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高性能全固态电池Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x)电解质中氯含量的优化

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中国有色金属学报 2024年第9期34卷 3076-3091页

作者：朱骏昌刘汉周胡雅琪林园园吴壮志卢洋张宗良刘芳洋中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学先进电池材料教育部工程研究中心长沙410083 中南大学增值冶金湖南省重点实验室长沙410083 中南大学国家能源金属资源与新材料重点实验室长沙410083

在全固态电池快速发展的背景下,硫银锗矿型电解质Li_(6)PS_(5)Cl因其高离子导率、加工性能好等特点备受瞩目。电解质中的氯取代显著影响其离子电导率和稳定性等特性,但调节氯含量对界面影响的研究仍有待完善。本文采用固相烧结法制备了x... 详细信息

在全固态电池快速发展的背景下,硫银锗矿型电解质Li_(6)PS_(5)Cl因其高离子导率、加工性能好等特点备受瞩目。电解质中的氯取代显著影响其离子电导率和稳定性等特性,但调节氯含量对界面影响的研究仍有待完善。本文采用固相烧结法制备了x=1.0~1.5的Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x)电解质,评估氯含量(x=1.0~1.5所对应的氯摩尔分数分别为25%~37.5%)对其理化性质的影响。此外,基于电解质在电池不同部件中的性能表现,结合X光电子能谱与阻抗弛豫时间分布等,系统评估氯含量对界面与性能的影响。Li_(5.7)PS_(4.7)Cl_(1.3)材料在正极中展现出优秀的倍率性能;而对于电解质层,高氯含量材料Li_(5.5)PS_(4.5)Cl_(1.5)将导致正、负极界面劣化,降低循环性能。通过调控氯含量,可平衡离子电导与界面反应,从而提升综合性能。所组装的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)@Li_(5.7)PS_(4.7)Cl_(1.3)|Li_(6)PS_(5)Cl|LiIn电池,在20 mg/cm^(2)载量、0.5C倍率循环300圈后仍有132.8 mA·h/g的比容量。

关键词：硫化物固态电解质 Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x) 全固态电池氯取代弛豫时间分布

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有序TiO_2纳米管阵列膜材料的研究进展

稀有金属材料与工程 2009年第10期38卷 1876-1880页

作者：张文彦奚正平李广忠李亚宁张健汤慧萍中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016

综述了近年来有序TiO2纳米管阵列薄膜的制备、性质及其在能源、环境、生物组织工程等领域应用的研究进展。

关键词：钛阳极氧化 TiO2 纳米管阵列

大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜及其光伏应用研究进展

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无机材料学报 2024年第5期39卷 457-466页

作者：张慧许志鹏朱从潭郭学益杨英中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学有色金属资源循环利用湖南省重点实验室长沙410083

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(80... 详细信息

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency,PCE)高的巨大优势,显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究,钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)的实验室器件(800 cm^(2))的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs面积扩大,PCE急剧下降,这主要是因为制备方法的局限性,难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中,目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法,但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手,介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后,对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs的制备技术和应用进行了展望,旨在对高性能的大面积PSCs研究提供有益参考。

关键词：钙钛矿薄膜钙钛矿太阳能电池大面积成膜控制综述

Combined effect of isothermal annealing and pre-compression on mechanical properties of Cu_(36)Zr_(48)Al_8Ag_8 bulk metallic glass

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2016年第6期26卷 1620-1628页

作者：顾及张立鑫王依涵倪颂郭胜锋宋旼中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 西南大学材料与能源学院重庆400715

The combined effects of isothermal annealing and pre-compression on the mechanical properties of Cu36Zr48Al8Ag8 bulk metallic glass （BMG） were investigated. The as-cast specimens were first annealed at 743 K for 10 min, and then pre-compressed under 800 MPa for 1, 3, 5 and 10 h, respectively. The results indicated that annealing resulted in the formation of nanocrystals with a diameter of -10 nm in the amorphous matrix and a drastic decrease of the free volume, leading to complete loss of the plasticity of the BMG. Applying pre-compression under a stress of 800 MPa for a proper duration （5 h） resumed part of the lost free volume in the BMG matrix and therefore partially recovered the plasticity. A very long period of pre-compression （10 h） decreased the free volume again, which was caused by the excessive crystal growth.

关键词： bulk metallic glasses annealing pre-compression free volume nanocrystal

MAX及其衍生MXene相碳化物的热电性能及展望

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物理学报 2021年第20期70卷 206-221页

作者：刘超杨岳洋南策文林元华清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 中南大学轻质高强结构材料国家级重点实验室长沙410083

热电材料无需提供其他能量就能直接实现热能和电能的相互转换,是一种新型能源材料,然而当前热电材料的发展现状严重制约了热电器件的工程化应用,提高现有热电材料的热电性能或研发具有优异性能的新型热电材料是热电领域永恒的研究主题.... 详细信息

热电材料无需提供其他能量就能直接实现热能和电能的相互转换,是一种新型能源材料,然而当前热电材料的发展现状严重制约了热电器件的工程化应用,提高现有热电材料的热电性能或研发具有优异性能的新型热电材料是热电领域永恒的研究主题.近年来,MAX及其衍生MXene相材料由于特有的结构性能而逐渐进入了科研工作者的视线,MAX相的晶体结构由Mn+1Xn结构单元与A元素单原子面交替堆垛排列而成,MAX中A层原子被刻蚀之后可以制备得到对应的衍生二维MXene相,MAX及其衍生MXene相陶瓷兼具金属和陶瓷的特性,具有良好的导热导电性能,有望成为一种非常有前景的热电材料.本文简要综述了近年来MAX相及其衍生MXene相材料的制备技术和热电性能的发展现状,并针对MAX及其衍生MXene相材料的特性提出了一些改善热电性能的可行性方案,据此展望了MAX相以及MXene材料在未来的发展方向和前景.

关键词：热电材料 MAX MXene 综述

低温制备SnO_(2)电子传输层用于钙钛矿太阳能电池

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物理学报 2022年第11期71卷 390-400页

作者：罗媛朱从潭马书鹏朱刘郭学益杨英中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学有色金属资源循环利用湖南省重点实验室长沙410083 中南大学有色金属资源循环利用国家地方联合工程中心长沙410083 广东省高性能薄膜太阳能材料企业重点实验室清远511517 清远先导材料有限公司清远511517

SnO_(2)具有光稳定性优异、可低温溶液制备等优点被视为电子传输层的优异材料之一,广泛应用于高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池.本文在低温(150℃)下采用旋涂工艺制备SnO_(2)电子传输层,探究了SnO_(2)前驱体溶液不同浓度(SnO_(2)... 详细信息

SnO_(2)具有光稳定性优异、可低温溶液制备等优点被视为电子传输层的优异材料之一,广泛应用于高效稳定的平面异质结钙钛矿太阳能电池.本文在低温(150℃)下采用旋涂工艺制备SnO_(2)电子传输层,探究了SnO_(2)前驱体溶液不同浓度(SnO_(2)质量分数为2.5%—10.0%)下制备的SnO_(2)电子传输层对钙钛矿太阳能电池性能的影响.通过对SnO_(2)薄膜进行扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱和透射光谱分析,发现基底的覆盖率、透光率和SnO_(2)薄膜的带隙随SnO_(2)前驱液浓度的增加而增大;通过对SnO_(2)/钙钛矿(MAPbI_(3))薄膜进行SEM、UV-Vis、X-射线衍射(XRD)、稳态光致发光(PL)光谱分析,发现SnO_(2)胶体分散液浓度为7.5%制备的SnO_(2)层上沉积的MAPbI_(3)的粒径最大,结晶度最好,具有更有效的电荷提取和传输能力;通过对钙钛矿太阳能电池进行电化学交流阻抗(EIS)、外量子效率(EQE)分析,发现质量分数为7.5%制备的器件具有最小的传输电阻和最佳的光电转换能力,且获得了15.82%的光电转换效率,在环境空气湿度(25±5)℃,RH>70%,无封装的条件下储存600 h后仍保持初始效率的92%.同时,采用浓度优化后的SnO_(2)前驱液制备了柔性器件,获得了13.12%的光电转换效率,且在(30±5)℃,RH>70%的空气环境下储存84天后仍保持初始效率的48%,在弯曲循环1000次(弯曲半径为3 mm)后,仍保留了初始效率的78%.这为提高柔性钙钛矿太阳能电池性能奠定了基础.

关键词： SnO_(2) 钙钛矿太阳能电池低温制备稳定性

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冲击载荷作用下硬岩层裂破坏的理论和试验研究

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岩石力学与工程学报 2011年第6期30卷 1081-1088页

作者：李夕兵陶明宫凤强殷志强杜坤中南大学资源与安全工程学院中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室

理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性,推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明:岩石试件在... 详细信息

理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性,推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明:岩石试件在半正弦入射加载波形情况下,首先如理论推导结果一样只产生了一层层裂破坏,但是随着时间的推移,岩石试件后续又产生了多层层裂;高速摄影仪和动态应变仪所采集到的分析结果均表明后续产生的层裂是由于入射加载过程中已经对岩石试件产生了损伤,以致在很弱的残余反射波作用下继续产生破坏而出现多层层裂。因此,研究岩石等脆性材料的层裂破坏规律,不但要根据最大拉应力瞬间断裂准则分析入射加载波和反射卸载波相互作用所产生的破坏效应,而且要考虑损伤对材料的影响。理论分析和试验方法对研究岩石的层裂破坏及其他相关特性具有一定的指导意义。

关键词：岩石力学硬岩层裂霍普金森压杆高速摄影机损伤

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铷及含铷材料的性能与应用研究进展

中国有色金属学报 2017年第2期27卷 272-281页

作者：谭彦妮刘咏中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

铷(Rb)是一种活泼的碱金属,过去由于铷的特性及成本原因,铷及其化合物的制备技术、应用领域均受到极大限制。随着我国铷矿的不断发掘和铷提取技术的进步,铷资源的开发与利用越来越受到人们的关注。综述铷的基本物理性能、铷二元合金与... 详细信息

铷(Rb)是一种活泼的碱金属,过去由于铷的特性及成本原因,铷及其化合物的制备技术、应用领域均受到极大限制。随着我国铷矿的不断发掘和铷提取技术的进步,铷资源的开发与利用越来越受到人们的关注。综述铷的基本物理性能、铷二元合金与铷化合物的基本晶体学参数以及含铷材料的最新应用及研究进展,包括在能源、非线性光学晶体、催化、医药、焊料、特种玻璃和铁磁材料等方面的应用进展,并对铷今后的发展方向进行展望。

关键词：铷晶体结构非线性光学晶体催化医药

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纳米储氢合金

化学进展 2013年第7期25卷 1122-1130页

作者：李雪张伊放齐卫宏曹晓武王渊李浩华中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 教育部有色金属材料科学与工程重点实验室长沙410083

作为一种新型的清洁能源,氢能在日益严峻的能源危机中越来越重要。纳米储氢合金因其优异的性能,被认为是下一代重要的储氢材料。本文介绍了储氢合金的原理、储氢合金的动力学和热力学以及各种储氢材料性能。基于储氢合金的最新研究进展... 详细信息

作为一种新型的清洁能源,氢能在日益严峻的能源危机中越来越重要。纳米储氢合金因其优异的性能,被认为是下一代重要的储氢材料。本文介绍了储氢合金的原理、储氢合金的动力学和热力学以及各种储氢材料性能。基于储氢合金的最新研究进展,本文综述了提高纳米合金储氢性能的措施、纳米储氢合金的制备方法及其优缺点,进一步探讨了影响纳米合金储氢性能的因素,对储氢合金的进一步发展进行了展望。

关键词：氢能储氢材料纳米合金