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Mg/Ti-Cr-V复合储氢材料批量制备与服役条件下热导率研究

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稀有金属 2024年第9期 1235-1244页

作者：张力宇李志念叶建华王树茂蒋利军中国有研科技集团有限公司国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心有研工程技术研究院有限公司北京有色金属研究总院

掌握储氢材料床在服役条件下的热导率性能是准确计算预测固态储氢装置吸/放氢动态响应特性的基础。采用原位氢化反应球磨法实现了Mg-3%Ti0.16Cr0.24V0.6（质量分数）复合储氢材料200 g级的批量制备，采用Sievert's体积法测定了复合材料... 详细信息

掌握储氢材料床在服役条件下的热导率性能是准确计算预测固态储氢装置吸/放氢动态响应特性的基础。采用原位氢化反应球磨法实现了Mg-3%Ti0.16Cr0.24V0.6（质量分数）复合储氢材料200 g级的批量制备，采用Sievert's体积法测定了复合材料的吸/放氢动力学性能，并采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和激光粒度法对复合材料物相组成、显微形貌和颗粒粒度分布进行表征。将氢化态的Mg-3%Ti0.16Cr0.24V0.6复合储氢材料（MH）与一定比例的膨胀石墨（EG）混合，采用单轴模压制备Φ40 mm的MH/10%EG储氢模块，利用瞬态平面热源法测定储氢模块在不同气氛、氢压、温度和氢含量下的热导率。结果表明随着球磨时间的增加，Mg-3%Ti0.16Cr0.24V0.6复合材料的吸/放氢动力学和容量明显提高，颗粒不断细化，并且在球磨40 h后基本氢化完全，最终产物的物相组成主要为β-Mg H2,γ-Mg H2和Ti0.16Cr0.24V0.6Hy（y=0.3～1.2），通过固化球磨工艺可以保证产物的批次稳定性，其在300℃对0.1 MPa的放氢量在6.8%～6.95%之间。在压实后的储氢模块中EG沿垂直于压制方向呈层状排列并形成导热通路，在室温和0.1 MPa氢压下热导率可达6.66 W·m-1·K-1。Mg-3%Ti0.16Cr0.24V0.6/10%EG（MH/EG）储氢模块在氢气气氛中具有较高的热导率，且热导率随压力的提高呈对数增大的趋势，随温度的升高呈线性减小趋势。MH/EG储氢模块在放氢时，热导率呈先轻微增加，当放氢量在3%左右时后显著增大至基本稳定的值。给出了MH/EG储氢模块热导率与温度、氢压和氢含量等服役条件关系的经验公式，并探讨了相应的机制。

关键词：镁基储氢材料热导率瞬态平面热源法服役条件

以Li_2TiO_3为原料合成Li_4Ti_5O_(12)的机理和电化学性能

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中国有色金属学报 2015年第3期25卷 697-704页

作者：阚素荣袁敏娟刘菲卢世刚北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

以偏钛酸锂(Li2TiO3)和二氧化钛(TiO2)为原料,采用固相法合成钛酸锂(Li4Ti5O12),通过XRD、SEM和电化学测试等方法对合成的钛酸锂材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,同时研究一次颗粒长大规律和反应机理。结果表明:Li2TiO3是传统固... 详细信息

以偏钛酸锂(Li2TiO3)和二氧化钛(TiO2)为原料,采用固相法合成钛酸锂(Li4Ti5O12),通过XRD、SEM和电化学测试等方法对合成的钛酸锂材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,同时研究一次颗粒长大规律和反应机理。结果表明:Li2TiO3是传统固相法合成Li4Ti5O12的中间产物,用Li2TiO3为原料在720、750℃保温10 h可合成纯的Li4Ti5O12,制备的一次颗粒粒径分别为270、278 nm,较用Li2CO3和TiO2为原料合成纯相的温度更低,一次颗粒粒径更小。反应期间,一次颗粒粒径随着反应分数的增大呈快速增长势头;反应结束后,一次颗粒粒径增长缓慢。750℃合成的Li4Ti5O12在充放电倍率为0.1C、1C、5C、9C时,比容量分别为170、164、149、126 m A·h/g,在0.1C时循环200次容量保持率大于97%,显示制备的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能。

关键词：偏钛酸锂钛酸锂固相法电化学性能

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金属材料激光微焊接研究进展(特邀)

中国激光 2024年第4期51卷 60-76页

作者：杜伟哲黄旭霆郑敏肖荣诗黄婷北京工业大学材料与制造学部智能光子制造研究中心北京100124

设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中,零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一,而激光具有能量密度高、热输入精... 详细信息

设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势。在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中,零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求。金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一,而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点,是金属材料微焊接的重要技术手段。对金属材料激光微焊接技术展开了探讨,明确了其内涵,阐明了微尺度效应的影响,并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法,介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后,指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题,并展望了未来的发展方向。

关键词：激光技术金属箔材激光微焊接尺度效应工艺参数应用

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C/LiFePO_4动力蓄电池的热行为

中国有色金属学报 2012年第4期22卷 1156-1162页

作者：李文成卢世刚北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

为了明确圆柱形C/LiFePO4动力蓄电池放电过程中的温度特性及其产热机理,利用自动充放电仪对其在不同倍率放电过程中表面温度的变化进行研究,并对该电池在放电过程中的产热率进行计算。结果表明:相同放电时间的表面温度增加与放电电流呈... 详细信息

为了明确圆柱形C/LiFePO4动力蓄电池放电过程中的温度特性及其产热机理,利用自动充放电仪对其在不同倍率放电过程中表面温度的变化进行研究,并对该电池在放电过程中的产热率进行计算。结果表明:相同放电时间的表面温度增加与放电电流呈抛物线关系,放电结束时表面温度增加则与放电电流呈线性关系;电池内部的热效应主要为不可逆阻抗热和电池反应的可逆热效应,0.3C、1C、2C和3C放电时,不可逆阻抗热的平均产热率分别是总平均产热率的85.0%、98.0%、99.4%和99.6%,电池反应的可逆热效应所占比例很小;小电流放电时,电池表面温度的下降与电池反应的可逆热效应有关。

关键词： LiFePO4 锂离子动力电池温度特性热行为

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影响锂离子电池电极性能的一些因素

稀有金属 2016年第10期40卷 1066-1075页

作者：刘润庄卫东班丽卿沈雪玲尹艳萍康志君北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

在我国大气污染日益严重的情况下,新能源汽车普及的趋势正在增强。作为新能源汽车核心组件的锂离子电池模块,其各方面性能的改善一直是研究的关键问题。锂离子电池电极主要由正负极活性材料、粘结剂和导电剂三个部分组成。各个组分之间... 详细信息

在我国大气污染日益严重的情况下,新能源汽车普及的趋势正在增强。作为新能源汽车核心组件的锂离子电池模块,其各方面性能的改善一直是研究的关键问题。锂离子电池电极主要由正负极活性材料、粘结剂和导电剂三个部分组成。各个组分之间的协同作用对于发挥电极的最佳物理化学性能起着非常重要的作用。具有优良性能的电极才能保证锂离子电池在服役过程中充分发挥活性材料的潜能,满足实际应用的需求。作为电极中的脱嵌锂材料,活性材料本身的物理化学性质对于锂离子电池的性能具有重要意义。此外,电极中非活性材料的选择、电极各组分的比例、电极制备的工艺等也会对于锂离子电池的电化学性能、安全性能和制造成本产生影响。本文从锂离子电池电极的制备工艺入手,总结了导电剂的选择、电极组分配比、材料的预处理和电极结构设计这四个方面的一些研究进展,对电极制备过程中的关键控制点进行了详细的论述,同时针对以上问题提出了几点建议。

关键词：锂离子电池导电剂多孔电极电极设计与优化

Si-O-C骨架支撑型高循环性能锂离子电池硅基负极材料(英文)

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物理化学学报 2014年第2期30卷 305-310页

作者：王建涛王耀黄斌杨娟玉谭翱卢世刚北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构.在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构.材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构... 详细信息

通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构.在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构.材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构的电导性能.这种复合负极结构在0.3C电流充放电情况下,不仅能发挥出637.3 mAh·g-1的比容量,而且在经过100周的充放电循环后,其容量保持率也达到86%.这种新型硅基负极材料的设计为其他功能材料的设计提供了一种潜在可能的方法.

关键词：硅硅氧碳碳复合材料锂离子电池负极长循环寿命

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层状锂镍钴锰氧化物正极材料的改性研究进展

稀有金属 2013年第5期37卷 820-833页

作者：班丽卿庄卫东卢华权尹艳萍王忠北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用。然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等... 详细信息

过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用。然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高。很多研究结果已证明表面包覆和体相掺杂是改善正极材料电化学性能的有效方法。通过表面包覆改性可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;而引入掺杂离子可以提高晶体晶格能,稳定材料结构,可提高材料的循环性能。本文对锂镍钴锰氧化物正极材料表面包覆和掺杂的研究现状进行了较全面的分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。

关键词：锂镍钴锰氧化物表面包覆掺杂改性循环性能倍率性能

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一维SiC纳米材料制备技术研究进展

稀有金属 2014年第2期38卷 320-327页

作者：赵春荣杨娟玉卢世刚北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

一维SiC纳米材料由于具有独特的电学、光学及力学性能,在新型纳米光电子器件、生物医学传感器、储能和材料增韧等领域拥有广阔的应用前景。介绍了基于气相-液相-固相(VLS)、固相-液相-固相(SLS)、气相-固相(VS)和氧化物辅助生长的生长机... 详细信息

一维SiC纳米材料由于具有独特的电学、光学及力学性能,在新型纳米光电子器件、生物医学传感器、储能和材料增韧等领域拥有广阔的应用前景。介绍了基于气相-液相-固相(VLS)、固相-液相-固相(SLS)、气相-固相(VS)和氧化物辅助生长的生长机制(OAG)制备一维SiC纳米材料的方法,并分析了各种方法的特点。一维SiC纳米材料的制备方法主要存在以下几个问题:(1)工艺过程中温度高(模板法、激光烧蚀法、电弧放电法、热蒸发法、碳热还原法)或压力大(溶剂热法),涉及过程复杂;(2)产物中常含有金属杂质(如金属气-液-固(VLS)催化生长法)或表面包覆SiO2层(激光烧蚀法、电弧放电法、碳热还原法),形貌不均一;(3)产量低(模板法、溶剂热法)。这些问题制约了高纯一维SiC纳米材料的制备及其本征性能的研究,也不利于实现一维SiC纳米材料的规模化生产。因此,发展新型低成本高纯一维SiC纳米材料的制备技术对于推动一维SiC纳米材料的研究、规模化生产以及在相关高科技领域中的应用具有十分重要的意义。

关键词： SiC 一维纳米材料生长机制制备

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以金属铁粉为原料磷酸铁锂的制备和性能研究

稀有金属 2014年第3期38卷 441-446页

作者：阚素荣卢世刚金维华北京有色金属研究总院动力电池研究中心北京100088

以1～3μm金属铁粉和磷酸二氢锂为原料，采用高温固相法合成了无碳磷酸铁锂。通过X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和电化学测试等方法对合成的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。研究结果表明，采用1～3μm的金属铁... 详细信息

以1～3μm金属铁粉和磷酸二氢锂为原料，采用高温固相法合成了无碳磷酸铁锂。通过X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和电化学测试等方法对合成的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。研究结果表明，采用1～3μm的金属铁粉和磷酸二氢锂为原料，高温固相法合成了具有橄榄石晶体结构的磷酸铁锂材料，粉末近似球形，振实密度较高，一次颗粒200～300nm。600℃合成的磷酸铁锂存在杂质相，650～750℃下合成的磷酸铁锂具有完整的橄榄石晶体结构，产物为纯相。无碳的磷酸铁锂呈浅灰色，600～750℃下合成的磷酸铁锂材料0．1C充放电存在平台，显示两相充放电特性，比容量均在100mAh·g^-1左右，且极化较大。用蔗糖对其进行包覆改性得到碳包磷酸铁锂，其颜色呈黑色，改性后的磷酸铁锂电化学性能有了较大的提高，0．1C比容量达到了154mAh·g^-1，充电平台和放电平台之间的极化明显降低，具有较好的循环稳定性。

关键词：金属铁粉磷酸铁锂固相法包覆性能