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1、纳米结构材料在锂离子电池中的应用进展已达到了性能的极限。在消费，以及清洁能源存储和混合电动工具的使用中，新一代可充电锂电池的研制迫切需要材料技术的进一步突破。其中已在开发中的一种途径是纳米材料在锂离子电池中的应用。 一、电极 锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点。 优点： （i）更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环寿命；（ii）可发生在块体材料中不可能出现的反应；（iii）更高的电极电解液接触面积提高了充放电速率；（iv）短的电子输运路径（允许在低电导或高功率下使用）；（v）短的锂离子传输路径（允许在低锂离子传导介质或高功率下使用）。 缺点： （i）高比表面积带来的不可预期的电极电解
2、液反应增加，导致自放电现象，差的循环性能及寿命；（ii）劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺，否则会限制它的应用；（iii）电极合成过程可能会更加复杂。 认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力度。 二、负极 储锂金属存在的问题 储锂金属可部分重复地、在低电压（相对于锂）下进行储锂反应，它提供了比传统石墨大得多的比容量。例如，锂硅合金，饱和状态下的分子式为Li 4.4Si，理论上可以达到4200mAhg的比容量，而金属锂为3600mAhg，石墨只有372mAhg。但是，锂的嵌入再加上相变会导致体积发生巨大的变化，产生的应力致使金属电极
3、断裂破碎，电阻增大，存储电荷的能力骤降。尽管在合金化反应中结构的变化是很正常的，但人们依然努力去降低这一效应以保持电极的完整性。 活泼惰性纳米复合（ativeinative posite）概念 该方法包含了两种材料的混合，一种与锂反应，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。将这一概念应用到不同的体系中，结果显示这些电极极大地提高了锂电池的循环性能。 Si-C纳米复合材料亦有类似功能，201X年Novak,P等在日本召开的锂电池会议中宣布其Si-C纳米复合材料电极循环100次后
4、比容量仍高达1000mAhg，因而受到了非常的注目。 纳米形貌特征对循环性能的贡献 201X年Green, M等发现表面纳米柱磁电极因尺寸限制改变了颗粒的形变行为，减少了断裂的产生，同样显示了优异的可逆容量（循环50次后大部分柱状结构仍保持原样）。 人们研究发现纳米碳管的充放电容量可以超过石墨嵌锂化合论容量的一倍以上。Z. H. Yang发现用化学气相沉积法制备的纳米碳管容量可达700mAh g，Frakoia用Co 硅胶为催化剂在900 下催化分解乙炔气体得到的纳米碳管的首次嵌锂容量达到952mAh g。但同时也发现与其它碳材料相比,纳米碳管作为负极材料不仅存在电位滞后,而且存在明显的双电层
5、效应。 颗粒度的降低拓宽了人们对电极材料的选择范围 三、正极 纳米正极材料使用中的稳定性问题仍待解决 人们对正极材料的研究远不如纳米负极材料研究得透彻。传统正极材料如LiCoO 2，LiNiO2以及它们的固溶体纳米粒子的使用致使与电解液的反应大大增强，特别是在高温区，从而出现了在微米级别正极材料的使用中未尝遇到过的安全性问题，如Mn的溶解，Jahn-Teller效应，极化增大等。为了解决这些问题，研究人员进行了大量的研究，其研究方向主要有： 优化设计合成方法、掺杂、进行表面改性、优化电解液来改善LiMn2O4 和电解液的相容性等。郑雪萍等在今年的稀有金属快报上对LiMn2O4循环稳定性衰减的原
6、因进行了分析并对当然的解决办法作了较好的综述。 调整电极材料形貌是增强电极容量的重要途径 插锂反应并不排斥相变的发生 传统观点认为要保持锂电池快速可逆的电极反应，必须使用插层化合物作为电极，而且，插锂过程中不能发生相变，即插锂过程是连续的固溶过程。然而，有越来越多的例子表明，尽管有相变的发生，锂的嵌入仍是很容易的，如LiCoO2 和 Li4Ti5O1 2，特别是最终两相有较强的结构相似性时（如，只有Li的排序不同）。 此外，碳包裹纳米粒子的制备使所选择的材料不再需要好的电导性能，也不再需要高的锂扩散系数，从而进一步拓宽了电极材料的选择范围。 四、电解液 锂离子电池的进展不仅需要电极性能的提高，
7、也需要依靠电解液性能的增强。固态聚合物电解质代表了电池所需性能的终极形式。最理想的聚合物电解质是那些无溶剂薄膜形成的，如聚乙烯（乙烯氧化物），PEO和锂盐（LiX），如LiPF6或LiCF3SO3。然而这些材料在室温下差的离子传导性使之无法实现那么高的期望。 98年，Croe, F.等在Nature上宣告将纳米级无机填充物分散于无溶剂、聚醚基的电解质中，可以使其传导性增加数个量级。电解质输运性能提高的原因可用Maier开发出的不同种类掺杂模型来解释。可能与无机纳米粒子的表面状态跟聚合物链或锂盐阴离子之间发生的路易斯酸基交互作用有关。事实上，人们也在开发其它可以达到高导率的聚合物电解质。与这方面
8、相关的有聚合物-盐纳米结构和离子液体的控制。 五、商业应用现状 正负极及电解液材料 表1： 市面上常见的正极材料 国内外锂电池生产企业 国内的中信国安盟固利、余姚金和、杉杉科技、国泰华荣等厂商在正极材料、负极材料、电解液竞争力逐渐增强，而在隔离膜市场还需奋起直追。在下游锂电池市场，深圳比亚迪、深圳比克、深圳邦凯科技、TCL金能等厂商已在全球锂电池市场占据相当大的市场份额。中国已形成锂电池相对完整的产业链，在锂电池材料的配套方面占有一定的优势。 国外主要锂电池生产商及其产品见下表。 表4： 国外主要锂电池生产商及其产品 参考文献 Green, M. et al. Strutured silion
9、 anodes for lithium batter appliations. Eletrohem. Solid-State Lett. 6, A75-79 . Frakoia K E , Gautie R S , Garhe R H , et al . . Carbon ,99 , 37 ,61-6 9. Croe, F. et al. Nanoposite polmer eletroltes for lithium batteries. Nature 394, 456-458 . Christie, A. M. et al. Inreasing the ondutivit of rstal
10、line polmer eletroltes. Nature 433, 50-53 .应具有高强、耐磨、耐热、热震稳定性好等特点，耐火材料的选择和施工是保证锅炉安全稳定连续运行的保证。在耐磨耐火材料选型方面，我电厂进行了充分的调研，考察兄弟电厂成功的经验，锅炉使用的耐磨耐火材料在材料施工中我们加强，严格控制材料施工工序、工艺和质量，关键工序进行全过程旁站质监。锅炉施工前编写了循环流化床锅炉施工质量及评定标准，包含所有耐磨耐火材料的验评标准。下面重点对浇注料的施工进行探讨。 浇注料的施工程序一般为： 材料到货验收 取样化验合格 机务安装验收合格 销钉焊接及补焊 施工面清理 涂刷沥青漆或膨胀材料
11、验收合格 制模板 验收合格 施工现场准备 浇注料加料、配水 制作试样 搅拌、振捣（旁站监督） 检查是否有跑模现象 （跑模立即拆除模板清理，返工） 自然干晾3天以上 烘炉 现主要针对浇注料施工关键工序进行讨论。 一、耐磨耐火浇注料施工 浇注料施工重点抓好销钉焊接、沥青涂刷、配水搅拌、制模固定、振捣、脱模保护、尺寸保证、测点准确等几个环节，严格按照材料厂家和锅炉厂要求进行施工。 （一）配水控制 严格控制耐磨耐火浇注料的配水量，使用定量容器专人配水。使用PH6 7. 5、氯离子含量50PPm的除盐水，施工前对水质进行取样化验。耐磨耐火浇注料加水量控制在5 6.5。加水过多，凝固时间延长，耐磨浇注料的
12、强度急剧降低，加水少，浇注料不易振捣，施工局部部位不能完全填充，材料质地不均。加水量可根据浇注现场的温度、距离，控制在一定的范围。 （二）制模前检查 制模前必须经机务验收合格，然后进行浇注料施工，这一点非常重要。若机务安装有误，将导致浇注料返工，工作量非常大。制模前需认真检查销钉、钩钉、支承件是否满足图纸要求，是否补焊全并焊接牢固，临时金属件是否割除。检查所有该涂刷沥青的金属件是否达到要求。在拐角部位要加密销钉数量，特别是炉膛内部管口位置，可使用不锈钢筋将浇销钉进行网状连接，提高拐角处浇注料强度。 （三）制模控制 浇注料制模是一道非常关键的工序，模板制的好与坏直接影响浇注料的质量。模板控制重点
13、验收其牢固性和尺寸的准确性。模板必须牢固，这是防止跑模的主要措施，一旦发现浇注料跑模，立即停工拆除模板清理干净，重新制模施工。浇注料跑模，将导致部分浇注料厚度不均，内部骨料密实度不均，同时造成膨胀缝不齐等缺陷。浇注料一次施工高度在300600mm之间，以便于振捣。木模要按照施工图尺寸要求放样，预制拼装，表面光滑，接口严密，表面刷两道脱模剂。模板必须经过验收后方可施工。 （四）搅拌振捣控制 每次浇注料搅拌量不易过多，搅拌机干混均匀后缓缓加水，水量不得加到一处，浇注料要充分混合。需要在浇注料另加钢纤维的，在加水混湿过程中加入，不得成团掺入。搅拌后的浇注料存放时间不超过30分钟。浇注料倒入模中，及时
14、振捣，缓慢插入料层连续振动，振捣以大量排出料中气泡，表面轻微泛浆为宜，缓慢拔出，以防漏振和留下孔洞，每点振动时间不宜过长，防止粗大骨料上浮，保证振捣要填充，不得出现空穴和死角。在无法振动的地方用榔头沿模板竖立方向轻轻振动模板，或在振动棒上焊接16mm园钢进行振动，保证浇注料质地均匀，不出现蜂窝麻面。浇注部件一次性连续施工，尽量不中断，严禁重复利用浇注料。浇注料施工后严禁二次施工进行修补抹面找平。 （五）膨胀缝的预留 浇注料膨胀缝预留非常重要，直接影响浇注料的热养生和寿命，施工中要科学地设置膨胀缝，防止浇注料在烘炉中发生网状裂纹和贯穿性的裂纹。我公司在浇注料施工中严格执行该要求，通过烘炉和试运检
15、查，没有发生超标的裂纹。 （六）测点孔的预留 CFB锅炉在炉膛、循环回路和排渣设备等处设有较多的温度和压力测点，它相当于锅炉的“眼睛”，测点正确安装和数据准确，真实反应炉内工况，为运行人员燃烧调整提供可靠的依据。炉膛密相区、冷渣器、回料阀内的温度、压力测点显得尤为重要。浇注料施工中重点防止测点的标高和角度偏差，若温度和压力测点标高不一致将导致锅炉内部参数的差异，使得部分测点为废点。特别是炉膛下层压力测点，由于下床压是反映物料数量和厚度的最为重要的依据，若数值不准将直接影响锅炉的排渣和燃烧。施工中还要防止浇注料振捣时使测点套管松动，角度发生偏差导致一次元件安装困难。 结束语 1. CFB锅炉选用
16、的耐火应具有高强、耐磨、耐热、热震稳定性好等特点 严格按照耐火材料的施工工艺及标准施工,符合行业标准火力发电厂锅炉耐火材料技术条件的规定，保证锅炉安全稳定运行。 在汽车内饰中的应用 1.1 汽车工业是纤维材料潜力巨大的 1.2 非织造材料在汽车中的应用 汽车用非织造材料可分为模压内饰件,吸音和绝热材料以及复合和叠层材料。汽车用非织造材料所用的纤维包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和天然纤维（如亚麻、大麻、黄麻和剑麻纤维等）。 1.3 汽车用非织造材料品种 密度为100250kgm3且表面复合装饰面料的具有隔音性能和自支承的模压件,可用于发动机罩,汽车舱室前端、仪表板的绝缘材料以及地板、
17、行李箱、车顶衬垫。 上述两种低密度、中密度非织造绝缘材料过去多用废纤维加酚醛树脂粉末经成网热固化制成,因环保要求,趋向于限制使用酚醛树脂,现已开发出采用废纤维中加入热塑性纤维,经混合、成网、热熔粘合而成,并可进一步模压的工艺。 2 我国汽车工业发展的现状及趋势 我国的汽车工业走过了50年的发展历程。改革开放20余年来,随着的持续、快速增长,我国的汽车工业实现了跨越式发展。201X年我国正式加入WTO,我国的汽车工业更出现了爆发性发展,汽车生产继续大幅提速发展,汽车产业对我国国民经济增长的贡献明显提高,成为我国工业第五大支柱行业。 当前我国汽车产业呈现日益明显的国际化特征。一是国内汽车市场的国际
18、化,进口汽车的关税壁垒日趋弱化,国内汽车市场更加开放；二是汽车产业的国际化,表现在我国加入WTO以后，当前世界上以“6+3”为主要格局的汽车都以直接或间接方式进入我国汽车产业,我国主要的汽车企业也都与国外汽车公司合资合作。 3 我国汽车用非织造开发应用现状及趋势 3.1 应用现状 我国汽车内饰件是在改革开放后,国外汽车制造厂在国内设立合资企业并随着零件国产化和中国汽车的蓬勃发展而发展起来的。 上世纪80年代中期,上海市纺织科学研究院在“七五”和“八五”国家重点科技攻关项目中,先后研究开发了汽车内饰用非织造材料,如低密度吸音、隔热、隔振衬垫材料,中、高密度非织造结构内饰件,上述研究项目已应用于生
19、产,产品达到德国大众汽车公司标准。国内的一些汽车内饰件厂也通过引进技术与生产线以及自行开发,生产各类汽车内饰件。 目前我国已形成初具规模的一批重点非织造材料生产企业,可满足汽车整机厂配套所需的各类内饰用非织造材料。但与国外的先进水平相比，我国汽车内饰材料的研究和开发工作存在很大差距。汽车内饰非织造材料的研究与开发力度不够,在环保型材料、轻量化、高强度复合材料、高性能汽车过滤材料以及电动汽车电池隔膜材料等带有前瞻性，并会影响汽车用材料工业未来发展的重大研究课题方面还是空白。 3.2 开发趋势 （1） 安全性高的优秀的增强纤维。 天然纤维废料在以焚化方式处理过程中,仅发散出CO2,而在天然纤维生长
20、过程的光合作用中又要吸收CO2,因此天然纤维是一种天然的可每年新生的一种资源；天然纤维密度小,可制成轻质结构材料；在发生碰撞事故中,与玻璃纤维增强塑料件比其模压件不会产生锐利碎片,因而更安全,同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸道过敏反应。 （2）长的原因在于其可提供生态与性更佳以及耐冲击韧性更好的结构件。 由美国Ford公司参加的英国Qinetig2Led公司的生态型汽车用非织造材料研究项目的目标是： 开发用于注塑成型内饰件的天然纤维热塑性非织造复合材料技术,以减少汽车工业对不可持续原材料的依赖。 根据欧共体的法规,至201X年汽车必须以95%的可循环使用的材料制造。天然纤维是一种可以新生的原
21、料，其产品更容易循环使用,且能耗较少、较低。Ford公司认为天然纤维相对于合成纤维是更好的吸收能量的材料,可以制造更强韧、受撞击不易碎裂的板材,从而安全性更佳。使用天然纤维复合材料还有利于降低车辆重量,改进车辆的燃油经济性。 3.3 对策 根据生活方式的变化,追求便利性、经济性、明快舒适及多样化的需求,开发具有深度模压成型性、轻量化、薄型化的非织造材料。 满足保护的需求,开发以节省能源、资源及具有循环再生使用特性的绿色内饰材料,开发单一材质的非织造内饰材料。 开发轻量化、具有更佳吸音、隔音性能,防沾污、抗菌、消臭、芳香、具有负离子性能的功能性非织造内饰材料。 开发环保型电动汽车高性能电池隔膜材料。从未来环保电动汽车的发展来看,高性能电池隔膜板是汽车用非织造材料最大的潜在之一。 关键词： 化学工业,中探析纳米材料在化工行业中的应用探析纳米材料在化工行业中的应用探析纳米材料在化工行业中的应用探析纳米材料在化工行业中的应用摘要: 充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省 关键词： 视野,单元,课程关键词： 研究进展,材料