固态锂电池研究及产业化进展

相比于传统液态锂离子电池,固态锂电池(SSLB)用固态电解质代替有机电解液,安全性和能量密度均大大提升,可以有效降低电动汽车安全隐患和缓解用户续航里程焦虑.固态电解质作为电子绝缘体和离子导体是SSLB核心要素之一,同时其存在离子电导率低、界面阻抗大和界面稳定性差等问题.通过研究近期相关文献,对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质锂电池的离子导电机理、研究进展、存在的主要问题及解决方案进行了综述和讨论.对于提高离子电导率,重点介绍了调整固态电解质组分的方法.对于改善界面问题,主要介绍了界面设计和制成工艺方法改善思路.综合分析表明,通过掺杂和包覆改性固态电解质、探索先进界面研究和诊断技术并指导设计具有优良锂离子传输能力的界面、创新和优化工艺能有效地提升固态电解质综合性能.最后列举了国内外重点企业的固态锂电池产业化进程,对固态锂电池未来应用前景进行了分析和展望.     

固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池,以其能量转换效率高、燃料适用范围广、对环境友好、全固态等诸多优势而备受关注.双极板(又称连接体)作为固体氧化物燃料电池的重要组成部分之一,在SOFC电池堆中起到串并联单体电池并隔绝燃料气体与空气的作用,对电池性能及商用成本有很大影响.不同材料的双极板存在不同的性能问题,主要都集中在导电性能、抗氧化性能、化学稳定性及热膨胀系数是否匹配等方面.本文综述了传统陶瓷材料、合金材料、新型陶瓷材料、复合材料双极板的发展历程及最新研究进展,并着重介绍了组分优化设计及表面改性(涂覆活性氧化物涂层、稀土钙钛矿涂层及尖晶石涂层等)两种方式对于合金材料抑制镉元素向外扩散的能力、抗氧化性及导电性的改善.综合分析表明,通过组分优化设计和表面改性弥补合金作为双极板材料的性能缺陷,尝试制备新型陶瓷材料或复合材料等途径,有望获得高性能、低成本的双极板材料,从而实现SOFC的大规模商业化应用.     

氧化物对全抛釉发色的影响

论全抛釉中各氧化物对其发色的影响以及防污性能的影响。     

阴离子F掺杂SOFCs阴极La1?xSrxCo1?yFeyO3?δ的氧还原性能

固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高效、清洁及便携性等优点被认为是当前最具应用前景的新能源技术之一。传统SOFC较高的工作温度（>800 ℃）限制了其商业推广,降低其工作温度成为当前研究的热点。钙钛矿阴极材料La_1?xSr_xCo_1?yFe_yO_3?δ(LSCF)因具有较高的电子离子混合导电性而成为中温SOFC阴极材料的较佳选择,同时实验证明F替代O位能有效提升SOFC稳定性。基于已有实验报道,本文采用第一性原理计算了F掺杂对LSCF电子结构影响、氧气分子在(100)表面吸附能的变化、阴极体内氧空位形成能及氧离子迁移活化能的影响。通过与未掺杂材料性能的比较,证明:适量F掺杂LSCF在有效提升阴极表面对氧气分子吸附能力同时能进一步提高体内氧离子迁移效率,从而提升阴极氧化还原反应能力。      

基于氧化物冶金的微合金化研究

介绍了国内外氧化物冶金技术的进展情况;分析了微合金体系中各元素的协同及交互作用以及夹杂物、第二相粒子析出、演变对钢的相变、组织结构和性能的影响规律;阐述了冶炼、凝固过程中“有益”夹杂物析出的热力学、动力学研究现状,分析了夹杂物性质、尺寸、分布等对诱发晶内铁素体形核的影响;综述了热加工和焊接过程对组织演化、晶粒细化、晶内铁素体优先析出及提高母材钢和焊接热影响区强韧性机制。总结了氧化物冶金研究工作进展及存在的问题,结合课题组研究的成果,提出了基于氧化物冶金的微合金化思想并比较了其与传统微合金化的异同;展望了基于氧化物冶金的微合金化理论方面需要进一步开展的研究工作。      

LF软吹时间对硅脱氧弹簧钢氧化物夹杂控制影响

 对于一些采用硅锰脱氧冶炼工艺的特殊钢,为保证钢水洁净度,常会选择较长时间的LF软吹处理,导致过程能耗增加。通过工业试验,借助FEI Explorer 4自动扫描电镜检测,研究不同LF精炼软吹时间对硅脱氧弹簧钢55SiCr铸坯氧化物夹杂成分、数量的影响;并采用夹杂物极值统计法,对比评价不同LF精炼软吹时间对应成品盘条横截面最大夹杂物尺寸控制情况。结果表明,在LF软吹10 min与软吹40 min 两种工艺条件下,铸坯中尺寸大于5 μm的氧化物夹杂成分接近,均在CaO-SiO₂-Al₂O₃相图中假硅灰石、钙长石和钙铝黄长石共晶低熔点区,其中软吹10 min工艺铸坯氧化物夹杂组成落入低熔点区的数量所占比例更大。LF软吹10 min与软吹40 min铸坯中尺寸大于5 μm的氧化物夹杂数量密度分别为11.70个/100 mm2和14.59个/100 mm2,尺寸大于15 μm 的氧化物夹杂数量密度分别为0.53个/100 mm2和1.65个/100 mm2,LF软吹10 min工艺铸坯大尺寸氧化物夹杂数量密度略低于LF软吹40 min工艺。当预测面积为30 000 mm2时,两种LF软吹时间对应成品盘条横截面最大夹杂物尺寸分别为27.1 μm和28.1 μm,盘条最大夹杂物尺寸控制无显著差别。结合硅锰脱氧钢中大尺寸低熔点CaO-SiO₂-Al₂O₃系夹杂物主要源自钢包渣乳化卷入,具有与钢水和氩气泡界面接触角很小、难以通过吹氩上浮去除的特点,建议硅锰脱氧钢LF软吹过程按短时间快节奏进行控制。     

机械活化-湿化学合成LiMn2O4的组成、结构与表征

以MnO2和LiOH·H2O为原料,采用机械活化与湿化学集成的方法,在水溶液中直接合成了结晶态的尖晶石锂锰氧化物.当锂含量介于3.78%～4.35%之间时,所得锂锰氧化物为纳米级球形粉末,以尖晶石结构为主,含极少量的Mn3O4杂相;在300～800℃温度范围内热处理后,Mn3O4杂相消失,尖晶石结构更趋完善.所合成的含锂5.80%的高锂样品则以LiMnO2层状结构为主,含少量Mn3O4杂相,其SEM形貌为片状;在300～700℃下热处理8 h后,层状LiMnO2转变成尖晶石LiMn2O4,Mn3O4杂相峰明显减弱并随热处理温度的升高而消失;当温度升高至700～800℃时,开始出现缺锂的Li1-xMn2O4相.结果表明:该法制备锂锰氧化物可实现锂、锰、氧在原子级水平的均匀混合,所得产物的热稳定性能良好,其化学计量组成与结构易于调整和控制.     

激光焊接齿科CoCr-NiCr异种合金组织结构研究

选用齿科烤瓷用NiCr合金和支架用CoCr合金,利用脉冲Nd-YAG激光,在不同电压下进行焊接,考察焊件力学性能,优选电压条件,研究此条件下焊件熔焊区及其附近区域化学成分、显微组织变化规律.结果表明,适合齿科临床应用焊接电压为280V,此条件下可以得到显微组织致密、细小的熔焊区,熔焊区与两侧母材呈冶金结合,主要成分为Ni元素,以固溶体和化合物形式存在;Co、Cr元素部分溶入固溶体,部分与Mo、Be形成化合物.焊接中冶金过程充分,无新相生成.双向侧吹氩气可以对熔焊区起到良好的保护作用,无氧化物形成.     

稀土氧化物对中高碳钢堆焊金属中夹杂物的变质作用

采用电镜和金相等手段，对加稀土氧化物和不加稀土氧化物的堆焊金属中的夹杂物进行了研究，结果表明，稀土氧化物能细化堆焊金属中的夹杂物，减少了尺寸大的夹杂物数量，使其尺寸分布在8μm以下，同时，稀土氧化物能够改善夹杂物的形状，减少了形状系数大的长条状夹杂物数量，使形状系数接近为1的夹杂物较多。稀土氧化物还能变质堆焊金属中夹杂物的属性，可以形成铝、硅、镧的氧化物夹杂和铝、硅、镧的硫氧化物夹杂，并且减少了有害的硫化锰和铝、锰、钛复合夹杂物在堆焊金属中的存在。