面体有关，因为只有沿着T1终端截取Mg₁₇Al₁₂(110)面才不会破坏Al截角四面体的完整性。除了揭示最稳定的终端，还计算了Mg₁₇Al₁₂(110)面的功函数，结果表明该面的功函数主要由表面的Al_Mg缺陷浓度决定。     

Ho3+和Yb3+共掺杂La7P3O18荧光粉的合成及上转换发光性能(英文)

通过高温固相技术合成Ho³⁺和Yb³⁺共掺杂La₇P₃O₁₈上转换荧光粉。XRD结果表明,合成样品是空间群为P21/n的单斜结构的La₇P₃O₁₈晶体和少量La PO₄晶体的混合物。紫外可见漫反射光谱结果证实La₇P₃O₁₈晶体是一种光学带隙为4.10 e V的间接半导体。经980 nm激光激发,Ho³⁺和Yb³⁺共掺杂La₇P₃O₁₈荧光粉发射出Ho³⁺离子特征的蓝色(486 nm)、绿色(550 nm)和红色(661 nm)特征峰,其中,661 nm处发射峰在样品上转换发光光谱中占主导地位。此外,随着Ho³⁺和Yb³⁺掺杂量的增加,样品上转换发光强度...     

Al2O3掺杂对烧结钕铁硼磁体电阻率和磁性能的影响

采用晶间掺杂法在钕铁硼合金粉体中掺入Al₂O₃,制备了Al₂O₃掺杂的烧结钕铁硼磁体,研究了Al₂O₃掺杂对钕铁硼磁体的电阻率、磁性能和微观结构的影响。结果表明：磁体电阻率随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步提高,由未掺杂时的125.2μΩ·cm提高到Al₂O₃掺杂量为0.5 mass%时的144.4μΩ·cm,提高了15.3%;磁体矫顽力随着Al₂O₃掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势,未掺杂磁体的矫顽力为13.28 kOe,当Al₂O₃掺杂量为0.3 mass%时,矫顽力达到最大值14.97 kOe,继续增加Al₂O₃掺杂量,磁体矫顽力开始下降;剩磁随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步降低,由未掺杂时的13...     

Vx-Mn0.8Fe0.2O2催化剂的制备及其抗硫脱硝性能

为了更好地适应工业化脱硝需求,选用廉价的黑色金属Mn和Fe作为催化剂主要原料,通过V掺杂极大地提升了锰铁催化剂的低温脱硝性能和抗硫性能。采用共沉淀法制备了V_x-Mn_0.8Fe_0.2O₂催化剂,运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱分析(XPS)考察了V₂O₅添加量对Mn_0.8Fe_0.2O₂催化剂的结构、形貌及其抗硫脱硝性能的影响。结果表明:V_x-Mn_0.8Fe_0.2O₂催化剂主要物相为Mn₂O₃,样品颗粒尺寸小且分散均匀。V_0.3-Mn_0.8Fe_0.2O₂催化剂具有较多的活性位点及较好的抗硫脱硝性能,在300℃时脱硝率可达90.36%,相比于Mn_0.8Fe_0.2O₂催化剂脱硝性能达到90%的温度约降低100℃;同时,在V(CO):V(NO):V(SO₂)为3:1:1的反应条件下,催化剂的脱硝率仍能保持在80%以上。     

Hf含量对湿化学法制备超细W-Y2O3复合材料显微组织与性能的影响

本文在现有W-Y₂O₃材料基础上,引入微量Hf⁴⁺掺杂入Y₂O₃,调节Y₂O₃与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y₂(Hf)O₃复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y₂(Hf)O₃复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明：掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y₂O₃粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_0.2,致密度为97.6%。在钨基材料中...     

热处理对Y2O3掺杂WC-Co硬质合金显微组织及性能的影响

采用固液掺杂法和放电等离子烧结制备了WC-Co-Y₂O₃硬质合金，随后对其进行了不同温度的退火处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等研究了热处理前后WC-Co-Y₂O₃硬质合金的显微组织和力学性能。结果表明：氧化钇的加入可以细化WC-Co-Y₂O₃合金中的WC晶粒，提高了合金的维氏硬度和断裂韧性；随着退火温度的升高，WC-Co-Y₂O₃合金的维氏硬度逐渐降低，断裂韧性先升高后降低；WC-Co-Y₂O₃合金在500℃退火时拥有最佳的综合性能，维氏硬度为(1377±15) HV30,断裂韧性为(13.0±0.4) MPa·m^1/2。     

纳米Al2O3掺杂酚醛/环氧复合涂层的耐腐蚀性能

以酚醛树脂(PF)改性环氧树脂(EP)为基体,将硅烷改性的纳米Al₂O₃掺杂其中,制备了纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层。利用红外光谱仪(FTIR)、接触角测量仪和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对复合涂层进行了表征。结果表明：硅烷改性的纳米Al₂O₃和PF与EP之间发生了化学反应,酚醛固化涂层的抗渗透性和交联密度提高;纳米Al₂O₃-PF/EP复合涂层的耐腐蚀性能优于EP涂层和PF/EP涂层,且掺杂3%(质量分数)纳米Al₂O₃的PF/EP复合涂层,其耐腐蚀性能最优;硅烷改性的纳米Al₂O₃与PF/EP之间的分散性和稳定性提高,涂层变得更致密,阻碍了腐蚀性介质的扩散,从而提高复合涂层的耐腐蚀性能。     

ZK60合金表面含纳米Y2O3微弧氧化涂层的体外降解、磨损性能和生物相容性(英文)

为了进一步降低镁合金微弧氧化(MAO)涂层的降解速率并提高其耐磨性能，通过在电解液中加入纳米Y₂O₃的方法，制备含纳米Y₂O₃的镁合金MAO涂层，并借助显微结构观察、磨损实验、电化学实验、浸泡实验和细胞毒性实验对其进行研究。结果表明，微弧氧化涂层中主要含有Ca₈YMg(PO₄)₇和Y₂O₃颗粒，Ca₈YMg(PO₄)₇能稳定涂层，纳米Y₂O₃能封闭微孔，从而降低涂层的降解速率，并提高其耐磨性。在Hank’s溶液中，涂层的降解速率从0.14 mm/a降至0.06 mm/a。在相同摩擦距离下，涂层体积损失从0.46 mm³降至0.27 mm³。MAO涂层具有良好的生物相容性，细胞相对增殖率(RGR)超过90%。含纳米Y₂O...     

ZrO2(Y2O3)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料高温氧化性能的影响

为了研究ZrO₂(Y₂O₃)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料高温氧化性能的影响，利用机械合金化与放电等离子烧结制备了ZrO₂(Y₂O₃)含量为0～10 mass%的Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料，研究了其在800、1000和1200℃下的高温氧化行为。结果表明：复合材料在800℃时均发生显著氧化，质量损失持续增加；随着ZrO₂(Y₂O₃)含量的增加，氧化质量损失速度降低，复合材料的抗氧化能力提升；低ZrO₂(Y₂O₃)含量(0～2.5 mass%)的复合材料在1000和1200℃下具备优异的抗氧化性；高ZrO₂(Y_...     

一种可内生Al2O3扩散障的δ-Ni2Al3-Cr2O3/ Ni-Cr2O3涂层体系

通过对Ni-Cr₂O₃复合镀层620 ℃部分渗铝制备了δ-Ni₂Al₃-Cr₂O₃/Ni-Cr₂O₃涂层体系。Cr₂O₃颗粒在渗铝的过程中和Al反应生成更为稳定的Al₂O₃。1000 ℃恒温氧化20 h后发现,铝化物涂层和复合镀层内掺杂的Cr₂O₃颗粒完全转化为Al₂O₃,并在铝化物涂层/Ni镀层界面自发形成了一层Al₂O₃富集层,该富集层起扩散障作用,阻碍铝化物涂层因互扩散所致的退化。     

Al-H2O反应中催化剂对Al(OH)3形貌演化的作用机理(英文)

研究不同催化剂在铝-水(Al-H₂O)反应中对Al(OH)₃晶体形貌及其生长机理的作用。采用NaOH、KOH、四甲基胍(TMG)和四甲基氢氧化铵(TMAH)作为催化剂进行反应,原位观察产物的演化过程。结果表明,反应120 min后得到的产物分别具有六棱柱形、六棱长柱状、长棒状和不规则棒状。在NaOH和KOH体系中,产物为三水铝石,三水铝石在NaOH体系中主要沿(110)、(001)和(100)晶面生长,而在KOH体系中主要沿(100)、(102)和(110)晶面生长。在TMG和TMAH体系中,产物是拜耳石,拜耳石在这两个体系中均沿(110)、(111)和(001)晶面生长。其中,三水铝石的Al—O键较多,有利于柱状晶体的形成。     

Improvement of stability and solid-state battery performances of annealed 70Li2S–30P2S5 electrolytes by additives

The replacement of liquid electrolyte with solid electrolyte can significantly improve the safety and power/energy density of lithium batteries.70Li₂S–30P₂S₅ is one of the most promising solid electrolytes with high conductivity for solid–state batteries.In this work,the ionic conductivity and stability toward moisture and lithium metal of 70Li₂S–30P₂S₅ were enhanced by introducing the different amounts of Li₂O additives.65Li₂S–30P₂S₅–1%Li₂O delivered the highest conductivity,while 65Li₂S–30P₂S₅–5%Li₂O showed the best moisture stability and improved lithium compatibility.Solid-state batteries using 65Li₂S–30P₂S₅–5%Li₂O electrolyte and high-voltage LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ cathode exhibited low initial discharge capacity(100 mAh·g^-1)and Coulombic efficiency(69%).Li₃InCl₆ electrolytes were introduced both in the cathode mixture to replace sulfide electrolyte and in the interface layer to improve the cathode compatibility for the solid-state batteries,showing enhanced discharge capacity(175 mAh·g^-1)and improved initial Coulombic efficiency(86%).Moreover,it also exhibited good performance at-20℃.     

富镍三元层状正极材料表面残碱去除工艺：研究进展、挑战及展望

富镍LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(NCM)/LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂(NCA)三元层状正极材料因其比容量高、成本低等优势，被认为是最具前景的锂电池正极材料之一。但由于其对空气中H₂O和CO₂的敏感效应，表面易生成残碱化合物LiOH/Li₂CO₃(RLCs)，而RLCs的存在会急剧恶化富镍三元材料热稳定性能和电化学性能，致使其大规模商业化应用面临严峻挑战。本文首先综述了RLCs的组成和形成机理，并系统概括RLCs引起的微裂纹扩展、Li⁺/Ni²⁺混排、界面副反应和晶格相变等材料失效机制以及常用RLCs去除策略；重点阐述去离子水洗涤、无水乙醇洗涤、溶液洗涤及后续一体化处理等三种RLCs去除工艺的研究进展及对材料结构、形貌及电化学性能的影响机理。最后，归纳总结上述溶液洗涤去...     

BaZrO3/Y2O3复合耐火材料制备及其与TiAl合金界面反应研究

使用电熔BaZrO₃耐火材料和Y₂O₃耐火材料复合,在1650℃保温24h烧制成坩埚,感应熔炼制备TiAl合金。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和氧/氮分析仪等手段分析了复合坩埚耐火材料相结构和显微结构,研究了复合耐火材料坩埚与TiAl合金熔体界面反应。结果表明,复合坩埚耐火材料由Zr固溶Y₂O₃和Y掺杂BaZrO₃两相组成,Y₂O₃的引入提高了电熔BaZrO₃耐火材料稳定性。熔解侵蚀作用是复合坩埚耐火材料与TiAl合金熔体界面作用机制,但游离Al_2O_3仍会与分解的BaO反应生成BaAl₂O₄附着在坩埚内壁;熔炼制备TiAl合金锭中氧含量仅为0.0986%(质量分数),与理论计算值相一致,且符合工业用TiAl合金铸锭用氧含量标准,表明了电熔BaZrO₃/Y₂O₃是一种极有潜力的TiAl合金感应熔炼制备用耐火材料。