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汽车电池用RE-Mg-Ni储氢合金的制备工艺与电化学性能

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稀土 2025年第1期46卷 47-56页

作者：王晨和豪涛张昊河南交通职业技术学院汽车学院东南大学仪器科学与工程学院

采用真空感应熔炼的方法制备了（LaEr）0.84Mg0.16（NiZrAl）3.36储氢合金，研究了熔炼功率和熔炼时间对储氢合金成分、相结构和电化学性能的影响。结果表明，储氢合金熔炼过程中，Mg、La和Er元素都有不同程度烧损，且较小熔炼功率下Mg... 详细信息

采用真空感应熔炼的方法制备了（LaEr）0.84Mg0.16（NiZrAl）3.36储氢合金，研究了熔炼功率和熔炼时间对储氢合金成分、相结构和电化学性能的影响。结果表明，储氢合金熔炼过程中，Mg、La和Er元素都有不同程度烧损，且较小熔炼功率下Mg元素烧损较轻。随着熔炼功率增加，储氢合金中A侧元素（La、Er和Mg）含量逐渐减小，而B侧元素（Ni、Zr和Al）含量逐渐增大；随着熔炼时间延长，储氢合金中除Mg元素含量逐渐减小外，其他元素含量变化不大。不同熔炼工艺下，储氢合金都主要由（La, Mg）2Ni7相、（La, Mg）5Ni19相和LaNi5相组成；当熔炼功率从8 kW增加至12 kW,（La, Mg）2Ni7相含量逐渐减小、（La, Mg）5Ni19相和LaNi5相含量逐渐增加，活化次数、最大放电容量都先增后减，循环寿命逐渐降低；当熔炼时间从2 min增加至5 min, LaNi5相含量先减少后增大、（La, Mg）2Ni7相含量先增大后减少，最大放电容量和循环寿命先增后减。适宜的熔炼工艺为：熔炼功率8 kW、熔炼时间3 min,此时储氢合金具有最大放电容量和循环寿命，活化次数为4次。

关键词：熔炼功率熔炼时间储氢合金相结构电化学性能

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煤基石墨负极材料的制备及其电化学性能研究

现代化工 2025年第1期45卷 123-130页

作者：郭日凯霍雨乔文明余子舰张寅旭华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 合盛硅业(鄯善)有限公司新疆吐鲁番838200

以无烟煤为前驱体,研究了煤化程度、灰分、石墨化温度等对无烟煤石墨化的影响机制以及煤基石墨微观结构与电化学性能之间的“构效”关系。结果表明,煤化程度高的无烟煤有利于煤基石墨的微晶生长,在相同温度下能够达到更高的石墨化程度... 详细信息

以无烟煤为前驱体,研究了煤化程度、灰分、石墨化温度等对无烟煤石墨化的影响机制以及煤基石墨微观结构与电化学性能之间的“构效”关系。结果表明,煤化程度高的无烟煤有利于煤基石墨的微晶生长,在相同温度下能够达到更高的石墨化程度。太西煤在2400℃石墨化后,石墨化度为80.3%,而晋城煤石墨化度仅为74.5%。无烟煤中的灰分有催化石墨化作用,未脱灰样品在低温下石墨化程度较高,具有较高的首次充放电容量;同时灰分的存在会影响煤基石墨的片层结构,使石墨片层存在褶皱,导致煤基石墨的循环稳定性和倍率性能下降。煤基石墨的石墨化度随温度升高而增加,石墨片层结构逐渐发展,电化学性能得到明显提升。脱灰太西煤经2800℃石墨化处理后所得煤基石墨在0.2 C的首次放电容量达370.8 mAh/g。

关键词：煤基石墨无烟煤石墨化锂离子电池电化学性能

TiFe基储氢合金活化及电化学性能研究进展

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材料导报 2025年第4期39卷 109-117页

作者：孙丽丽关宁王勇李永存东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

能源危机正在催生新能源迅猛发展,氢是地球上分布广泛的元素之一,因具有高热值、丰富的来源以及环保特性而被认为是理想的次生能源。随着新能源汽车行业的快速发展,燃料电池技术,特别是镍-氢(Ni-MH)燃料电池,已成为研究的热点。在各种... 详细信息

能源危机正在催生新能源迅猛发展,氢是地球上分布广泛的元素之一,因具有高热值、丰富的来源以及环保特性而被认为是理想的次生能源。随着新能源汽车行业的快速发展,燃料电池技术,特别是镍-氢(Ni-MH)燃料电池,已成为研究的热点。在各种储氢材料中,TiFe基合金因其低成本和高储氢容量等特点备受青睐,也作为Ni-MH燃料电池的负极材料成为现代研究的焦点。TiFe基合金属于AB型储氢合金的典型代表,具有潜在的高理论储氢容量,而且在室温下表现出良好的可逆吸放氢性能。然而,TiFe基合金的应用面临一些挑战。首先,合金的激活过程要求极端条件,这增加了制备的复杂性。其次,合金在吸放氢过程中容易受到毒化作用的影响,这可能降低其性能。最后,合金的吸放氢动力学性质的波动也可能对其在电化学应用中的性能产生不利影响。这些问题限制了TiFe基合金在商业化应用中的进一步发展。单元素合金化或多元素合金化可以有效改变TiFe基合金的成分布局和晶格结构,优化储氢性能,包括提高活化动力学、增加储氢容量以及优化吸放氢动力学,还可以显著提高合金的电化学综合性能,包括最大充放电容量、高倍率放电性能及循环稳定性等。制备工艺中的铸造法和球磨法等同样可以增加合金的储氢活性,显著提高其吸放氢动力学性能,进而提升电化学充放电容量。表面改性的方法优化了合金的微观结构和接触位点,从而提高了储氢性能和循环寿命,使合金的电化学充放电过程更稳定。

关键词：储氢合金 TiFe基合金活化性能电化学性能

宁夏汝箕沟无烟煤高温石墨化及其电化学性能研究

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煤炭转化 2025年

作者：张文杰李阔丁小雨黄杜斌曾龙张昱博刘钦甫中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院浙江金羽新能源科技有限公司

基于煤的结构基因特性制备高附加值石墨化碳材料是煤清洁化利用重要途径之一，然而，前人针对无烟煤的高温石墨化阶段划分及不同阶段煤基石墨的电化学特性尚缺乏系统性研究，制约了煤制石墨碳材料的工业化应用。以宁夏汝箕沟无烟煤为原... 详细信息

基于煤的结构基因特性制备高附加值石墨化碳材料是煤清洁化利用重要途径之一，然而，前人针对无烟煤的高温石墨化阶段划分及不同阶段煤基石墨的电化学特性尚缺乏系统性研究，制约了煤制石墨碳材料的工业化应用。以宁夏汝箕沟无烟煤为原料，通过不同高温热处理获得系列石墨化度煤基石墨，采用工业分析与元素分析、X射线衍射、Raman光谱等分析测试手段研究热处理过程中石墨晶畴的生长演化过程，并初步探讨系列煤基石墨作为锂电池负极材料的电化学性能。结果表明：随着处理温度的增加，系列石墨化煤样品中C含量从室温到2100 ℃前迅速增加，随后随温度升高缓慢增加到100%；结构演变表现为XRD中（002）衍射峰明显尖锐增强，石墨化度和石墨微晶尺寸增大，Raman光谱中G峰逐渐增强并尖锐，D峰减弱；形貌演变表现为致密形态煤颗粒转变为相对平直的微米级片层状石墨。结合XRD与拉曼光谱数据结果把无烟煤石墨化过程划分为三个阶段：0～1800 ℃为碳化阶段，1800 ℃～2500 ℃为半石墨化阶段，2500 ℃～2900 ℃为石墨化阶段。煤基石墨用作锂电负极的首次库伦效率随石墨化终温升高而逐渐提高，电池界面阻抗随石墨化终温升高先降低后升高。处理温度为2100 ℃时，库伦效率稳定性显著强于RJG-1800与RJG-2500，电池界面阻抗为17 Ω，低于RJG-1800的40 Ω与RJG-2900的33 Ω。无烟煤经高温热处理后形成的煤基石墨石墨化度甚至优于天然形成的晶质石墨，同时，相对低温条件下的半石墨化样品作为锂电负极的部分性能更加突出，研究结果可为无烟煤制备石墨化碳材料的温度控制及煤基石墨在二次锂电池中应用奠定基础。

关键词：无烟煤高温石墨化煤基石墨拉曼光谱石墨晶畴生长电化学性能

轧制及退火对Al-0.5Mg-0.08Sn-0.1Ga-0.1In合金电化学性能的影响

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材料热处理学报 2025年第2期46卷 88-96页

作者：李志强安士忠吴坷亭赵金龙陈驰王博河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 龙门实验室河南洛阳471000 省部共建有色金属新材料与先进加工技术协同创新中心河南洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

铝合金阳极材料的电化学性能强烈依赖于其晶粒尺寸和析出相等微观组织。通过轧制变形和退火热处理来控制Al-0.5Mg-0.08Sn-0.1Ga-0.1In铝合金的微观组织,研究了轧制和退火对其电化学性能的影响。结果表明:轧制后合金的晶粒被拉长,第二相... 详细信息

铝合金阳极材料的电化学性能强烈依赖于其晶粒尺寸和析出相等微观组织。通过轧制变形和退火热处理来控制Al-0.5Mg-0.08Sn-0.1Ga-0.1In铝合金的微观组织,研究了轧制和退火对其电化学性能的影响。结果表明:轧制后合金的晶粒被拉长,第二相细化;退火后合金发生再结晶,随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,且第二相重新聚集长大。轧制态样品的自腐蚀速率比铸态样品降低了36%,经再结晶退火后,随着退火温度的升高,自腐蚀速率逐渐增加。极化曲线和电化学阻抗谱与自腐蚀实验结果一致。轧制态合金相对其他合金显示出更好的放电性能和耐腐蚀性,在100 mA·cm^(-2)电流密度下放电,能量密度达2576 mWh·g^(-1),阳极利用效率高达95.28%。

关键词：铝空气电池轧制退火微观结构电化学性能

Mg-Cr共掺LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备及电化学性能研究

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储能科学与技术 2025年

作者：刘博宇王腾飞庞青陈凯宇望红玉青海大学机械工程学院

LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）是一种具有高工作电压（4.7V）、高能量密度（650 Wh/Kg）和成本低廉优势的正极材料。然而受到电解液的分解、Jahn-Teller效应和Mn溶解等因素的影响，LNMO 正极材料存在容量衰减快、倍率性能差等问题。为此，本... 详细信息

LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）是一种具有高工作电压（4.7V）、高能量密度（650 Wh/Kg）和成本低廉优势的正极材料。然而受到电解液的分解、Jahn-Teller效应和Mn溶解等因素的影响，LNMO 正极材料存在容量衰减快、倍率性能差等问题。为此，本工作采用水热法制备了Mg-Cr共掺杂的LMMO材料，研究了Mg、Cr掺杂量对LNMO电化学性能的影响。结果表明，当Mg、Cr掺杂量各为2%时，LMMO电极表现出最为优异的电化学性能。其在0.1 C倍率下的放电比容量为137.3 mAh/g；在1 C倍率下循环200次后，容量保持率为85.74%，明显高于原始LNMO的116.5 mAh/g和51.82%。此外，Mg-Cr共掺杂的LMMO电极在0.5 C下放电容量可达121.8 mAh/g，在5 C下可达94.3 mAh/g。机理探究表明，Mg和Cr的共掺杂有利于形成无序的Fd■m相，提高材料的电导率，降低电极电荷转移电阻。本研究提供了一种改善LNMO性能的简单策略，为高性能锂离子电池正极材料的设计提供了参考。

关键词： LiNi Mn O 正极材料 Mg-Cr共掺杂电化学性能

硅氧烷溶剂应用于高电压锂金属电池及电化学性能

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储能科学与技术 2025年

作者：黄德权韦韬殷广达闻港侯爵梁毅桂林航天工业学院

锂金属具有高理论比容量(3860 mAh g-1)，与高电压正极匹配构筑的锂金属电池可显著提升电池能量密度。但锂枝晶生长、不稳定的Solid-Electrolyte Interphase （SEI）膜及在DME（乙二醇二甲醚）醚类电解液中与高电压正极不兼容限制了高... 详细信息

锂金属具有高理论比容量(3860 mAh g-1)，与高电压正极匹配构筑的锂金属电池可显著提升电池能量密度。但锂枝晶生长、不稳定的Solid-Electrolyte Interphase （SEI）膜及在DME（乙二醇二甲醚）醚类电解液中与高电压正极不兼容限制了高电压锂金属电池的应用。本文通过引入硅氧烷电解液取代DME醚类电解液，利用硅氧烷的高化学键能提升电解液的氧化稳定性使之兼容高电压正极材料。同时在硅氧烷电解液中，Li+和FSI-阴离子之间呈现出较强的配位能力，有利于FSI-阴离子优先在锂金属表面上还原生成富含LiF的SEI膜，有效抑制锂枝晶生长并提高Li+传输动力学。相比于DME电解液，电池在在DMS-1（二甲基二甲氧基硅烷）硅氧烷电解液中呈现出更好的电化学性能。Li||Cu电池在1.0 mA cm-2的电流密度下可以稳定循环300圈。Li||LFP和Li||NCM811全电池在DMS-1电解液中也呈现出优异的电化学性能。Li||LFP电池在2.0 C下循环400次后，其放电比容量没有出现明显的容量衰减。Li||NCM811电池在1.0 C下循环300次后，其放电比容量保持率为83%，显示出优异的循环稳定性。该工作开发的硅氧烷电解液，为构建长循环、高电压锂金属电池提供了一种有前景的策略。

关键词：锂金属电池电解液高电压电化学性能

1,3-丁二醇对电池涂布及电化学性能的影响

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电池 2025年第01期55卷 57-62页

作者：王蓓蓓刘欢曾涛陈超薛有宝天津力神新能源科技有限公司

针对锂离子电池极片在厚涂情况下产生开裂的问题，研究1,3-丁二醇用量对负极极片涂布裂纹的改善效果，以及对电池倍率充放电、高温存储及循环性能等的影响。针对高添加量下电池放电容量衰减快的现象，对拆解的极片进行SEM-能谱、XRD、... 详细信息

针对锂离子电池极片在厚涂情况下产生开裂的问题，研究1,3-丁二醇用量对负极极片涂布裂纹的改善效果，以及对电池倍率充放电、高温存储及循环性能等的影响。针对高添加量下电池放电容量衰减快的现象，对拆解的极片进行SEM-能谱、XRD、差示扫描量热分析。当1,3-丁二醇添加质量分数大于0.2%时，可改善极片涂布裂纹，且添加质量分数为0.4%时，最有助于提升电池的各项电化学性能。与未添加1,3-丁二醇相比，添加质量分数为0.4%时，2.00 C倍率充电下的放电容量与0.20 C放电容量之比提高1.5个百分点，60℃高温存储30 d容量残余率提高0.7个百分点，容量恢复率提高0.9个百分点，在常温下以1.00 C在2.50～3.65 V循环1 500次，放电容量保持率提高1.1个百分点。当添加质量分数达到1.0%时，固体电解质相界面(SEI)膜的钝化层加厚和副反应的发生会导致容量衰减。

关键词：锂离子电池负极片添加剂涂布裂纹 1,3-丁二醇电化学性能容量衰减

具有核壳结构高电化学性能PEDOT/PAN-b-PSS的研究

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化工新型材料 2025年

作者：唐火强武晶晶胡来文郭德超董维福姚文强杜显锋东莞东阳光科研发有限公司西安交通大学先进储能材料与器件实验室

聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚4-乙烯基苯磺酸（PEDOT/ PSS）水分散体因具有众多优点被公认为是最有前途的商业导电聚合物之一，但由于绝缘的PSS会包裹在其颗粒表面使电荷传递能垒变高，影响导电性。合成的聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚丙烯腈-b-聚4... 详细信息

聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚4-乙烯基苯磺酸（PEDOT/ PSS）水分散体因具有众多优点被公认为是最有前途的商业导电聚合物之一，但由于绝缘的PSS会包裹在其颗粒表面使电荷传递能垒变高，影响导电性。合成的聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚丙烯腈-b-聚4-乙烯基苯磺酸（PEDOT/PAN-b-PSS）在水中能形成具有核壳结构的胶束，这种核壳结构以PAN为核，PSS为壳，导电聚合物PEDOT堆积在壳上，增加了颗粒之间PEDOT的接触，可以有效降低电荷传递能垒，提高电导率（8.1S/cm→ 59.2S/cm），改善电化学性能，并有良好的成膜性（均方根粗糙度≤1.53nm）。将PEDOT/PAN-b-PSS应用于固态电容器中，相对于传统的PEDOT/PSS，能有效降低等效串联电阻（16.1mΩ→6.9mΩ），提高容量引出率（88.3%→95.0%）。为生产企业合成高品质PEDOT水分散体和下游企业选择更合适的PEDOT水分散体提供了技术参考。

关键词：导电聚合物聚3 4-乙烯二氧噻吩嵌段共聚物核壳结构电化学性能固态电容器