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锂离子电池用Si/针状焦复合负极材料的改性及其电化学性能

叶冉 , 成果 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 梁晓怿 , 乔文明 , 凌立成

材料科学与工程学报

以石墨化针状焦为原料,采用机械球磨和化学气相沉积法(CVD)制得碳/Si/针状焦复合负极材料.结合XRD、SEM分析手段和电化学特征,研究发现:当石墨化针状焦复合20%的纳米Si后,其首次放电容量高达1110mAh/g,但25次循环后放电容量衰减为200mAh/g;采用CVD方法,在Si/针状焦复合材料的表面沉积厚度为6~8nm的碳后,其首次库伦效率为81%,25次循环后放电容量仍能稳定在860mAh/g,且循环效率接近99%.

关键词: 锂离子电池 , 针状焦 , 纳米Si , 化学气相沉积

针状焦和沥青焦用作锂离子电池负极材料的电极性能

牛鹏星 , 王艳莉 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 刘小军 , 凌立成

材料科学与工程学报

研究了针状焦、沥青焦原料的物化性质对其石墨化样品的微结构及其用作锂离子电池负极材料电极性能的影响机制.研究结果表明:(1)因针状焦在制备过程中存在沥青的净化以及中间相的形成、融并和有序排列过程,导致在相同石墨化条件下,针状焦比沥青焦更易于石墨化;(2)经2800℃石墨化处理后,针状焦的(d002、La、Lc值分别为0.3373nm、56.05nm、27.11nm,而石墨化沥青焦的La、Lc仅为石墨化针状焦的53.4%;(3)石墨化针状焦经反复充放电40次后,其嵌锂容量能稳定在301mAh/g,而石墨化沥青焦却只有240mAh/g.

关键词: 针状焦 , 沥青焦 , 负极材料 , 锂离子电池

锂离子电池负极材料用针状焦的石墨化机理及其储锂行为

王邓军 , 王艳莉 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 乔文明 , 凌立成

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00619

通过考察煤系针状焦在700~2800℃热处理过程中石墨微晶结构的变化规律及其电化学性能, 并结合TG-DTG、XRD、SEM、XPS表征方法以及充放电、循环伏安曲线特征, 分析了针状焦的石墨化机理及其储锂机制. 研究结果表明, 随热处理温度的升高, 针状焦的类石墨微晶在不断长大的同时, 还存在微晶在径/轴向的排列、石墨层间位错线的消失、晶界间C-C六圆环的形成、晶界的消失以及石墨层“褶皱”的平面化等复杂过程, 且每个过程的驱动力不同. 针状焦经过2800℃石墨化后, 可获得较低的Li+充放电电位和稳定的充放电平台, 且反复充放电40次后的有效嵌锂容量为305mAh/g.

关键词: 针状焦 , anode material , lithium ion battery , graphitization

锂离子电池负极材料用针状焦的石墨化机理及其储锂行为

王邓军 , 王艳莉 , 詹亮 , 张秀云 , 刘春法 , 乔文明 , 凌立成

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00619

通过考察煤系针状焦在700~2800℃热处理过程中石墨微晶结构的变化规律及其电化学性能,并结合TG-DTG、XRD、SEM、XPS表征方法以及充放电、循环伏安曲线特征,分析了针状焦的石墨化机理及其储锂机制.研究结果表明,随热处理温度的升高,针状焦的类石墨微晶在不断长大的同时,还存在微晶在径/轴向的排列、石墨层间位错线的消失、晶界间C-C六圆环的形成、晶界的消失以及石墨层"褶皱"的平面化等复杂过程,且每个过程的驱动力不同.针状焦经过2800℃石墨化后,可获得较低的Li+充放电电位和稳定的充放电平台,且反复充放电40次后的有效嵌锂容量为305mAh/g.

关键词: 针状焦 , 负极材料 , 锂离子电池 , 石墨化

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金时效沉淀相分析

侯小虎 , 白朴存 , 张秀云 , 董太尚 , 崔晓明 , 王娜

稀有金属材料与工程

利用喷射成形技术制备了超高强Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金.随后对试验合金进行热挤压,758 K固溶2 h和393 K时效20 h,利用透射电子显微镜(TEM)对时效后的合金进行形貌、选区电子衍射、高分辨像观察,得到各种沉淀相形貌和析出相与基体的位相关系.经过标定后确定,时效后的合金中存在3种纳米级沉淀相:η′相、GP(II)区、L12-Al3Zr,GP(II)区和Al3Zr与基体共格结合.

关键词: 喷射成形 , 超高强铝合金 , 沉淀相

ECAP对纯铝拉伸性能和断裂行为影响的研究

王金锋 , 白朴存 , 张秀云 , 侯小虎 , 任永岗

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.03.007

利用等通道转角挤压(ECAP)对纯铝进行了连续的挤压,结合位错及断口形貌,分析了位错强化及断裂机制.结果表明, 剪切变形使位错滑移,晶粒细化,挤压4道次后材料屈服强度、抗拉强度分别较初始态提高了38.5%和24.0%,断裂机制呈现典型的沿晶断裂特征.

关键词: 等通道转角挤压(ECAP) , 位错 , 断裂机制

喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金的组织及力学性能研究

苑彩平 , 白朴存 , 张秀云 , 张建军 , 郭胜利

稀有金属材料与工程

利用喷射成形技术制备了高Zn含量的Al-Zn-Mg-Cu铝合金,合金经挤压后,对其进行固溶时效处理并进行力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa,屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%;利用TEM、SEM对拉断后的试样进行显微组织结构与断口形貌的观察和分析发现:合金组织为细小的等轴晶,大小为2~3 μm,沉淀析出相为GP(Ⅱ)区及少量的η'相、η相;Zn元素的偏聚析出,引起明显的晶格畸变;断口形貌主要为沿晶断裂.

关键词: 喷射成形 , Al-Zn-Mg-Cu , TEM , 沿晶断裂

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金热处理工艺与力学性能

侯小虎 , 张秀云 , 白朴存 , 陈伟

稀有金属材料与工程

利用喷射成形技术制备了超高强Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金.对合金进行热挤压,在不同固溶温度和时间下对挤压合金进行固溶处理,并进行力学性能测试.结果表明,挤压态合金存在着大量的第二相颗粒,为MgZn2相和富铜相,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒.合金进行T6热处理后,抗拉强度为749.6 MPa,延伸率为10.9%,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为穿晶断裂.

关键词: 喷射沉积 , Al12Zn2.4Mg1.1Cu合金 , 显微组织 , 穿晶断裂

喷射沉积制备Al-Zn-Mg-Cu合金大型坯组织性能的研究

白朴存 , 苑彩平 , 张秀云 , 陈伟

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.01.003

利用Ospray公司的喷射沉积设备制备了Al11.3Zn2.4Mg1.1Cu合金,合金挤压成棒材后,经过固溶和时效处理,用万能材料实验机对其进行了力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa、屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%.透射电镜和扫描电镜对拉伸试样微观组织的研究结果表明,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒,合金的强化方式为纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为沿晶断裂.

关键词: 喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu合金 , 微观组织 , 沉淀强化 , 固溶强化

喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金组织与力学性能研究

董太尚 , 白朴存 , 侯小虎 , 张秀云 , 陈伟

稀有金属材料与工程

利用XRD、OM、SEM、TEM研究了喷射沉积Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金挤压态的显微组织和合金的力学性能.结果表明:喷射沉积挤压态镁合金主要包含基体a-Mg和Al2Ca相,基体组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为3 μm Al2Ca颗粒主要沿镁基体晶界分布,颗粒尺寸在1.0 μm左右,并在A12Ca相中存在孪晶结构;合金的σb、σ0.2、δ分别为450、325 MPa,5%.在拉伸断口上存在大量石块状的Al2Ca相,表明合金的断裂方式为沿晶断裂:与经热挤压的铸造AZ91镁合金对比,该合金强度明显提高,但合金塑性降低;合金强度的提高主要来源于合金的细晶强化和Al、Zn对合金的固溶强化,而伸长率降低是由于合金中存在的大量AJ2Ca颗粒是沿镁基体晶界分布,导致合金的塑性降低.

关键词: Mg-12.55Al-3.33Zn-0.58Ca-1.0Nd合金 , 喷射沉积 , 显微组织 , 力学性能

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