基于3D打印技术的锂离子电池正极墨水的制备与性能研究

三元镍钴锰酸锂材料(LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂)因其优异的能量密度,较大的理论容量,被视为最具潜力的锂离子电池正极材料,本文旨在制备出适用于3D打印技术的性能优良的锂离子正极墨水.利用扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪、ANSYS R15.0软件模拟分析等,探究了石墨混合、增稠剂含量、三元材料固含量、烧结温度、挤压压力等因素对3D打印锂离子正极电极性能及电极墨水流动特性的影响.结果表明：当添加质量分数为15%的石墨后,三元材料电极的电阻率为18.33 kΩ·cm,比未添加时降低65%,电极导电性能提升;当烧结温度为400 ℃时,三元材料平整致密,电极导电性能优良;三元镍钴锰酸锂材料固含量为52%、增稠剂含量为4%时,正极墨水粘度适中,挤压压力为0.5 MPa时打印出的细棒状电极表面光滑平整,成形性优良.     

烧结温度对铜复合电子浆料烧结膜组织和性能的影响

烧结温度和玻璃粉熔点对铜复合电子浆料烧结膜的性能有重要影响。本文选用熔点为430℃的玻璃粉作为复合电子浆料的粘结相,采用四探针测试仪、扫描电镜(SEM)等方法研究了不同烧结温度下导电铜膜的电阻率及其微观结构。结果表明460℃烧结时,玻璃液粘度适中,能完全润湿、包覆铜粉,且铜粉能均匀悬浮在玻璃液中,制得的导电膜平整、致密,导电通道多,因而导电性能较好,同时玻璃液凝固、收缩使膜层与基体之间获得良好的附着力和抗老化性能。     

氧化物掺杂对钒磷铋系玻璃性能的影响

本研究制备了以V2O5、P2O5、B2O3为基体,掺杂Na2O、Li2O、CuO、Sb2O3、B2O3为辅助原料的低熔点钒磷铋系玻璃。研究了氧化物的添加对钒磷铋系玻璃的骨架网络结构、特征温度、热膨胀系数和化学稳定性的影响。实验结果表明:CuO的添加使钒磷铋系玻璃特征温度明显下降,而Na2O、Li2O、Sb2O3和B2O3的添加使钒磷铋系玻璃特征温度均有不同程度的上升。添加B2O3能够大幅度降低钒磷铋系玻璃的热膨胀系数。氧化物对钒磷铋系玻璃的耐水性影响程度为:CuO>B2O3>Sb2O3>Na2O>Li2O;耐酸性影响程度为:B2O3>CuO>Sb2O3>Na2O>Li2O;耐碱性的影响程度为:Sb2O3>Na2O>CuO>B2O3≈Li2O。配比为5%Na2O,5%Li2O,3.5%CuO,10%Sb2O3和5%B2O3制得的钒磷铋系玻璃,热膨胀系数更接近于氧化铝陶瓷基板,拥有较高的耐腐蚀性,能够用于电子浆料中。     

金属和合金高温变形过程本构模型的研究进展

本构模型是预测金属和合金高温变形行为的重要途径,在不同金属和合金选择合适的变形工艺参数、预防缺陷等方面起着至关重要的作用。在近年对金属和合金高温变形过程的研究中,常通过不同工艺参数下的各类高温变形试验来获取建立本构模型的原始数据,并将所获本构模型导入Deform、Ansys等模拟软件相应模块,以预测材料在锻造等过程中应力、应变速率、温度的分布规律,进而优化实际加工参数、避免缺陷的产生,同时减少耗材及资源浪费。鉴于本构模型在优化加工参数、预防缺陷等方面的重要作用,对金属和合金本构模型的建立、选择等方面的研究较多,选择何种试验方法来获取建立材料本构模型的试验数据、运用何种数学或物理方法来建立材料的本构模型、选择何种本构模型进行预测、各类本构模型的优缺点及修正方法等都是金属和合金高温变形过程本构模型的研究重点。在近些年的研究中,常运用热压缩、热拉伸、热扭转、分离式霍布金森压杆等高温变形试验方法来获取材料不同高温变形工艺参数下的原始数据,进而建立其本构模型。常用的本构模型大致可分为唯象型、物理基型及基于人工神经网络型。各类模型分别具有不同的适用性及优缺点,而缺点最终主要体现在部分工艺参数下的拟合偏差较大,针对该现象,各国学者不断对模型进行完善、修正,其中,除了模型本身的原因外,引起偏差的原因还包括没有考虑摩擦及变形热等宏观问题的影响。目前,常用的典型唯象型本构模型包括Arrhenius型本构模型、Johnson-Cook模型等,物理基模型如Zerilli-Armstrong型等,而基于人工神经网络模型则主要是利用输入层、隐含层及输出层进行预测,各类模型在数据处理的复杂性、物理意义等方面各有优缺点。文章从金属和合金高温变形过程获取本构模型原始数据的试验方法、本构模型的种类及修正、模型的应用等方面综述了本构模型的研究及发展,分析并总结了不同本构模型的优缺点,指出了模型预测过程中个别参数下预测值与试验值偏差较大的现象及其修正方法,并展望了金属和合金高温变形过程本构模型未来的研究方向。     

锂离子电池负极墨水的制备及性能研究

钛酸锂因零应变特性已成为性能优异的锂离子电池负极材料,在锂离子电极负极材料有良好的应用前景,确保后期3D打印出性能良好的微电池棒状电极.选取钛酸锂作为棒状电极的负极材料,与溶剂、增稠剂、分散剂和保湿剂等按一定比例制备打印墨水,随后通过以挤压为基础的3D打印技术打印电极,并在氮气保护下高温烧结获得的棒状电极。本文主要探究了钛酸锂掺杂石墨、钛酸锂质量分数以及烧结温度对棒状电极的性能影响,其次通过打印墨水的流变特性模拟分析来探究墨水黏度对挤压过程中流动速度的影响.结果表明:掺杂10%石墨的钛酸锂棒状电极相比未掺杂石墨的电极,其充放电容量提高了18%,表现出较好的循环性能;当钛酸锂质量分数为59%,打印墨水黏度为26.53 Pa·s,所制备棒状电极的电阻率为221 kΩ·cm,打印墨水具有良好的打印及导电性能;当烧结温度为950℃,棒状电极电阻率较小,为205 kΩ·cm,与基板有良好的附着力,膜层表面平整、致密且有许多孔洞,有助于电解液的渗透.对打印墨水的黏度进行模拟分析可知,随黏度的增减而使墨水流动速度变化明显.     

单宁对水玻璃性能的影响

单宁能与水玻璃形成均匀稳定的有机—无机复合体系,提高水玻璃的粘结能力, 降低水玻璃（ 砂） 的低温残留强度, 改善水玻璃（ 砂） 的低温溃散性,有利于水玻璃砂的再生与回用;单宁有可能作为水玻璃的有机改性剂。     

三聚磷酸钠对水玻璃的改性作用

三聚磷酸钠与水玻璃在高温下可形成［ＰＯ４］、［ＳｉＯ４］复合玻璃网络,在冷却过程中,由于析出晶体破坏了粘结膜,以及因二者收缩性相差极大而导致粘结膜开裂,使水玻璃（砂）溃散性得以改善。     

加热处理对疲劳预裂聚碳酸酯试样断裂韧性的影响

研究了加热处理对疲劳预裂聚碳酸酯（ＰＣ）试样断裂韧性的影响。两组紧凑拉伸（ＣＴ）试样经疲劳法引裂后，一组经过加热处理，另一组未经加热处理，然后测试断裂韧性ＪＩＣ。结果表明：预裂后经过加热的试样具有较高的断裂韧性。扫描电镜（ＳＥＭ）断面分析显示：经过加热的ＣＴ试样的裂纹扩展时，经历了较多的塑性变形，受到较大的阻力，消耗了更多的能量。用残余应力消除和微观损伤自组织修复愈合效应对实验结果分析讨论，并指出     

水基石墨烯-铜复合导电浆料的制备及性能

采用水基载体替代有机载体,以粒径为5和15μm的混合铜粉作为主导电相,添加少量石墨烯为导电增强相,按一定的质量配比制备水基石墨烯-铜复合导电浆料。用四探针测试仪、SEM等分析测试手段研究水基载体对浆料性能的影响,分析其导电机理并建立导电相连接模型。结果表明,在m(去离子水)∶m〔羧甲基纤维素钠(CMC)〕∶m〔聚乙二醇(PEG)〕∶m(消泡剂)=96.9∶1.5∶1.5∶0.1的条件下制备的水基载体性能较好;水基载体含量为30%(质量分数)时,制备的水基石墨烯-铜复合导电浆料具有优良的印刷性能,且电阻率较小,为1.65 mΩ·cm;添加石墨烯的水基复合浆料较纯铜浆料电阻率降低了97.1%,较有机载体制备的石墨烯-铜复合浆料电阻率降低了75.78%。制得的导电膜更平坦、致密,导电相间的接触更紧密,大量的石墨烯在铜粉间隙之间或横向搭接,或径向填充,与铜粉形成并联或串联的导电通道,从而形成致密的导电网络,改善复合浆料的导电性能。     

用复合涂层改善防磁钢生产中的化学粘砂

油井电测车上的左、右刹车毂 ,左、右短轴、筒身等铸件 ,材质为 ZG30 Mn19Cr4防磁钢 ,属高含锰量的碱性钢。由于防磁钢浇注过程极易氧化 ,生成的 Mn O极易与 Si O2 发生化学反应 ,因而产生化学粘砂 ,不但造成铸件表面质量极差 ,更严重的是化学粘砂使铸件表面脱锰 ,导致工件的导磁率升高 ,影响到油井测量数据的准确性。针对这一急待解决的问题 ,我们对树脂砂生产防磁钢铸件进行了反复的工艺试验 ,研制出适合于生产防磁钢铸件所用的涂料 ,改善了防磁钢铸件的化学粘砂。1　化学粘砂原因分析及解决途径该钢钢水表面易于氧化 ,生成的氧化锰 (…