复合材料硅/无定形碳/碳纳米管作为锂离子电池负极材料

通过高温裂解酚醛树脂混合纳米硅和碳纳米管,得到硅/无定形碳/碳纳米管复合材料,研究了硅含量对该复合材料充放电性能和电池容量的影响。结果表明,该复合材料与硅/无定形碳复合材料相比,首次充放电效率提高到80%;硅含量30%和40%的该复合材料既具有很高的容量,又具有较好的循环性能。     

锂离子电池硅/石墨/无定形碳复合阳极材料的制备及电化学性能表征

提出并制备了一种优化结构的硅/石墨/无定形碳复合材料,材料主要通过对硅、石墨和蔗糖的混合物进行超细粉碎和热解制备,硅基材料的电化学性能得到有效改善。研究了硅/石墨/无定形碳材料的形貌、电化学性能、循环稳定性,并对硅含量进行了优化。结果表明,将纳米硅材料负载在石墨碳基体上,结合高温热解技术,可以有效提高阳极材料的电化学性能。以石墨为缓冲基体、具备导电网络和非晶碳涂层的硅/石墨/无定形碳材料表现出良好的电化学性能。硅/石墨/无定形碳材料的非晶碳涂层可以明显降低硅与电解液之间接触损耗的可能性,并通过释放硅体积变化产生的应力来帮助保持材料的稳定性。     

用于锂离子电池的多孔珊瑚状硅/碳复合负极材料的合成、表征及电化学性能(英文)

利用PVA碳源包覆、HF酸刻蚀和沥青二次包覆方法制备多孔珊瑚状硅/碳复合负极材料,得到沥青含量分别为30%、40%和50%(质量分数)的3种硅/碳复合材料样品。采用XRD和SEM分别对复合材料的组成和形貌进行表征,并采用电化学测试手段对其性能进行测试。结果表明,经二次沥青包覆后,复合材料的电化学性能得到明显提高。当二次包覆的沥青含量为40%时,在100 m A/g的电流密度下,该样品第二次充放电循环的放电容量达到773 m A·h/g,经60次循环后,放电容量仍然保持在669 m A·h/g,其容量损失率仅为0.23%/cycle。因此,调整二次包覆碳含量可明显改善复合材料的循环稳定性。     

High Reversible Capacity Si/C Composite Anodes for Lithium-Ion Rechargeable Batteries

通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅,并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能,并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明:制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g,循环40次后为780 mAh/g,容量保持率可达88.6%,该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中,很好地抑制了充放电过程中的体积效应,同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性。     

锂离子电池用高容量硅/碳复合负极材料（英文）

通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅,并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能,并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明:制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g,循环40次后为780 mAh/g,容量保持率可达88.6%,该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中,很好地抑制了充放电过程中的体积效应,同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性。     

碳纳米管含量对线性低密度聚乙烯复合材料组织和性能的影响

采用熔融混合法制备了不同碳纳米管含量的线性低密度聚乙烯复合材料。研究了碳纳米管含量对线性低密度聚乙烯复合材料组织和性能的影响。结果表明,碳纳米管的加入能显著改善线性低密度聚乙烯复合材料的导电性能,碳纳米管添加量为3%(质量分数)时,该复合材料的体积电阻率降低至10~3Ω·cm,满足大部分抗静电塑料的要求。经断口分析和TEM观察发现,碳纳米管在基体塑料中形成了均匀分散的网络,是良好的导电通道。当添加3%的碳纳米管时,复合材料的弯曲强度达6.32 MPa,比未添加碳纳米管的线性低密度聚乙烯复合材料提高了28.78%。     

树枝状碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的制备及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对复合材料进行分析,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的倍率性能、循环性能和电化学阻抗。结果表明:树枝状LiFePO4/C复合材料的树干是碳芯结构,由无定形碳芯和包覆在碳芯上的纳米LiFePO4颗粒组成;树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15 mA/g的电流密度下,首次放电容量达到167.4 mA.h/g;当电流密度增大到900 mA/g时,放电容量高达120.8 mA.h/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.5%。     

碳纳米管-银复合材料的制备工艺和电导率

采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银复合材料,研究了制备工艺、碳纳米管含量对碳纳米管-银基复合材料密度、硬度、抗弯强度、电导率的影响.结果表明:采用复压烧结,烧结温度为700℃时,复合材料的性能较好;碳纳米管和银的弱界面结合,使得碳纳米管对复合材料的强化效果不明显;当碳纳米管的体积含量大于10%时,碳纳米管在晶界上发生偏聚,碳纳米管-银界面对电子产生散射,导致复合材料的电阻率迅速增加.     

一种碳纳米管增强的铜基块体非晶合金复合材料(英文)

采用热压成型法制备碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10非晶合金复合材料,并研究碳纳米管添加量对其密度、热导率和力学性能的影响。结果发现,随着碳纳米管含量的增加,块体非晶合金复合材料的密度和抗压强度都降低;当碳纳米管的含量少于0.1%或超过0.6%时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增加而降低,然而,当碳纳米管的含量介于0.1%和0.6%之间时,块体非晶合金复合材料的热导率随着碳纳米管含量的增多而增大;当碳纳米管的含量少于1.0%时,块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显得到提高,并随着碳纳米管含量的进一步增加块体非晶合金复合材料的应变量与模量明显下降。综合各种性能得出,碳纳米管的添加量少于0.2%为宜。     

Ni-CCNTs/AM60复合材料高温性能的研究

在氩气保护下,采用搅拌铸造法制备了化学包覆镍碳纳米管(Ni-CCNTs)/AM60复合材料,测试了铸态条件下复合材料的高温力学性能,并对微观组织和断口形貌进行观测和分析.结果表明:Ni-CCNTs/AM60复合材料具有良好的高温力学性能,在拉伸速度为1 mm/min以及温度为150℃时其抗拉强度达132.77MPa;当碳纳米管含量过多时,会因团聚而影响复合效果,该复合材料高温性能急剧下降;复合材料的断裂形式由韧窝和撕裂棱组成,其断裂特征更趋向于韧性断裂.     

HfC改性炭/炭复合材料的烧蚀性能

采用金属盐溶液浸渍-TCVI(Thermal Gradient Chemical Vapor Infiltration)法制备了HfC改性炭/炭复合材料.通过氧-乙炔烧蚀实验测试了不同含量HfC改性炭/炭复合材料的抗烧蚀性能;利用DSC-TG,SEM,XRD分析了HfC的形成过程、材料烧蚀前后的微观形貌及物相组成.结果表明HfC的加入降低了炭/炭复合材料的线烧蚀率,其中HfC含量为6.5%(质量分数,下同)的炭/炭复合材料的线烧蚀率最低.HfC具有抑制氧化及弥补缺陷的作用,从而降低了炭/炭复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀.     

HfC改性炭/炭复合材料的烧蚀性能

采用金属盐溶液浸渍-TCVI(Thermal Gradient Chemical Vapor Infiltration)法制备了HfC改性炭/炭复合材料.通过氧-乙炔烧蚀实验测试了不同含量HfC改性炭/炭复合材料的抗烧蚀性能;利用DSC-TG,SEM,XRD分析了HfC的形成过程、材料烧蚀前后的微观形貌及物相组成.结果表明:HfC的加入降低了炭/炭复合材料的线烧蚀率,其中HfC含量为6.5%(质量分数,下同)的炭/炭复合材料的线烧蚀率最低.HfC具有抑制氧化及弥补缺陷的作用,从而降低了炭/炭复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀.     

Thermal Fatigue Behavior of SiC/MBAS Glass Coated Carbon/Carbon Composites

The thermal fatigue behavior of C/C composites coated with the SiC/MBAS glass (MoSi2 particle-containing boron aluminosilicate glass) coating, prepared by the two-step process of the pack cementation and procoating-sintering, was investigated in present paper. The experimental results indicated that the SiC/MBAS glass coating had an excellent thermal shock resistance in air at temperature up to 1873 K. During quick thermal cycle between 1873K and room temperature in air, the decrease of mass and mechanical ...     

碳毡体密度对碳/碳复合材料抗氧化性能的影响

采用自加热化学液相沉积法制备碳/碳复合材料。考察了不同材料在不同温度、时间下的氧化失重率,研究了碳毡体密度与碳/碳复合材料氧化行为的关系。探讨了氧化温度和氧化时间对材料氧化侵蚀的影响机理。结果表明,毡体密度大的碳/碳复合材料具有更好的抗氧化性。扫描电镜观察材料氧化前后的显微形貌发现,基体碳更易被氧化。     

硅/碳/碳纳米管复合负极材料的电化学性能

采用高温裂解沥青、纳米硅和超声酸化处理的碳纳米管混合物,制备了锂离子电池负极复合材料硅/碳/碳纳米管。测试表明复合材料首次放电比容量高达1077 mAh/g,经过20个循环后可逆容量仍高达703 mAh/g。碳纳米管在碳基体中形成的网状结构使复合材料在循环过程中保持较好的稳定形貌。     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明:C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

超高温本体抗氧化碳／碳复合材料研究

通过向碳／碳复合材料基体中掺杂难熔金属化合物,研制出了一类集碳／碳材料优异的高温力学、热物理性能和超高温陶瓷材料非烧蚀性能于一体的超高温本体抗氧化碳／碳复合材料。攻克了难熔金属化合物在复合材料中分布以及组元与碳纤维反应控制关键技术,提高了复合材料的力学性能。静态和动态高频等离子风洞超高温本体抗氧化试验表明,在驻点温度达到2500℃,600s烧蚀后烧蚀量仅为碳／碳复合材料的1／5,给出了超高温本体抗氧化碳／碳复合材料氧化烧蚀抑制机理。     

C/C复合材料大气等离子喷涂mullite/ZrB2-MoSi2涂层抗烧蚀性能

采用大气等离子喷涂技术(APS)在C/C复合材料表面制备了mullite/ZrB₂-MoSi₂双层抗烧蚀涂层。借助XRD、SEM、EDS等分析手段对涂层的组织结构进行研究;基于氧丙烯焰烧蚀试验考察ZrB₂-MoSi₂/mullite复合涂层对C/C复合材料高温耐烧蚀性能的影响。结果表明,在1700 °C和1800 °C的氧丙烯焰下烧蚀60 s,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样的质量烧蚀率分别为3.49×10_-3 g/s与3.77×10_-3 g/s。其与单层ZrB₂-MoSi₂涂层试样相比,ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层试样展现了出色的抗烧蚀性能。烧蚀过程中形成的硅酸盐玻璃可以作为热障层而减少氧气的进一步渗透,并且还具有自我封填缺陷的能力,使ZrB₂-MoSi₂/mullite涂层表现较好的抗烧蚀性。     

TaSi2 Oxidation Protective Coating for SiC Coated Carbon/Carbon Composites

为提高碳/碳复合材料在高温下的氧化防护性能,利用包埋技术在碳/碳复合材料表面制备了TaSi2/SiC复合涂层。通过XRD、SEM 和 EDS分析了涂层的晶相结构和形貌特征,在1773 K的空气介质中对TaSi2/SiC涂层碳/碳复合材料进行等温氧化实验。结果表明,复合涂层厚度为200 μm,涂层中含有SiC, Si 和TaSi2相,并且涂层中没有明显裂纹出现。EDS结果显示外层TaSi2相可有效地填充内层SiC涂层的空隙,使得内外两层涂层之间没有明显的界面,等温氧化实验曲线说明TaSi2/SiC复合涂层在1773 K的空气介质中可有效保护碳/碳复合材料233 h。