中国材料进展 /oa 退役锂离子电池失效机制研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202305017 揭示锂离子电池失效机制,有助于分析对应的退役锂电材料特性,从而为“因材施策”优选最经济有效的退役锂离子电池回收路径提供理论支撑,是构建多策略梯级回收技术体系的重要依据。归纳总结现行研究发现的锂离子电池失效机制,分类探讨安全失效和性能失效的主要因素,结合锂电材料失效机制分析失效锂电材料的结构及成分变化,并基于材料失效特性讨论相应的退役锂电材料回收方法。最后,针对构建“失效机制回收策略”互馈的退役锂离子电池多策略协同回收技术体系提出工作设想。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 457 466 16800941 邓聪,林艳 退役锂离子电池正极材料资源化回收利用:从基础到实践 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308020 近年来,新能源汽车的逐渐普及带动了动力锂离子电池数量的指数级增长,从而致使大量电池废弃物产生,浪费资源的同时对环境产生潜在风险。因此,退役锂离子电池的回收利用成为目前研究热点之一。综述了主要的退役锂离子电池回收利用技术及其研究现状。首先,介绍了锂离子电池的分类及特征,讨论了其回收的必要性与紧迫性。其次,总结了锂离子电池预处理及分离方法,包括机械粉碎、磁选、筛分、化学溶解、热处理等,着重分析了锂离子电池正极材料的传统回收利用技术,包括火法冶金、湿法浸出、材料再生等。最后,剖析了高效利用退役锂离子电池的新技术,包括生物浸出技术、机械化学处理方法、电化学方法、超临界流体技术以及微波/超声波技术等。基于以上分析,总结和展望了退役锂离子电池的回收和利用发展方向,为相关科研工作者和生产工作者提供借鉴。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 467 478 5638144 李佳峰,田磊,刘贵清,张卫清,肖雷 废旧锂离子电池正负极材料再生循环利用研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308022 随着以新能源汽车为代表的新能源产业迅速发展,大量退役动力锂离子电池随着使用寿命终结而形成新兴的“城市矿产”。因此,在“双碳”背景下,如何高效、环保、低碳地实现锂离子电池资源循环成为当前研究的难点和热点。综述了正负极材料的再生方法和再生用途,目前,正负极材料的再生方法主要包括直接再生(固相法、水热法、熔盐焙烧法)和间接再生(共沉淀法、溶胶凝胶法),并分别概述它们在工业生产应用中的优缺点;负极材料被修复再生后可应用于正负极材料、催化剂、吸附剂、石墨衍生物和石墨聚合物材料的构建,充分展现了资源的可持续循环利用。最后,分析废旧锂离子电池再生利用所面临的困难与挑战,并对废旧锂离子电池再生利用的工业实践进行展望,为实现锂离子电池资源循环提供可行的参考意见。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 479 493 6518784 陈小杰,戴泽龙,陈湘萍 三元锂电池黄铁矿硫酸化焙烧选择性提锂研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202308034 随着新能源汽车的迅猛普及,锂盐需求呈现急剧增长,进而制约了锂离子电池的快速发展。如何高效回收废旧锂离子电池中的锂元素成为缓解这一矛盾的重要课题。然而,现有的回收工艺更加偏向对镍和钴等金属的回收,导致锂元素在漫长的湿法与冶金工序中损耗严重,回收率较低。针对上述问题,提出采用黄铁矿硫酸化焙烧水浸法的高效选择性提锂回收方案,以从废旧锂离子电池的三元正极材料中回收锂元素并实现再生利用。该方法不仅缩短了锂回收流程,实现了9868%的锂回收率,还成功完成了合成碳酸锂的高效增值利用,为废旧锂离子电池中锂元素的回收利用研究提供了有益的借鉴。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 494 502 13356571 李宗润,钟媛媛,李鹏飞,邹景田,陆昕宇,王小玮,张佳峰 高温超导磁力传动的发展现状及前景 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202301002 鉴于高温超导材料具有高载流、强捕获磁场特性与迈斯纳效应,将高温超导材料应用于磁力传动装置,可在实现无接触转矩传输的同时,显著提高转矩密度、传动效率等性能。国内外已开展高温超导磁力传动的理论与应用研究工作,并取得了相应的进展。以高温超导磁力耦合器和高温超导磁齿轮为研究对象,通过调研国内外相关文献,从结构及原理、建模与分析两方面综述高温超导材料在磁力传动领域的研究现状。在此研究基础上,进一步探讨高温超导磁力传动研究在创新拓扑结构设计、冷却与供电、超导磁体交流损耗、复杂传输特性的多目标优化所面临的问题及未来发展前景。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 503 512 10052198 艾立旺,方敬磊,陈帅,靖立伟,许孝卓 静电纺纳米纤维膜的制备及其在空气过滤中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202206012 病毒的传播和由颗粒物引起的雾霾等空气污染问题已成为全球性挑战。纳米纤维膜可有效捕获空气中的颗粒物且不造成大幅压力降,因此作为一种较为理想的空气过滤介质,近年来受到了广泛关注。聚焦静电纺纳米纤维膜的制备及其在空气过滤中的应用,首先介绍了静电纺丝技术的原理及影响纳米纤维尺寸与形态的因素。其次,系统分析了纳米纤维膜的过滤机制、过滤效果评价参数及其影响因素。最后,总结了多种高效过滤策略,如引入纳米孔结构或支化结构、利用驻极体材料制备纳米纤维膜、构建多层膜复合结构等,并指明了绿色可持续化和多功能化是其未来发展方向。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 513 524 17298338 牛桂玲,陶银萍,相恒学,姚彧敏,尹思语,任慕苏,孙晋良 医用镍钛合金性能特征及其表面改性技术研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202206008 镍钛合金基于特有的超弹性、形状记忆性以及良好的物理机械性与生物相容性,广泛应用于介入医疗领域。同时,由于人体生理环境复杂,镍钛合金不可避免地存在镍离子释放和细菌黏附等问题,通过表面改性技术提升镍钛合金耐蚀性及生物相容性成为了镍钛合金的研究热点。简要介绍了镍钛合金的性能特征以及电火花表面改性、激光诱导、阳极氧化、自组装合成及化学改性等表面处理方法的最新研究进展。总结出微纳结构、元素类型等对镍钛合金表面润湿性、耐蚀性以及生物相容性的影响规律。指出采用多种表面改性技术复合的方法提升植入体性能是未来镍钛合金表面改性的主要方向。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 525 532 7293816 倪家伟,曹自洋,许威,潘杰 铜离子荧光探针设计及识别机制的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202309032 铜(Cu)是人体内仅次于铁(Fe)和锌(Zn)的第三大丰富元素,也是生命不可或缺的组成部分,但过量摄入Cu会损伤红细胞和神经系统。因此,铜离子(Cu2+)的检测在生物医学和环境领域越来越受到重视。在众多Cu2+的检测方法中,荧光探针具有操作方便、灵敏度高且适用于环境和细胞检测等优点,可以对细胞及生物体中的Cu2+进行动态标记,实现实时生物成像,具有广阔的研发前景。归纳总结了近5年用于Cu2+检测的荧光探针的研究进展,根据对Cu2+识别机制的不同,对此类荧光探针进行分类,阐述了Cu2+探针的分子结构和使用性能,并对进一步优化Cu2+荧光探针的发光性质和检测限提出了展望。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 533 542 11721811 裴杨澜,胡堃,王峻东,李路海,危岩 纳米W-Cu复合粉体制备的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202209005 W-Cu复合材料结合了W、Cu金属各自优良性能,具有良好的高温强度、延展性、抗电弧烧结性、耐高温氧化和低膨胀系数等特点,广泛应用于机械加工、国防工业、航空航天、电子信息、军事等领域。以超细纳米WCu复合粉体为原材料是制备出性能优越的W-Cu复合材料的主要途径之一,受到国内外学者的广泛关注。主要总结了W-Cu超细纳米复合粉体的制备方法,如机械合金化法、化学共沉淀法、水热合成共还原法、喷雾干燥法、溶胶凝胶法、冷冻干燥法、燃烧法等,并通过分析现阶段制备W-Cu纳米复合粉体存在的问题,提出了未来该领域的研究方向。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 543 557 34498486 曹新娜, 王喜然, 于华, 潘昆明, 王长记,张程, 王晓东, 张学智 脉冲磁场处理对单质Ni的性能及微观组织的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202311019 脉冲磁场处理(PMT)是一种便捷高效、绿色环保的后处理方法,可利用脉冲磁场改善金属材料性能。为了研究PMT对纯镍(Ni)力学性能和微观组织的影响,揭示PMT对铁磁性材料的潜在影响机制,采用不同磁场强度PMT对纯Ni样品进行处理,并对处理前后纯Ni样品力学性能、微观组织进行分析。实验结果表明,经强度为0.5~1.5 T的PMT后,样品硬度降低,当脉冲磁场强度为1.5 T时,强度较未处理样品最小下降0.36%;对于拉伸性能而言,当磁脉冲强度为1.5 T时,抗拉强度和延伸率同时得到最大提升,较未处理样品提升4.19%和1.65%,而当磁脉冲强度为0.5和1.0 T时样品无明显变化。对样品微观组织进行表征,观察到样品中的缺陷分布改变,出现晶界处位错向晶胞内移动,形成小位错的聚集和不完整的位错胞壁;PMT对微观缺陷的调控改善了样品的拉伸性能。 2024年06月29 00:00 2024年第06期 558 564 17684044 丁雪,刘剑,吴明霞,陈朝浪,余林涛