固体电解质氧电池与应用

固体电解质氧电池的应用已取得了显著成效，本文系统地概述了该电池和定氧技术的原理与应 在实验条件下测定了ΔＧＣｕ２Ｏ。     

二次锌电极及抑制枝晶添加剂的研究

研究了锌电极的制做成型工艺及抑制锌枝晶添加剂,并讨论了锌电极制作工艺对所组成Zn-Ni电池性能的影响及各种添加剂的效果。结果表明：采用锌电极表面胶体膜结构与添加剂,能有效防止锌枝晶生产,锌电极内设计铅枝晶的结构能有效减小锌镍电池充电时气体析出,且循环放电性能稳定。     

等温凝固过程中枝晶生长与枝晶熟化的相场法模拟

采用相场方法模拟了Al-2%Si合金等温凝固中枝晶生长与枝晶熟化过程。结果表明：在枝晶生长初期主要是初生枝晶臂的长大,形成二次或更高次枝晶臂。当侧向分枝生长到边界后,二次枝晶臂停止生长,从而进入熟化阶段。枝晶的等温熟化模式主要是小枝晶臂的熔化、枝晶臂的合并与熔断,枝晶分枝的平滑化以及小液滴的圆滑化。当凝固时间小于0.7ms,固相分数增加的快,枝晶的生长成为主导;当凝固时间大于0.8ms,固相分数变化不明显,枝晶的熟化成为主导.     

枝晶生长的元胞自动机模拟

元胞自动机是复杂体系的一种理想化模型，特别适合于处理那些难以用数学定量描述的复杂动态体系问题如材料的组织结构演变问题，尤其适合于计算机模拟实施。本文使用元胞自动机模型根据最基本的物理学原理和温度场模拟计算耦合，得到了枝晶的生长结构。由于本模型没有引用微观研究中关于枝晶的特殊理论，因此可以将这种结果看做是通用模型的一种特殊情况。这说明：元胞自动机模型除了能够完成对于微观结构的模拟以外，还特别适合于基机理的研究。     

过冷熔体中的强制枝晶生长

过冷熔体中的强制枝晶生长＊谢发勤①张军②傅恒志③细（或超细）柱晶组织及其叶片类产品，都是在液／固界面前沿熔体处于过热状态下形成的，如传统的快速凝固（ＨＲＳ）、液态金属冷却（ＬＭＣ）等定向凝固工艺。在过冷熔体中，由于形核的不可预测性和晶体生长的随机性，...     

高岭土掺杂NASICON固体电解质及全固态电池性能

针对LiTi2(PO4)3基固态电解质电导率低的问题,采用浙江三门高岭土矿作为主要原料,以高温固相法制备铝、镁、硅共掺杂钠超离子导体(NASICON)型快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12.研究掺杂比例、温度对固态电解质离子电导率的影响.结果表明,组成为Li1.8Al0.1Mg0.3Ti1.6Si0.1P2.9O12固体电解质在423 K时有最高离子电导率7.86×10-4 S·cm-1.以该组成固态电解质为基片,喷雾热解原位制备Al/ Li1+xV3O8/ Li1.8Al0.1Mg0.3Ti1.6Si0.1 P2.9O12 /C全固态电池并在1.8～3.9 V电压区间进行50次充放电测试.该电池具有较好的稳定性及循环容量保持能力.30次循环以后放电容量基本稳定在190～205 mAh·g-1之间,充放电效率大于90%.     

扩散控制的强制性枝晶凝固

本文对SCN基模型合金和金属合金Al—Cu进行了强制性枝晶生长的实验研究,测量并讨论了枝晶端部温度、枝晶端部溶质成分和有效溶质分配系数及其变化规律。分析了强制性枝晶生长过程的扩散传输,指出强制性生长动力学机制受控于枝晶端稳定性行为。实验结果进一步揭示了强制性枝晶凝固的规律。     

枝晶偏析的均匀化

本文提出了枝晶偏析的物理图象,并运用菲克第二定律导出了枝晶偏析的溶质分布方程,在此基础上,着重讨论了均匀化退火的时间,并从物理冶金学角度提出了消除枝晶偏析的途径。     

二次锌电极及抑制枝晶添加剂的研究

研究了锌电极的制做成型工艺及抑制锌枝晶添加剂，并讨论了锌电极制作工艺对所组成Zn-Ni电池性能的影响及各种添加剂的效果.结果表明采用锌电极表面胶体膜结构与添加剂，能有效防止锌枝晶产生，锌电极内设计铅枝晶的结构能有效减小锌镍电池充电时气体析出，且循环放电性能稳定.     

过冷纯金属熔体中热扩散系数对其枝晶生长的影响

采用相场模型和有限差分方法，模拟了过冷纯金属熔体的枝晶生长，计算区域为二维正方形均匀网格．建立了不同热扩散条件下尖端过冷度、速度、半径随时间变化的关系；此外研究发现枝晶稳定生长时，其尖端过冷度和速度与热扩散系数成正比，尖端半径与热扩散系数成反比．     

球铁初生A体枝晶生长的计算机模拟

用Ｌ系统分形法，模拟了亚共晶球墨铸铁初生Ａ体的形态及其生长，并实现了微观组织的计算机模拟图象显示，模拟结果符合亚共晶球铁的一次结晶过程；Ａ体枝晶的三种形态及其生长具有模拟性；Ａ体生长动力学曲线和实际结晶过程一致。研究结果为亚共晶球铁“计算机金相”的形成提出了模拟途径。     

过冷纯金属熔体中热扩散系数对其枝晶生长的影响

采用相场模型和有限差分方法,模拟了过冷纯金属熔体的枝晶生长,计算区域为二维正方形均匀网格. 建立了不同热扩散条件下尖端过冷度、速度、半径随时间变化的关系;此外研究发现枝晶稳定生长时,其尖端过冷度和速度与热扩散系数成正比,尖端半径与热扩散系数成反比.     

电池常用的无机酸碱盐电解质

电解质是电池的主要组成之一,在电池内部起离子导电的作用,有的电解质也参加电极反应而被消耗。目前使用的电解质大多数为无机水溶液电解质、非水溶液电解质、固体电解质和熔融盐电解质。一般电池采用酸、碱、盐的水溶液为电解质,本文从用途、质量技术要求、制备方法等方面介绍了硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化铵和氯化锌在电池中的应用。     

强制性枝晶的侧向分枝

强制性枝晶的侧向分枝的产生和粗化机制是凝固理论尚未解决的基础问题之一。本文首次报告了采用透明晶体模型合金 SCN-4wt%Ace.,实时实地观测的实验结果,真实地描述了观察到的强制性枝晶侧向分枝的产生和侧向扰动发展的非稳态过程,并提出枝晶分枝的比例定律。实验结果和理论分析表明枝晶侧臂的粗化是扩散动力学效应,界面曲率效应和晶体学各向异性效应耦合作用的结果。本文所报告的规律可以用于解释传统凝固和快速凝固过程的组织形成。     

CA法模拟各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶生长的影响

基于溶质扩散和界面能的作用,考虑成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性和界面扰动等因素,建立了单个枝晶的生长模型.应用该模型将有限体积法与元胞自动机相结合,对Al-4%wtCu合金的枝晶生长过程进行了计算机模拟研究.结果发现:界面能各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶的形貌和生长速度有着重要影响,随着Gibbs-Thomson系数和各向异性强度的减小,枝晶臂沿优先生长方向出现分裂,且生长速度也随之减小.     

相场法模拟Al-Cu合金连续冷却枝晶生长

采用相场、浓度场耦合的相场法,模拟了Al—Cu合金连续冷却条件下的枝晶生长过程．与以往的研究不同,本文通过指定过冷度序列,用一系列的等温凝固逼近连续冷却过程,因此避免了传统计算中温度场与相场分别采用宏观和微观两套网格及时间步长的问题．相场参数通过有限薄界面条件（thin interface limit）获得,模拟中考虑了各向异性、浓度扰动等影响．同时通过浓度场计算分析了晶内偏析现象．     

强迫对流下各相场参数对枝晶生长的影响

利用耦合流场的相场模型,以Ni—Cu二元合金为例研究各相场参数对金属凝固过程中枝晶生长的影响。结果表明：对流对枝晶形貌影响很大,上游枝晶的枝晶臂最长,下游枝晶臂最短,整个枝晶呈现非对称形貌;对流速度越大,上游枝晶生长越快;各向异性系数越大,主枝枝晶臂越瘦长;扰动的引入可以促进枝晶二次枝晶臂的生长,但基本上不影响枝晶尖端稳态行为。     

凝固参数对定向凝固合金DZ22枝晶特性的影响

采用ＺＭＬＭＣ超高梯度定向凝固装置，研究了不同凝固参数下定向凝固高温合金ＤＺ２２的枝晶特性．结果表明，冷却速率增大，枝晶臂间距显著细化，枝晶偏析被强烈抑制．当冷却速率为５４．２Ｋ·ｓ－１时，一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别为２８．μｍ和８．４μｍ，Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ等元素的偏析比均趋近于１     

聚合物锂离子电池用凝胶电解质的研究进展

综述聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯腈(PAN)等聚合物材料用作锂离子电池凝胶电解质的特性.PAN体系凝胶电解质的离子电导率一般在10-3S/cm数量级,其锂离子迁移数比PEO体系大,可达到0.5;与PAN基凝胶电解质相比,以PMMA为基的凝胶电解质与锂电极的界面稳定性和循环性能更好,但是机械强度较差;PVDF大分子链上含有很强的推电子基(-CF2),且介电常数较高(ε=8.4),有利于促进锂盐更充分的溶解,增加载流子浓度.提出添加无机纳米粒子的凝胶电解质是目前的研究热点,是凝胶电解质的发展趋势.