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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

Ge/Sn合金化对CsPbBr_(3)钙钛矿热载流子弛豫影响的非绝热分子动力学研究

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物理学报 2024年第2期73卷 310-316页

作者：王斐杨振清夏雨虹刘畅林春丹中国石油大学(北京)理学院能源交叉学科基础研究中心油气光学检测技术北京市重点实验室北京102249

铯基全无机钙钛矿CsPbBr_(3)具有良好的热稳定性,在应用中表现出优越的发光特性,是近年来光电领域的明星材料.CsPbBr_(3)界面的光生载流子过程与其光电性能密切相关.本文采用非绝热分子动力学方法结合含时密度泛函理论,对CsPbBr_(3)及... 详细信息

铯基全无机钙钛矿CsPbBr_(3)具有良好的热稳定性,在应用中表现出优越的发光特性,是近年来光电领域的明星材料.CsPbBr_(3)界面的光生载流子过程与其光电性能密切相关.本文采用非绝热分子动力学方法结合含时密度泛函理论,对CsPbBr_(3)及其合金化结构的激发态动力学过程进行了系统研究.研究结果表明,Sn/Ge合金化能够有效缩短退相干时间,减缓电子-空穴复合.CsPb_(0.75)Ge_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长至1.6倍,而CsPb_(0.5)Ge_(0.25)Sn_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长为原始体系的4.2倍.证明了B位(钙钛矿结构ABX_(3)中的B位)金属阳离子的双原子合金化对CsPbBr_(3)的非辐射电子-空穴复合具有很强的影响.本研究提供了一种能够有效延长钙钛矿载流子寿命,合理优化太阳能电池性能的合金化方案,为未来钙钛矿太阳能电池材料的设计提供了思路.

关键词： CsPbBr_(3) 非绝热分子动力学合金化非辐射电子-空穴复合

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金属材料激光微焊接研究进展

中国激光 2024年

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

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... 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，成为金属材料微焊接的重要技术手段。本文对金属材料激光微焊接技术展开探讨，明确了其内涵，阐明了微尺度效应的影响，并介绍了激光微焊接常见缺陷及其质量控制方法、同种金属材料以及异种金属材料激光微焊接的重要应用前景。最后，总结展望了金属材料激光微焊接技术存在的问题以及未来的发展方向。

关键词：金属箔材激光微焊接尺度效应工艺参数应用

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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 68-84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

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... 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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退役动力电池中磷酸铁锂的回收再生研究进展

稀有金属 2022年第2期46卷 254-264页

作者：柏祥涛胡易琛庄卫东国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

随着新能源汽车产业的持续发展,动力电池将会逐步达到寿命周期而退役,首先退役的主要是早期投入市场的磷酸铁锂电池。对磷酸铁锂正极材料的回收可分为资源化回收和再生回收两种,围绕这两个方向科学家开展了大量的研究。本文首先对Li,Fe... 详细信息

随着新能源汽车产业的持续发展,动力电池将会逐步达到寿命周期而退役,首先退役的主要是早期投入市场的磷酸铁锂电池。对磷酸铁锂正极材料的回收可分为资源化回收和再生回收两种,围绕这两个方向科学家开展了大量的研究。本文首先对Li,Fe的资源化回收进行总结,从回收体系对回收效率影响的角度对文献进行分析,并指出了资源化回收存在的不足。研究显示,磷酸铁锂晶体结构十分稳定,通过简单热处理即能修复其失效结构。因此,本文对磷酸铁锂材料的修复再生技术研究进展进行了详细总结,主要从直接再生、补锂再生、提纯得到磷酸铁后再生等方面进行分析,介绍了各项技术的最新研究进展。此外,本文还介绍了一些新型回收技术,如无毒无害溶剂的使用、混合正极的选择性剥离、生物回收技术等。通过以上对磷酸铁锂材料回收和再生研究进展的系统总结,对退役磷酸铁锂电池回收的未来发展方向做出展望。

关键词：退役动力电池磷酸铁锂再生

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固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展

材料工程 2022年第11期50卷 46-62页

作者：张安邦汪晨阳赵尚骞常增花王建涛有研科技集团有限公司国家动力电池创新中心北京100088 国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防... 详细信息

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。

关键词：固态电池正极/电解质界面化学稳定性电化学稳定性界面改性

锂离子电池用多孔电极结构设计及制备技术进展

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材料工程 2022年第1期50卷 67-79页

作者：汪晨阳张安邦常增花吴帅锦刘智庞静有研科技集团有限公司国家动力电池创新中心北京100088 国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088

随着人们对锂离子电池需求的日益增加,高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度,除此以外,孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定... 详细信息

随着人们对锂离子电池需求的日益增加,高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度,除此以外,孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定电极及电池性能的关键因素。通过优化电极结构设计提升高比能电池的性能逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了锂离子电池多孔电极结构设计优化的研究进展,总结了多孔电极结构设计要素及制备方法,最后对电极结构设计优化以及推动新型制备技术的规模化应用在高比能锂离子电池领域的未来发展前景进行展望。

关键词：锂离子电池电极结构孔隙率曲折度

3Ah高镍/硅氧碳软包电池循环容量衰减分析

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材料工程 2022年第10期50卷 93-101页

作者：刘智马天翼汪晨阳李翔常增花庞静云凤玲有研科技集团有限公司国家动力电池创新中心北京100088 国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088 中国汽车技术研究中心有限公司北京100088

随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容... 详细信息

随着电动汽车的发展,对电池能量密度提出了更高的要求,具有高能量密度的高镍/硅氧碳软包电池成为长续航电动汽车的首选,但是高镍/硅氧碳电池在实际使用中存在容量快速衰减的问题。采用无损电化学分析和事后拆解分析对循环过程中电池容量和内阻的变化进行检测,通过对比电池循环前后正负极结构、材料形貌和表面成分的变化,揭示高镍/硅氧碳电池循环失效机制。结果表明:电池容量衰减呈现平稳期、快速衰减期和急速衰减期3个阶段。循环后电池极化更加严重,电池极化内阻、负极表面膜阻抗和电荷转移阻抗明显增加。通过微分曲线分析结合拆解分析发现,高镍正极材料衰减较少,硅氧碳负极材料衰减和活性锂离子损失较多。硅氧颗粒膨胀开裂,负极活性物质损失,负极表面膜连续生长消耗过多的活性锂为电池容量快速衰减的主要原因。

关键词：高镍/硅氧碳电池容量衰减极化事后拆解分析

化成制度对富锂锰基/硅碳体系电池产气及电化学性能影响

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材料工程 2022年第5期50卷 112-121页

作者：史晓岩马磊磊常增花王建涛有研科技集团有限公司国家动力电池创新中心北京100088 国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088

针对富锂锰基正极材料独特的首周充电特性,设计了一种脉冲化成制度,通过优化化成制度减少富锂锰基/硅碳体系电池化成过程中的产气量,提高电池的循环电化学性能。通过GC-MS,SEM,XPS和电化学测试表明,对比传统的化成制度,采用脉冲化成制... 详细信息

针对富锂锰基正极材料独特的首周充电特性,设计了一种脉冲化成制度,通过优化化成制度减少富锂锰基/硅碳体系电池化成过程中的产气量,提高电池的循环电化学性能。通过GC-MS,SEM,XPS和电化学测试表明,对比传统的化成制度,采用脉冲化成制度后电池的产气量降低了37%左右。此外,脉冲化成制度能在正、负极活性物质表面形成一层致密的膜结构,同时可以缓解化成过程中电芯结构的应力,稳定电极结构。脉冲化成制度还可以有效地节省化成时间,将时间从102.6 h缩短至81.5 h。提升了长循环过程中的电化学稳定性,500周次循环后,容量保持率和中值电压均得到了显著的提升。

关键词：富锂锰基正极材料化成制度产气电化学性能锂离子电池