摘要：多硫化物(LiPSs)的穿梭效应和迟缓的氧化还原动力学严重阻碍了锂硫电池的发展。鉴于此,本工作制备了一种负载于掺氮多孔碳(NPC)基体上的超细α-MoC纳米晶材料MoC/NPC,并通过调控碳源和钼源比例优化了碳对MoC纳米晶的限域作用。适当的MoC纳米晶尺寸和NPC含量的MoC/NPC对LiPSs具有最强的吸附作用并能够充分暴露亲硫反应活性位点,从而在有效抑制穿梭效应的同时加速Li2 S沉积形核的反应动力学。最优产物MoC/NPC-12(碳源与钼源的质量比为12)用作硫载体且负载量约1.2 mg·cm^(-2)时,表现出良好的倍率性能(4C,634.4 mAh·g^(-1))、高放电比容量(0.2C,1203.9 mAh·g^(-1))以及优异的循环稳定性(1C倍率下循环400次的每圈容量衰减率仅为0.093%)。当硫负载量增加到3.8 mg·cm^(-2)时,MoC/NPC-12@S的初始放电面容量为4.7 mAh·cm^(-2)。本工作为锂硫电池催化剂载体材料的合理设计和优化提供了参考。

摘要：环境污染与温室效应的日益严重促进了清洁二次能源的发展与利用。具有高能量密度、环境友好等特性的锂离子电池成为最佳的储能载体。但当温度低于0℃时,传统石墨负极难嵌锂,电池性能急剧恶化,且低温充电时易析锂引发安全问题。为了满足锂离子电池的低温应用需求,通过改变电解液成分使其熔点降低,并调节SEI成分与去溶剂化过程,能够降低电荷转移阻抗,但石墨负极的本质属性使其低温应用受到限制。为从根源上解决锂离子电池低温性能差的问题,需要寻找具有适中工作电位、高离子扩散能力、高容量的新型负极材料替代传统石墨负极。嵌入式负极材料中,钛酸锂和二氧化钛具有较好的低温与倍率性能,但能量密度较低,应用范围受到限制,研究重点在于进一步挖掘其低温高倍率能力,使其应用在较为恶劣的服役环境中。合金的嵌锂反应在低温下较易进行,并且能够提供较高容量,其是极具潜力的锂离子电池低温负极材料,可以通过复合结构设计与表面改性提升其低温性能与循环寿命。基于转化反应的负极材料通常具有较高的赝电容效应,较快的表面反应受温度的影响较小,能够在低温下实现快速的充放电,通过纳米结构设计等方法能够进一步增强材料的赝电容效应。尽管Na、K、Mg等新型金属离子电池能量密度较低,但资源丰富,并且本征低温性能优于锂离子电池,在寻找与之适配的负极材料后有望成为重要的低温储能器件。本文根据金属离子在负极材料中的存储方式来分类,综述了低温锂离子电池以及新型金属离子电池负极材料的研究进展,并展望了低温负极材料的发展趋势。

摘要：直接将活性物质沉积于集流体上形成的薄膜负极材料对电极性能的改善和新材料体系的探索,以及薄膜锂离子微电池的应用研究具有重要的意义.本文对近十几年来锂离子电池薄膜负极材料的研究进展作了回顾与评述,结合本实验室的研究工作,着重总结了具有高能量密度的Si,Sn基合金及其氧化物,以及各类过渡金属氧化物薄膜负极的制备方法、微观结构设计和性能改善等方面的研究进展.对于纯Si薄膜负极,设计纳米晶、非晶以及微纳结构的膜层可有效改善电极的结构稳定性和循环性能;合金化与成分调控可明显提升Si基和Sn基合金薄膜负极的导电性和循环稳定性,但非活性金属组元的添加降低了合金薄膜电极的可逆容量;纳米复合结构Sn基氧化物薄膜负极具有良好的循环稳定性,但存在的首次不可逆容量大的问题有待解决;大部分纳米结构过渡金属氧化物薄膜可同时具备高容量和良好的循环性能,但其较高的嵌锂/脱锂电位会降低电池体系的能量密度.最后,本文特别指出,高能量密度薄膜负极的实用化仍面临挑战,提高薄膜锂离子电池性能必须不断探索新型电极材料体系、高电导率固态电解质及微电池一体化集成技术.

摘要：动力电池热失控是电池的一种不可逆失效现象,严重时电池燃烧爆炸会导致电动车辆燃烧,造成财产损失甚至严重的人身伤害。研究动力电池热失控对掌握电池失效规律和特性,优化电池设计,提升电池品质,降低电池热失控风险意义重大。在车辆实际运行中,机械滥用是触发动力电池热失控的重要原因之一。其中,针刺方法和挤压方法是动力电池热失控机械触发因素的典型研究方法。该文综述了针刺和挤压方法触发动力电池热失控的研究进展,并按照温度的动态变化,将电池热失控过程划分为4个阶段,接着结合电池正负极材料、隔膜、电解液、电池结构设计等方面,系统分析了针刺方式和挤压方式触发动力电池热失控的多项影响因素。相关研究结果表明,针刺和挤压方法的选择、电池荷电状态、电池内部结构设计和电池化学体系均对动力电池热失控结果有很大的影响。其中,电池内部结构设计和电池化学体系的选择是影响电池热安全性能的本质因素,机械等滥用方式导致电池产生大规模的内短路是触发热失控最直接的原因。最后,该文归纳分析了相关研究结果,对未来动力电池热失控研究方法和方向进行了展望,并对电池安全设计提出了合理化建议。

摘要：从种类、组织和性能等方面对铝基滑动轴承合金的研究和应用情况进行了综述,介绍了组织细化、添加合金元素、表面改性和双尺度结构调控等提高铝基滑动轴承合金性能的方法;提出新型铝基滑动轴承合金可借鉴高性能合金的新型制备工艺和组织设计,并结合铝基合金轴瓦带材的制备技术来进行设计和制备。

摘要：研究锂离子动力电池热失控特性,获取关键参数,对热失控预警、热失控扩散阻止以及热失控扩散防护设计具有重要意义。本工作利用以镍钴锰酸锂[Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2,NCM811]为正极活性物质,分别以硅基材料(SiOx/graphite)和石墨(graphite)为负极活性物质的25 A·h软包动力电池,开展了不同SOC(state of charge,荷电状态)针刺热失控特性研究,阐述了热失控过程现象与温度及电压的对应变化关系;通过钢针温度估算了不同SOC下单位容量热失控放热量,并对热失控喷射的火焰、喷射出去的高温固体物质等形式热传递进行分析。结果显示,在同等SOC时,硅基负极体系电池产生了更为剧烈的热失控。SOC为25%时,硅基负极体系电池在针刺过程中依然会发生剧烈的热失控,而石墨负极实验现象则较为温和。硅基负极体系电池荷电状态为100%、50%、25%时,电池周边都监测到持续一定时间的高风险温度,容易诱发临近电池产生热失控。电池针刺实验失重量随着SOC的增加而增加,100%SOC的硅基负极体系电池失重比例最高,达到了75.2%。