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锂离子电池负极储锂材料的研究进展?

梁初 , 许浩辉 , 梁升 , 夏阳 , 黄辉 , 陶新永 , 甘永平 , 张文魁

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.011.002

储锂材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一,已成为国际上锂离子电池材料研究领域的热点和重点。综述了锂离子电池负极储锂材料的研究进展,但非简单地重复负极储锂材料发展的全部研究。重点关注了三大类负极储锂材料的电化学特性、储锂机理和主要电化学改性途径,并指出了三类负极储锂材料存在的技术问题和今后的研究方向。

关键词: 锂离子电池 , 负极材料 , 储锂 , 循环寿命 , 比容量 , 倍率性能

生物模板法合成锂离子电池电极材料研究进展

夏阳 , 方如意 , 施思 , 梁初 , 张俊 , 黄辉 , 陶新永 , 甘永平 , 张文魁

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.01.022

锂离子电池是一类极具潜力的新型二次化学储能器件,被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具和智能电网等领域.高性能电极材料的设计和合成是获得高能量密度、长循环寿命、高安全性锂离子电池的关键.文章针对锂离子电池电极材料存在制备工艺复杂、结构难以控制、活性物质利用率低、循环稳定性和倍率性能差等问题,从生物资源高效利用角度出发,结合生物材料尺寸均匀、形态多变、结构精密、环境友好等优点,综述了生物模板法合成锂离子电池电极材料的研究进展,并对该领域的发展方向进行了展望.

关键词: 锂离子电池 , 正极材料 , 负极材料 , 电极材料 , 生物模板

硅负极材料的储锂机理与电化学改性进展

梁初 , 周罗挺 , 夏阳 , 黄辉 , 陶新永 , 甘永平 , 张文魁

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.08.007

硅作为锂离子电池负极材料具有极高的比容量,被认为是最有应用潜力的下一代锂离子电池负极候选材料.本文系统总结了硅负极材料的电化学储锂特性和储锂机理,分析了硅负极材料存在的主要问题及原因.针对存在的问题,从嵌脱锂过程硅材料粉化调控、稳定固体电解质界面膜(SEI膜)的构建和硅材料导电性调变3方面对硅负极材料的电化学改性进展进行了评述,并指出了硅负极储锂材料今后的研究方向.

关键词: 硅负极材料 , 储锂机理 , 粉化调控 , 稳定SEI膜 , 导电性

稀土氢化物的晶体结构及其可转换光学特性

张文魁 , 王云刚 , 杨晓光 , 黄辉 , 马淳安

稀有金属材料与工程

稀土氢化物薄膜的可转换光学特性近年来才被发现,采用气态吸放氢或电化学充放电方法,可使稀土薄膜的光学特性产生可逆变换.本文介绍了稀土氢化物的晶体结构和热力学特性,对稀土氢化物薄膜的可转换光学特性及其研究进展进行了概述,并分析了稀土薄膜光学特性变化的原因.

关键词: 稀土 , 氢化物薄膜 , 可转换光学特性 , 晶体结构

Zr-Mn-V-Ni储氢电极合金中的Zr-Ni相形成及其晶体结构研究

张文魁 , 马淳安 , 黄辉 , 杨晓光 , 涂江平 , 雷永泉

稀有金属材料与工程

Zr(Mn0.45-xNi0.55Vx)2 (x=0.05 ~0.40)Laves相储氢合金中的Zr-Ni相类型主要有ZrNi和Zr9Ni11相.Zr9Ni11相在整个研究的成分范围内出现,而ZrNi相仅在x=0.20~0.40范围内出现.Zr9Ni11相的含量与合金中的Mn、V含量关系不大,而ZrNi相的含量随合金中的Mn、V含量变化呈增加趋势.Zr9Ni11和ZrNi相的晶格常数随合金中的Mn、V含量变化而出现波动.Zr9Ni11相为长程有序结构,有序堆垛方向为[100]和[010],同时Zr9Nii1相基本上被包围在C15相中间,并与C15相存在一定取向关系,Zr9Ni11相的<111>晶向与C15相的<110>晶向基本平行,两者的差值在2°~3°之间.

关键词: Laves相储氢合金:Zr-Ni相 , Rietveld拟合 , 晶体结构

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

张文魁 , 马淳安 , 黄辉 , 杨晓光 , 雷永泉 , 王启东

中国有色金属学报

研究了Ni、v、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响.结果表明,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代,将引起ZrMn2基合金相组成的变化.采用Ni取代Mn后,ZrMn2合金的主相结构转变为C15型Laves相,表明Ni为C15相稳定元素.对Zr-Mn-Ni三元合金,V为C14相稳定元素,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素.取代量较少时,Cr为C15相稳定元素,取代量增加时,C15相稳定作用减弱.Ti元素为C14相稳定元素,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相.合金化元素对ZrMn2合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关.

关键词: Laves相 , 贮氢合金 , 相组成 , ZrMn2基

TiO2光电催化制氢基本原理及其影响因素

张博 , 张文魁 , 王改田 , 涂江平

钛工业进展 doi:10.3969/j.issn.1009-9964.2004.06.002

概述TiO2半导体光电催化分解水制氢基本原理,着重介绍平带电位的影响和nO2薄膜的性能,并概括了施加外加偏置电压的方法;概述了常见的半导体修饰方法的基本原理.最后指出光电催化制氢尚待解决的一些基本问题并展望了光电催化制氢的应用前景.

关键词: 光电催化 , 平带电位 , 二氧化钛 , 氢气

具有可转换光学特性的稀土薄膜

余厉阳 , 杨晓光 , 张文魁 , 王云刚

功能材料

具有可转换光学特性的稀土薄膜是一类新型的光学薄膜,采用气态吸放氢或电化学充放电方法,可以使稀土薄膜的光学特性发生可逆变换.由于其潜在的应用前景,这类薄膜正越来越受到人们的重视.本文介绍了稀土光学薄膜的可转换光学性能、影响光学特性的因素以及光学特性变化的机理,并对外延稀土膜和稀土合金膜的有关性能进行了介绍.

关键词: 稀土薄膜 , 光学特性 , 外延生长 , 电致变色

电解液对TiO_2薄膜电极光电化学性能的影响

王春涛 , 张文魁 , 蒋磊 , 石德苏

材料科学与工程学报

本文先用直流磁控溅射法分别在ITO导电玻璃基底上沉积TiO2和TiN二种纳米薄膜,再在500℃的马弗炉氧化性气氛下进行退火处理,制得TiO2/ITO和TiO2-xNx/ITO薄膜电极。样品的结构和成分用XRD和XPS进行表征。然后分别采用pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液和1M KOH水溶液作为电解液,在三电极体系中用线性扫描伏安法(LSV)和电流时间曲线(i-t)法测定二种薄膜电极在光照和暗态下的光电化学性能。研究结果表明:以1M KOH水溶液作为电解液比pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液作为电解液更有利于样品发挥其光催化活性;同时,TiO2-xNx/ITO薄膜电极比TiO2/ITO具有更好的光电化学性能。

关键词: 电解液 , 磁控溅射 , TiO2薄膜电极 , 光电化学性能

TiNi合金表面TiO2薄膜的制备及光充电性能

黄辉 , 张文魁 , 甘永平 , 梁志宏

稀有金属材料与工程

采用热氧化方法在TiNi合金表面制备了TiO2薄膜,并考察了TiO2/TiNi电极在KOH溶液中的光电化学性能.结果表明,TiNi贮氢合金表面形成的TiO2薄膜为金红石型,结晶度随氧化温度升高逐渐增大;TiO2薄膜结构、光电流和界面阻抗之间存在良好的相关性,700℃制备的TiO2薄膜光响应电流最大,电极阻抗谱与镍氢电池体系合金负极阻抗特征相似,高频区半圆对应于吸附氢的形成,而低频区Warburg线性关系则反映了氢在电极中的固态扩散过程;在光照射下具有特殊的光充电贮氢性能,放电容量从暗态时的5 mAh/g提高至光照时的15 mAh/g,对光充电反应机理作了初步分析.

关键词: TiO2薄膜 , 光电化学 , 光充电性能 , TiNi贮氢合金 , 热氧化

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