MgO和ZrO2包覆对正极材料结构和电性能的影响

通过共沉淀法制备了前驱体Ni1/3Co1/3-xMn1/3（OH）2,然后与LiOH·H2O、不同金属氧化物（MgO、ZrO2）分别混合制备锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3-xMn1/3MxO2（M=Mg,Zr）.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高精度电池测试系统、交流阻抗对材料结构和电化学性能进行了表征。实验结果表明,包覆MgO后,材料的结构发生变化,而包覆ZrO2没有改变正极材料的结构。与无包覆的正极材料相比较,包覆ZrO2材料的首次放电量为119.07 mAhg-1,20次循环后容量保持率为92.64%,放电量仍达到110.31 mAhg-1。     

“绣球”状中空C/Nb2O5微球的制备及其 电化学性能研究

以草酸铌为铌源,空心碳球为模板,采用简单的水热法合成了具有独特形貌的“绣球”状中空C/Nb2O5微球。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了所制备中空C/Nb2O5微球的微观结构,并采用电化学工作站研究了其作为负极材料的锂离子电池的电化学性能。研究结果表明,直径约为1 μm的空心碳球被Nb2O5包覆,中空C/Nb2O5微球呈现出独特的“绣球”形状,使其比表面积明显增大;在电流密度为40 mA/g下,中空C/Nb2O5微球和Nb2O5微球作为负极材料的锂离子电池的初始放电比容量分别为402.26 mA·h/g和336.44 mA·h/g,经过50次充放电循环后,当电流密度返回40 mA/g时,中空C/Nb2O5微球的放电容量为192.38 mA·h/g,而Nb2O5微球的放电容量仅为4.86 mA·h/g。说明这种特殊的“绣球”状中空结构有效地增加了Nb2O5的表面积,并使得中空C/Nb2O5微球负极材料具有高的比容量和良好的可逆性能。     

纳米多孔铁掺杂钒氧化物电极材料的制备及其电化学性能

为了利用简单的生产工艺制备性能优异的锂离子电池负极材料,采用电弧熔炼-甩带的工艺制备出铁钒合金条带,再通过氧化还原方法成功制备出纳米多孔铁掺杂钒氧化物(Fe-VO_x)复合材料,对材料物相和结构进行了表征,并且对比分析了在不同还原温度下纳米多孔Fe-VO_x复合材料的电化学性能。结果表明:在还原温度为500℃、5%H_2/Ar混合气氛下,材料电化学性能最优,在电流密度为0.1 A/g下,初始放电比容量为563.4 mA·h/g,在循环100圈后的放电比容量仍能达到441 mA·h/g,循环容量保持率达到78.2%,远大于石墨的理论比容量372 mA·h/g。这说明纳米多孔铁掺杂钒氧化物复合材料能够有效提高锂离子电池的能量密度,并且具有良好的电化学性能。     

Cu微粒包覆Cu/LiFePO4正极材料的制备及性能研究

用高温固相反应法制备Cu微粒包覆的锂离子电池正极材料Cu/LiFePO4。采用X射线衍射、场发射扫描电镜对材料的物相结构和颗粒形貌进行分析和观察,采用恒流充放电、慢扫描循环伏安法和电化学阻抗谱法测试材料的电化学性能。结果表明,Cu微粒包覆使复合材料颗粒分散更均匀,结晶更明显;Cu/LiFePO4（n（Cu）∶n（Li）=1∶15）正极材料首次放电比容量最高为142.8 mA.h/g,与纯LiFePO4正极材料的对应值151.7 mA.h/g相比有所下降;虽然Cu微粒的加入在一定程度上能够提高材料的电子导电率,但在第一周充电时Cu即发生不可逆氧化,导致该复合材料具有较低的放电比容量和较大的首次不可逆容量损失。     

锂离子电池硅基负极材料表面和界面调控的研究进展

在锂离子电池众多负极材料中，硅具有超高的理论比容量（4 200 mA·h/g）和较低的嵌锂电位（约为0.4 V vs Li/Li+），是制备高能量、高功率锂离子电池理想的负极材料。然而，在嵌/脱锂过程中，硅负极巨大的体积变化造成电极材料严重的结构破坏和快速的容量衰减。梳理了硅作为锂离子电池负极材料的储锂机制、结构演变、界面反应和动力学行为等方面的研究，总结了表面和界面改性在锂离子电池硅基负极材料中应用的最新进展，阐述内容主要包括硅电极的表面修饰、电解液的优化和黏结剂的开发等，并对硅负极材料表面和界面改性进行了展望。     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li2CO3和TiO2为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料,利用XRD、SEM和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行了表征。系统考察了热处理温度对Li4Ti5O12负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li4Ti5O12电化学性能的影响。在1.0~2.2 V（vs.Li/Li＋）范围内,以0.1 mA/cm2的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li4Ti5O12负极材料进行了恒电流充放电测试。其首次放电比容量为167 mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

高电位CuV_2O_6正极材料在热电池中的应用

采用固相法以CuO粉末和V2O5粉末为原料制备α-CuV2O6粉末,用X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DTA)和粒度分析方法对铜钒氧材料进行了表征,并对其作为热电池正极材料的电化学行为进行了研究。电化学性能测试表明,制备的α-CuV2O6电极单体电池具有较高的放电电压和较大的放电比容量。     

Cu掺杂FeP粉末负极材料的制备及其储钠性能

针对磷化铁（FeP）在充放电过程中存在体积膨胀及导电性差等问题,阻碍了其作为钠离子负极材料的进一步发展。针对此问题,通过高速球磨法在FeP中添加Cu来调节纳米粉末的微观形貌和结构,从而调节负极的电化学性能。XRD表征结果表明：Cu的添加降低了FeP的结晶度,但是并未导致其他次要相的生成。电化学测试表明：Cu的添加提高了电极的循环稳定性和倍率性能,添加10%Cu的FeP钠离子负极表现出优异的电化学性能,容量显著提高100%以上,在50 mA/g的电流密度下,电压范围在0～3 V之间循环200次后容量稳定在180 mA·h/g。电化学性能的改善是由粉末的微观结构变化以及导电性的提高而导致的,在两者的协同作用下,缓解了FeP的体积膨胀,提高了电极的电子电导率和电化学可逆性。     

近三年来锰酸锂二次锂电池的研究进展

二次锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。总结了近三年来二次锂离子电池的研究进展。正极材料锰酸锂LiMn2O4为尖晶石晶体结构,Li+可在Mn2O4三维网络结构中嵌入-脱嵌,并完成充放电过程。锰酸锂的制备方法有高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应法、溶胶-凝胶法、微乳化法、Pechini法及其它新的合成方法等。通过掺杂其它阳离子和阴离子,特别是多种元素同时掺杂,可提高正极材料的稳定性和可逆性。同时讨论了负极材料的制备方法;正极材料容量衰减机理及相应改善措施;电池制备工艺和其它有关研究。最后指出了今后的研究重点:电极材料的充放电性能与电极制备工艺间的关系、锂锰氧与碳负极直接组装成试验电池、开发固体电解质在二次锂电池中的应用。     

锂离子电池硅/石墨复合负极材料的制备及性能研究

锂离子电池发展的重要目标之一是高容量的负极材料,而硅材料以其高达4 200 mAh/g的理论比容量成为研究热点;但是硅负极材料有较大的体积效应,从而造成其电化学循环性能的快速下降,限制了其在生产中的应用.本研究以纳米硅与石墨不同比例的掺杂,通过高能球磨与退火处理,表明当硅与石墨比例为2：1时,首次放电比容量可达2 136.4 mAh/g,同时首次的充放电效率为85.5%; 经过35次循环之后,其可逆容量的保持率85.3%,具有良好的电化学性能.硅/石墨复合材料良好的电化学性能,使其在锂离子电池负极材料的生产及应用中具有重要研究价值.     

Fabrication of W/Cu and Mo/Cu FGM as Plasma-facing Materials

W/Cu Functionally Graded Materials (FGM) was designed not only for reducing the thermal stress caused by the mismatch of thermal expansion coefficients, but also for combining the features of W, Mo - high plasma-erosion resistance and the advantages of Cu - high heat conductivity and ductility. Four different fabrication processes for W/Cu or Mo/Cu, including hot-pressing, Cu infiltration of sintered porosity-graded W skeleton, spark plasma sintering and plasma spraying, were investigated and compared. It was foundthat the hot-pressing process is difficult to keep the designed composition gradient, while the other three processes are successful in making W/Cu or Mo/Cu FGM. Meanwhile, microstructures and composition gradients are analyzed with SEM and EDAX.     

用TG法测定Cu2O和Cu2S交互反应动力学

研究用ＴＧ法并辅之于碘量法测定了固态Ｃｕ２Ｏ和Ｃｕ２Ｓ交互反应动力学,结果表明反应始于４５０℃结束于１１００℃,在此温度范围内,反应分两段进行,并存在最大值,分别在６００℃和９００℃。对影响反应速率的参数载流气体速度、物粒粒度、物料浓度进行了研究,根据实验结果获得最佳反应条件,并导出非线性升温的固态反应动力学方程。     

通过Cu/Ti液相扩散反应进行Si_3N_4/Cu的连接

用 Ti粉作中间层在 12 73K直接进行 Si3 N4 / Cu的连接 .用四点弯曲方法测定了不同保温时间下的连接强度 ,并对连接界面进行了 SEM、EPMA和 XRD分析 .结果表明 :通过 Cu- Ti二元扩散促使液相与氮化硅发生界面反应 ,形成 Si3 N4 / Ti N/ Ti5Si3 Ti5Si4 / Cu3 Ti2 (Si) / Cu的梯度层界面 .接头弯曲强度随着保温时间的增加 ,先增后降 .微观分析表明 :Si3 N4 与 Ti的界面反应以及 Cu、Ti、Si的相互扩散决定了接头的力学性能     

通过Cu／Ti液相扩散反应进行Si3N4／Cu的连接

用Ti粉作中间层在1273K直接进行Si3N4／Cu的连接．用四点弯曲方法测定了不同保温时间下的连接强度,并对连接界面进行了SEM、EPMA和XRD分析．结果表明：通过Cu-Ti二元扩散促使液相与氮化硅发生界面反应,形成Si3N4／TiN／Ti5Si3 Ti5Si4／Cu3Ti2(Si)／Cu的梯度层界面．接头弯曲强度随着保温时间的增加,先增后降．微观分析表明：Si。N。与Ti的界面反应以及Cu、Ti、Si的相互扩散决定了接头的力学性能．     

电子封装中的无铅Sn-3.8Ag-0.5Cu/Cu界面研究

针对钎料与焊盘间形成IMC层的厚度是影响可靠性的一个关键因素．对无铅钎料Sn-3．8Ag-0．5Cu与Cu盘进行了重熔,采用Olympus（光学金相显微镜）,SEM（扫描电镜）和EDX（能谱X射线）界面分析手段,研究了合金Sn-3．8Ag-0．5Cu与Cu焊盘接头的钎焊性和在焊接过程中IMC的形成与长大机理,探讨了IMC厚度与保温时间的变化规律．研究结果表明,无铅钎料合金Sn-3．8Ag-0．5Cu在钎焊务件下与Cu焊盘能够实现良好的连接,其连接层为Cu6Sn5金属间化合物,重熔时的IMC层生长基本上符合抛物线规律．     

Effect of adding Ce on interfacial reactions between Sn-3.0Ag-0.5Cu solder and Cu substrate

The formation and the growth of Cu-Sn intermetallic compound （IMC） layer at the interface between Sn-3.0Ag-0.5Cu-xCe solder and Cu substrate during soldering and aging were studied. The results show that Cu6Sn5 IMC is observed at the interface between solder and Cu substrate in all conditions. After aging for 120 h,the Cu3Sn IMC is then obtained. With increasing aging time,the scalloped Cu6Sn5 structure changes to a plate structure. The Cu3Sn film always forms with a relatively planar interface. By adding a small amount of the rare earth element Ce （only 0.1%,mass fraction） into the Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy,the growth rate of the Cu-Sn IMC at the interface of solder alloy system is decreased. When the time exponent is approximately 0.5,the growth of the IMC layer is mainly controlled by a diffusion over the studied time range.     

铝/铜复合界面金属间化合物

冷轧复合板轧制后要进行一定的热处理以加强界面的结合强度,但同时也带来一定的问题如在界面形成不利于界面结合的化合物.本文对冷轧制备的铝/铜层状双金属片进行了研究,得到了不同退火温度和退火时间下扩散热处理后界面金属间化合物相的生长规律,初步建立了金属间化合物形成的动力学模型.     

镀铜金刚石树脂砂轮的研究

通过选择合适的化学镀铜工艺在金刚石表面镀覆一层金属铜，该方法可以调节镀层厚度，可一次镀也可多次镀。通过ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ等分析手段对镀铜金刚石进行了分析，结果表明：一次镀镀层形貌松散，多次镀镀层形貌紧密，镀层铜呈晶态，并含有少量的氧和铁等杂质。磨削结果表明：镀铜金刚石砂轮其耐磨性明显优于普通金刚石砂轮，多次镀铜铜含量较高的金刚石更适合于制造树脂砂轮     

Electronic structure of Ag-Cu alloys

Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄｖａｎｃｅｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅｉｎｔｏａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｃｉｅｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｅｍｐｉｒｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｏａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ,ｗｅｆｉｒｓｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｏｎｅａｔｏｍｔｈｅｏｒｙｏｆｐｕｒｅｍｅｔａｌｓ(ｓｉｍｐｌｙＯＡｔｈｅｏｒｙ)[1—6]ａｎｄｔｈｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｈｅｃｅｎｔｒａｌａｔｏｍｓｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｔｈｅｒｍｏｄｙｎ…     

Cu gettering to nanovoids in SOI materials

Silicon-on-insulator (SOI) materials have a number of inherent advantages over bulk silicon substrates owing to their high speed, low power complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) integrated circuits, such as immunity to radiation hardness, high speed, and high tem-perature tolerance [1]. Separation by implantation of oxygen (SIMOX), bonding and etch back (BESOI) and Smart-Cut are the leading technologies for SOI material fabrication. Transitional metal impurities such as Cu, F…