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热压烧结法制备新型NiTi-Si电极材料的结构演化和性能分析
  • ISSN号:1005-8192
  • 期刊名称:金属功能材料
  • 时间:2014.10.15
  • 页码:1-5
  • 分类:TQ323.9[化学工程—合成树脂塑料工业]
  • 作者机构:[1]上海交通大学材料科学与工程学院相变与结构研究所,上海200240, [2]上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:国家青年科学基金项目(51201100).致谢:感谢青年基金项目No.51201100以及SJTU-HIMI-TOYOTA联合项目提供的大力支持.
  • 相关项目:沉淀强化型超级铁基形状记忆合金马氏体相变热滞的调控机制研究
中文摘要:

通过选择不同烧结工艺,探索了热压烧结法制备NiTi-Si复合电极材料的结构演化及其对电性能的影响。结果表明,烧结过程的压缩率随热压烧结温度的升高而演化,可分为三个阶段:第一阶段未产生压缩变形,第二阶段由于Si的软化开始产生压缩变形,第三阶段NiTi也开始软化,压缩率显著增加。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析每个阶段的相组成及微观结构,结果表明,热压烧结样品组成主要是Ni4Ti4Si7三元金属间化合物及部分Ni3Ti3O、NiTi与Si,复合物致密度也随着烧结温度的提高而改善。选取一组具代表性的NiTi-Si复合材料作为电极制备成纽扣电池,充放电曲线结果表明,电池在循环初期出现明显比容量衰减,但电池循环次数明显高于传统集电体Si电极材料。分析认为,Ni4Ti4Si7三元金属间化合物中的Si不参与电化学反应,但是该化合物有助于弛豫充放电过程中电极体积变化导致的应变。

英文摘要:

Si is considered as a quite promising anode electrode material for lithium ion batteries because of its high theoretical capacity.However,the large volume change of Si during the charge-discharge process may cause surface cracking and even pulverization of the electrode material.To solve this problem,NiTi alloys showing huge reversible strain were proposed to replace the conventional current collector,which may probably buffer the volume change of Si and thus improve the lifespan of the electrode.The NiTi-Si composite electrode material is synthesized by hotpressing sintering process at different temperatures.The microstructure and the electrical properties as a function of the sintering temperature are investigated.Results showed that a dramatically decrease of electrical capacity occurred after 1st cycle due to the major part of Si was presented in inactivate ternary intermetallic compounds Ni4Ti4Si7.However,compared to the Si electrodes with traditional current collector,the NiTi-Si composite electrodes have lar-ger cycle numbers,which may attributed to the buffering of the volume change by Ni4Ti4Si7.

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期刊信息
  • 《金属功能材料》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国钢铁工业协会
  • 主办单位:中国钢研科技集团有限公司
  • 主编:赵栋梁
  • 地址:北京海淀区学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:MFM@chinamet.cn
  • 电话:010-62182270
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-8192
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3521/TG
  • 邮发代号:18-244
  • 获奖情况:
  • 中国科技论文统计源期刊,中国科技期刊综合评价数据库来源期刊,中国科学引文数据统计源期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),中国中国科技核心期刊
  • 被引量:3505