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金属所等揭示电化学反应驱动的原子尺度位错动力学

位错是晶体材料中最重要的拓扑缺陷之一。对于具有良好延展性的金属材料，位错是其塑性变形的主要载体，是决定其力学性能的关键；相比之下，具有本征脆性的陶瓷材料的塑性变形能力有限，一般并不涉及大量的位错行为（多表现为脆断）。与传统陶瓷材料在服役过程中主要承受机械应力的应用场景不同，层状氧化物（电动汽车中应用最为广泛的一类正极材料）在服役条件下承受的是多物理场（电、化学、力、热等）耦合作用下的氧化还原反应。在循环往复的电化学反应过程中，层状氧化物不仅会发生复杂相变，同时还伴随元素价态变化、物质迁移与损...

2025-01-14
锂电正极材料界面结构调控取得重要进展

高性能锂离子电池正极材料是实现下一代长续航、长寿命电动汽车的关键。然而，当前锂离子电池的能量密度和循环寿命呈倒置关系，其中电极材料与电解液的界面副反应则是主要诱因之一。表面包覆是减缓电解液与正极之间副反应的最有效途径之一。然而，传统包覆工艺通常只关注包覆层本身的作用，较少考虑其与电解液的相互作用及后续的原位转化产物对电池性能改善的机理。　　近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料结构与缺陷研究部研究人员与北京大学、阿贡实验室合作，在超高镍单晶锂电正极材料的表面改性研究方面取得了新...

2025-01-02
聚变堆用超低温高强韧特种焊材获得应用

可控核聚变能具有安全、清洁、燃料丰富等优点，是解决人类未来能源问题的重要途经之一。随着聚变堆装置体积和功率增大，超导磁体用结构材料和焊接结构承受了比ITER项目更大的电磁负荷和力学负荷，对结构材料和焊接接头低温强韧性提出了更高要求。　　焊接是超导磁体用薄壁结构及线圈盒厚大结构制造的关键热加工工艺，目前国际上尚无4.2K下抗拉强度大于1600MPa的单相奥氏体焊接材料，制约了聚变能紧凑型燃烧等离子体装置的进展。中国科学院金属研究所先进钢铁材料研究部围绕聚变堆关键结构件设计要求，先后系统开展了超导铠甲结构和厚大线...

2024-12-17
聚合物固态电解质研究取得新进展

固态电池因其潜在的高能量密度和高安全性，成为下一代电池的重要发展方向之一。其中，聚合物固态电解质因轻质、低成本、柔韧性和易于加工等特点，有望提高电池的能量密度和促进规模化生产。近日，中国科学院金属研究所先进碳材料研究部科研人员在聚合物固态电解质领域取得新进展。研究人员在高度结晶的聚环氧乙烷（PEO）块体中发现了离子的自适应扩散现象，提出了使用高结晶PEO块体作为中间层的固态电解质组（SSE-Group）策略，有效抑制了由锂丝生长引起的固态电池软短路，提升了电池性能。研究成果近期以“Adaptive ion diffusion in...

2024-12-10
锂电正极单晶材料研发取得重要进展

近年来，在“双碳战略”的大背景下，电动汽车、储能电网和消费电子等领域对高能量密度、长寿命锂电池提出了更高需求。超高镍单晶层状氧化物，因其潜在的高能量密度和高稳定性优势，是有望实现商业化的下一代锂电正极材料之一。然而，超高镍单晶正极材料的实用化面临两大主要挑战：尺寸效应导致的锂离子扩散动力学不足以及高镍含量导致的正极/电解液界面恶化问题。锂离子扩散动力学不足严重限制了超高镍单晶比容量的发挥，而界面副反应、过渡金属溶解和表面结构退化等则显著缩短了材料的使役寿命。发展原子尺度晶体结构调控新策略，实...

2024-12-02
可降解血管支架用高氮铁合金研究取得新进展

缺血性心脑血管疾病是导致人类死亡的重要原因，血管支架介入术已成为常规治疗手段。作为临床中亟需的新一代植入器械，可降解血管支架可以避免永久支架对血管的长期刺激，彻底解决支架植入后发生的再狭窄、晚期血栓、慢性炎症等痛点问题。然而，20余年来可降解血管支架的发展远未达到预期，一个重要原因就是支架材料强度较低，导致支架壁过厚，影响血管修复。铁合金具有高强度的材料优势，用于开发薄壁血管支架被寄予很高期望，但其降解速率慢且易发生局部腐蚀是其存在的不足。　　中国科学院金属研究所杨柯、王青川研究团队，基于利用“...

2024-10-10

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