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锂离子电池硅基负极膨胀机理及改性研究进展

锂离子电池硅基负极膨胀机理及改性研究进展

摘要：锂离子电池凭借能量密度高、自放电率低、无记忆效应等优点在能源领域发展迅猛，其中硅基负极因高理论比容量被认为是继石墨之后最具潜力的负极材料。然而，硅基负极在嵌脱锂过程中严重的体积膨胀导致的电池容量衰减、库仑效率下降等问题仍阻碍其商业化应用。本文综述硅基负极的膨胀机理及改性方面的研究，旨在为解决其用作锂离子电池负极材料时面临的膨胀问题提供理论支撑和实践指导。通过介绍硅基负极的工作原理，深入探讨其膨胀机理，并详细分析了膨胀对硅基负极性能的影响和潜在危害。深入剖析膨胀现象及机理，重点从多维度纳米硅结构、复合物、粘结剂和电解液设计四个关键方面系统阐释了硅基负极的改性研究，并展望了今后的发展方向。
新能源 2026年06月09日
钠离子电池硬碳负极研究进展

钠离子电池硬碳负极研究进展

摘要：锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而，锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来，钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点，成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本，被广泛用作SIB的负极材料。然而，硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展，包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。
新能源 2025年02月12日
碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

摘要： 金属锂具有超高的理论比容量（3860 mAh·g−1）、 较低的还原电位（-3.04 V， 相对标准氢电极）和较低密度（0.534 g·cm−3）， 被认为是有发展前景的下一代电池负极材料。使用金属锂取代传统的石墨负极可大幅提升电池的能量密度。然而， 锂枝晶生长、 库仑效率低、 巨大体积膨胀等问题严重制约了金属锂负极的实际应用。采用具有大比表面积、 多孔结构、 质量轻的三维碳骨架稳定金属锂被认为是优化金属锂负极并推动其实际应用的最有效策略之一。为了实现碳基骨架与金属锂的有效复合， 引入诱导金属锂均匀形核和生长的亲锂位点是必不可少的， 亲锂位点也是推动碳骨架基三维金属锂负极大电流和大容量条件下应用的必要条件。从碳骨架结构以及亲锂位点种类、 作用方面， 总结了碳骨架三维金属锂负极的改性策略及研究进展， 讨论了碳骨架基三维金属锂负极在实际应用中的挑战， 并对未来发展及应用进行了展望。
新能源 2025年05月05日
基于机器学习算法的核电结构材料性能预测

基于机器学习算法的核电结构材料性能预测

摘要：核电作为我国能源的重要组成部分，显示出巨大的发展潜力。随着核电技术的不断提高、完善，各类核电结构材料层出不群，寻找性能优异的新型材料成为影响核电站安全性和经济性的重中之重。同时材料信息学的助力使得研究人员可以高效地得到大量试验与计算数据，基于以上数据通过机器学习算法即可预测材料的性能，为新材料的研发提供新的契机。对机器学习原理及方法进行了概述，基于核电合金结构材料数据库构建了适用于核电结构材料性能预测的机器学习系统，并对该系统进行流程介绍和具体示例演示。最后，结合对核电结构材料性能预测机器学习系统的研究，指出机器学习在材料领域存在的问题和未来研究方向，希望利用机器学习方法加速新材料的研发进程。
新能源 2024年05月05日
碱性电解水制氢非贵金属氧化物阳极研究进展

碱性电解水制氢非贵金属氧化物阳极研究进展

摘要: 碱性电解水制氢是当前最清洁、高效的氢气制取技术之一，其电解过程包含析氢反应和析氧反应。其中，析氧反应为四电子参与过程，动力学缓慢、能量转换效率低，是电解水制氢技术的瓶颈环节，常需要电催化剂提高反应效率。非贵金属氧化物来源丰富、价格低廉、催化活性高，可用于驱动和催化电解水析氧反应，已受到广泛关注。按一元金属氧化物、多元金属氧化物、高熵氧化物分类，总结了非贵金属氧化物电解水阳极材料的研究现状; 概述了电解水阳极材料催化性能的优化策略; 讨论了非贵金属氧化物电解水阳极材料制备方法的原理和特点，并对非贵金属氧化物电解水阳极材料发展提出了建议与展望。
新能源 2026年05月26日
核用钛合金辐照效应的研究现状与展望

核用钛合金辐照效应的研究现状与展望

摘要：钛合金因具有高比强度、低密度、耐腐蚀性、抗氧化性、高温稳定性以及低中子截面等特点，逐渐被用作船舶和空间核动力装置的关键部件。为提高钛合金抗辐照性能，推进钛合金在核工程领域广泛应用，不少研究人员在钛合金辐照效应等关键问题研究上做出了很大努力。本文回顾了钛及钛合金在核领域的发展与辐照效应研究，全面综述了不同粒子辐照（中子、离子等）下，多种先进钛合金中辐照缺陷演变及相互作用机制，还总结了服役条件（温度、应力、辐照）对钛合金的硬度、拉伸、疲劳以及蠕变等力学性能的影响规律。最后，基于目前核用钛合金研究现状，展望了未来钛合金辐照效应的研究方向和改善抗辐照性能的发展趋势。
新能源 2025年02月07日
氢环境脆化损伤机理、影响因素及相关问题探讨

氢环境脆化损伤机理、影响因素及相关问题探讨

摘要：氢能“储运输”装备用金属材料的氢环境脆化损伤一直是材料行业需要重点解决的问题，特别是对于高压储氢装备的长周期安全运行来说，其重要性不言而喻。截至目前，氢环境下材料的脆化损伤机理仍在持续研究中。目前，通过研究氢在材料中的吸附和扩散方式、氢与材料中裂纹萌生和扩展的关系等，初步揭示了不同金属材料的氢脆机理，并通过研究材料种类、氢气压力等因素的影响，提出了氢环境下材料选择的考虑要点。
新能源 2025年04月21日
钠离子电池炭基负极材料研究进展

钠离子电池炭基负极材料研究进展

摘要：钠离子电池是目前新兴的低成本储能技术，被认为是最有可能取代锂离子电池成为大规模储能应用的理想电源之一。在目前所研究的储钠负极材料中，炭基负极原料丰富、成本低廉、可逆容量较大以及倍率性能良好等优点，是目前最具应用前景的储钠负极材料。本文首先简要介绍了钠离子电池概念及其工作原理，随后对石墨、软炭和硬炭材料的储钠行为及国内外研究进展进行了综述，阐明了硬炭材料作为理想的储钠炭负极材料的优势。最后，对上述负极材料的发展前景进行了展望。
新能源 2024年05月05日
锂金属电池用石墨烯涂层改性隔膜

锂金属电池用石墨烯涂层改性隔膜

摘要：通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长，提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极，LiFePO4为正极，石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜，组装成锂电池，通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征，探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明，石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2 C的倍率下，首次放电比容量可以达到168 mAh/g，循环500 次后，放电比容量仍然可以达到154 mAh/g，容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现，石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学，且循环后的锂负极表面均匀平整，未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。
新能源 2026年05月18日
TA2纯钛薄板微流道液压成形工艺研究

TA2纯钛薄板微流道液压成形工艺研究

摘要：双极板是氢燃料电池的重要部件之一，钛作为金属双极板基材有诸多优势，但钛的成形性能差、回弹较为严重，本文以0.1 mm TA2纯钛薄板微流道液压成形为研究对象，通过试验和有限元模拟相结合的方法研究纯钛微结构变形行为，分析工艺参数对微流道成形质量的影响规律，为液压成形钛双极板提供参考。建立了TA2纯钛薄板微流道液压成形的有限元模型，通过与试验件的轮廓及厚度分布验证有限元模型的准确性；研究了液体压力、加载速率和脉动加载对微流道成形的影响。结果表明，微流道液压成形过程中材料应变路径为平面应变，且上圆角位置最容易破裂；加载速率对微流道成形影响不大，随着加载速率的提高，成形深度略有下降，但是变化不大，仅有3%；脉动加载路径能够提高材料的流动变形能力，在均为临界破裂情况下，相比较线性加载路径成形深度有较高的提高，可达232.2μm，提高幅度为23%。
新能源 2025年01月21日