三元材料h1,h2,h3,m相结构
材料科学基础三元相图
材料科学基础三元相图
七、 三元包晶相图
1． 空间模型（可以与有固溶度三元共晶比较） 三个液相面 三个单相固相面 一个三元包晶
反应水平面 一组二元共晶
开始、结束面 两组二元包晶
反应开始、结束面 六个单相固度面
x，y，z分别为α，β，γ成分点，则 α%=oa/ax×100%，β=ob/by×100%， γ%=oc/cz×100%
材料科学基础三元相图
三、匀晶三元相图
1． 立体模型 液相区，固相区，液、固两相区
材料科学基础三元相图
匀晶三元相图---合金凝固过程及组织
a.平衡凝固 b.蝶形法则：如图 匀晶合金凝固中相成分变化 ，凝固中固、液相成分沿固相
共线法则：三元合金中两相平衡时合金 成分点与两平衡相成分点在浓度三角形 的同一直线上
杠杆定律表达式
α%=EO/DE×100%， β=OD/DE×100%
注意：当一个合金O在液相的凝固
过程中，析出α相成分不变时，液 相成分一定沿α相成分点与O点
连线延长线变化。
材料科学基础三元相图
2．三相平衡重心法则（重量三角形重心）
24
3
材料科学基础三元相图
3． 固态有限溶解三元共晶合金的等温截面
材料科学基础三元相图
4． 固态有限溶解三元共晶合金的变温截面
xy变温截面
x1：L→α+β，L→α+β+γ x2：L→α，L→α+β+γ x3：L→α，L→α+γ，L→α+β+γ x4：L→α，L→α+γ， α → β
高镍三元正极材料研究进展
第44卷第7期2016年7月硅酸盐学报Vol. 44，No. 7July，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.07.03 锂离子电池正极材料高镍LiNi1−x−y Co x Mn y O2研究进展刘嘉铭，张英杰，董鹏，李雪，夏书标(昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650093)摘要：高镍含量三元层状材料LiNi1−x−y Co x Mn y O2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。
综述了高镍NCM材料的晶体电子结构特征以及镍含量变化对性能的影响，介绍了国内外主要的制备方法和掺杂和包覆改性的机理和特性，并展望了高镍NCM材料未来的应用和发展方向。
关键词：锂离子电池；正极材料；镍钴锰氧化物；综述中图分类号：O484 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)07–0931–11网络出版时间：2016–05–30 10:27:26 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20160530.1027.017.htmlProgress of Nickel–rich LiNi1−x−y Co x Mn y O2 as Cathode Materials for Lithium Ion BatteryLIU Jiaming, ZHANG Yingjie, DONG Peng, LI Xue, XIA Shubiao(Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)Abstract: Due to their advantages of high specific capacity, low cost and high safety, nickel–rich layered metal oxide materials LiNi1−x−y Co x Mn y O2 (NCM) are believed to be a candidate of the potential cathode materials for lithium ion power battery, and have become a research hotspot. The impact of crystal structure, electronic structure, and nickel content on the electrochemical performance of nickel–rich NCM were summarized, the main synthesis methods at home and abroad, the mechanism and characteristics of coating and doping were introduced, and the prospect for nickel–rich NCM cathode materials has been discussed.Keywords: lithium–ion battery; cathode material; layered metal oxide; review锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点而得到广泛的青睐[1–4]。
第八章 三元相图..
垂直截面(2)
5、投影图
投影图是相图中各类相界面的交线在浓度三角形上的 投影，也可给出不同温度下液相面和固相面等温截面的投 影。利用投影图可方便的判断三元合金的各类反应并分析 其结晶过程。 由于面上无点和线，所以投影无意义。但可给出不同 等温截面固、液相线的投影，见图 三元合金相图投影图。 可确定不同成分合金的结晶开始温度和终了温度范围。实 线为液相线，虚线为固相线。
α、L成分确定后，可用杠杆定律求出相对量：
wα = ×100% wL = ×100%
通过分析不同T的等温截面图，可了解合金状态随T改变 的情况，如：何时开始凝固，何时凝固完毕等。表示合金 在结晶过程中发生的变化，它的外形与二元相图相似，但 两者有原则区别。
4、变温截面（垂直截面）
垂直截面是沿一组成分特性线（平行于一边的成分线或 过一顶点的成分线）垂直浓度三角形所截取的截面。根据垂 直截面可分析处于该成分特性线的一组三元合金，在不同温 度下相的状态及其变化的情况，即可分析在结晶过程中发生 的反应及反应前后相的状态。
图13 组元在固态完全不固溶 的三元共晶相图
线：E1E、E2E、E3E为二元共晶线，此线上发生二元共晶反应： E1E：L → A+B E2E：L → B+C E3E：L → A+C 面：液相面：TAE1EE3TA：L TBE1EE2TB：L → → A B
TCE3EE2TC：L
→
C
固相面：过E点的平面△A1B1C1，也是三元共晶面。 液固相面之间还有6个二元共晶曲面： 后： E1EB1B3E1 E1EA1A3E1 左：E3EA1A2E3 E3EC1C2E3 右：E2EB1B2E2 E2EC1C3E2
B1
A
B
三元材料h2到h3相变的原理
三元材料h2到h3相变的原理H2和H3是两种三元材料，它们之间的相变是指H2从一种晶体结构转变为H3的过程。
本文将从晶体结构、相变原理和应用等方面介绍H2到H3相变的原理。
我们来了解一下H2和H3的晶体结构。
H2是一种六方晶系的晶体，其晶格结构由氢原子构成。
而H3是一种体心立方晶系的晶体，晶格结构中除了氢原子，还有一种叫做X原子的元素。
H2和H3的晶体结构的不同导致了它们之间的相变现象。
H2到H3的相变原理可以用以下几个步骤来描述。
首先，在H2晶体中加入适量的X原子，形成了H2-X的晶体。
随着X原子的添加，H2-X晶体中的X原子开始取代部分H原子的位置，形成H3-X晶体。
接下来，通过适当的处理，将H3-X晶体中的X原子去除，就得到了纯净的H3晶体。
H2到H3的相变过程受到温度和压力的影响。
在适当的温度和压力条件下，H2晶体中的H原子会与X原子发生相互作用，从而导致晶体结构的改变。
当温度或压力超过一定范围时，H2晶体会稳定存在；而在另一定范围内，H3晶体会稳定存在。
通过控制温度和压力的变化，可以实现H2到H3的相变。
H2到H3相变的原理不仅在理论上有重要意义，也具有实际应用价值。
由于H3晶体具有不同于H2的晶体结构，因此在某些应用领域具有更好的性能。
例如，在电子器件中，H3晶体可以实现更高的电导率和更低的电阻率，从而提高器件的性能。
此外，H3晶体还具有较好的热稳定性和化学稳定性，使其在高温和腐蚀性环境下具有更好的应用前景。
总结起来，H2到H3相变是一种将H2晶体转变为H3晶体的过程。
通过在H2晶体中加入适量的X原子，改变晶体结构，然后去除X 原子，得到纯净的H3晶体。
H2到H3相变的原理与温度和压力密切相关，通过控制温度和压力的变化可以实现相变。
H2到H3相变不仅具有理论意义，还具有实际应用价值，在某些领域可以实现更好的性能。
2024年材料科学基础---三元相图及其合金的凝固1
四相区为恒温水平面。 ➢ 要实测一个完整的三元相图，工作量很繁重，加
之应用立体图形并不方便，也不必要。
与二元相图联系和区别
基本结晶原理一致； 分析过程一致； 相区接触法则基本相同； 不同：由点到线，由线到面。
重点是熟练掌握各类相图的液相面投影图、等温截面、变温截面的分析方法及分析实际 三元相图（立体模型只作为帮助理解这些内容的工具）
三边AB、BC、CA按顺时针方向 分别代表三组元B、C、A的含量
由x点分别作三边的平行线， 顺序交于三边的三线段之和 等于三角形的任一边长，即： Sa+Sb+Sc=AB=BC=CA=合金 的总量(100%) Sc=Ca，代表A组元的含量。 Sa=Ab，代表B组元的含量。
Sb=Bc，代表Ｃ组元的含量
空间。
8.1.1 三元相图的成分表示法
三元相图的浓度三角形。三元合金的成分则需用一平面表示， 通常是用等边三角形或直角坐标表示。
三角形的3个顶点A、B、C分别表示3个纯组元，三角形的边AB、BC、CA分 别表示3个二元系的合金成分，三角形内的任一点都代表某一成分的三元合金。
三角形内任一点x合金的成分求法
8.3 简单共晶三元相图 8.3.1 相图的立体模型 ；8.3.2 合金的凝固过程及组织 ；8.3.3 等混截面 ；8.3.4 变温截面
8.4 固态有限溶解的三元共晶相图 8.4.1 相图立体模型；8.4.2 合金的凝固过程及组织；8.4.3 等温截面；8.4.4 变温截面
8.5 具有包共晶反应的三元相图 8.5.1 相图的立体模型 ；8.5.2 合金的凝固过程及组织；8.5.3 等温截面；8.5.4 变温我面
8.1 三元相图基础 8.1.1 三元相图成分表示方法； 8.1.2 三元相图杠杆定律及重心法则； 8.1.3 三元相图中 的截面图和投影图
三元相图-材料科学基础
1.直线法则(共线法则)和杠杆定律 1.直线法则(共线法则) 直线法则
由直线法则和杠杆定律可得出 以下推论: 以下推论: 当给定合金（ ( 1 ) 当给定合金 （ o 点 ） 在一 定温度下处于两相（ 定温度下处于两相 （ α、β） 平衡时， 若其中一相（ 平衡时 ， 若其中一相 （ α） 的 成分给定（a点），另一相 （ β） 的成分点必在两已知成 分点（ 连线的延长线上。 分点 （ o、a） 连线的延长线上 。 若两平衡相（ (2)若两平衡相（α、β）的 成分点（ 已知， 成分点 （ a、b） 已知 ， 合金的 成分点必然位于两已知成分点 的连线上。 （a、b）的连线上。
2.等边成分三角形中的特殊线 2.等边成分三角形中的特殊线
●平边线等浓度关系 平行于三角形某一边的直线 ef） 凡 成分点 位于 该线 （ 如 ef）， 凡成 分点 位于该 线 上的各合金中所含与此线对应 顶角代表的组元（ 顶角代表的组元 （ B） 的质量分 浓度)均相等。 数(浓度)均相等。
WB=Ae% =Ae%
5.6.2 三元匀晶相图
三元匀晶相图 是三个组元在液态 下和固态下均无限 溶解的相图。 溶解的相图。其各 类图形比较简单。 类图形比较简单。
一、立体图形
三元相图中A 三元相图中A、B、C三个 组元， 组元，任意两个组元都可以 形成一个二元匀晶相图。 形成一个二元匀晶相图。三 元匀晶相图的侧面是由这三 个二元匀晶相图围成的。 个二元匀晶相图围成的。其 上的两个曲面分别为液相面 （liquidus surface）和固 相面（ 相面（solidus surface）。 两个面把相图分为三个区： 两个面把相图分为三个区： 液相区（ ）、固相区 固相区（ 液相区（L）、固相区（α）、 两相区（L+α）。 两相区（L+α）。
高镍三元正极材料的失效机制，终于有人总结全了
高镍三元正极材料的失效机制，终于有人总结全了导读：高镍三元正极材料，如NMC和NCA，广泛应用于电动汽车和储能领域。
人们普遍认为层状过渡金属氧化物正极材料的电池失效机理为：正极材料的二次颗粒中形成的微裂缝导致阻抗增加、活性材料减少；同时，电解液渗透进入裂缝中发生反应，进一步导致电池性能下降。
如当升总经理李建忠就提到过：充放电过程中，高镍三元材料体积膨胀/收缩导致的颗粒粉化；表面劣化导致化学稳定性差；晶格塌陷等；导致容量衰减、安全性变差。
因此，颗粒裂缝成为科研工作者改善富镍正极材料性能的切入点。
但是正确理解锂离子电池体积变化以及它对富镍正极材料的充放电循环造成的影响也十分重要。
因此加拿大达尔豪斯大学著名教授Jeff R. Dahn教授利用原位X射线衍射和充放电测试，通过对一系列不同组成的高镍正极材料的电化学性能和结构进行表征，得到相应的高镍正极的循环保持率与能达到的容量之间的内在联系，说明了它们与锂离子电池在充放电过程中的体积变化的关系。
文章亮点1 对于高镍三元正极材料，在放电过程中锂离子电池发生体积变化发生的规律几乎一样。
2 建立不同组成高镍三元正极材料的容量与其容量保持率之间的关系，提出了一个高镍三元正极材料共同失效机理。
图文解读1.高镍三元正极材料结构分析图1 （a）LiNiO2，以Ni(OH)2为前驱体；（b）LiNi0.95Mg0.05O2，（c）LiNi0.80Co0.15A l0.05O2的SEM图像表1 半电池循环测试数据（点击放大）图1为本次研究中主要测试的三种高镍正极材料，包括原始的LiNiO2和部分Ni取代的LiNi0.95Mg0.05O2和LiNi0.80Co0.15Al0.05O2。
从SEM图像中可以看出，其中LiNiO2富镍正极材料为球形，而其它两种材料则为椭球。
表1中列出文献中不同高镍正极材料的电池循环数据，后面的讨论部分会将本文工作与文献工作进行对比。
2.LiNiO2容量衰减因素图2 LiNiO2在不同截止电压下的循环性能：（a）比容量，（b）归一化的容量；LiNiO2半电池的首圈（黑）和末圈（红）的容量/电压微分曲线（dQ/dV）：（c1-c5）C/5,（d1-d5）C/20。
三元材料结构
三元材料结构是指由三种不同元素组成的材料的晶体结构。
在三元材料中，每个元素都占据着特定的晶格位置，并且它们的相互排列方式决定了材料的晶体结构。
常见的三元材料结构包括：
1. 金属间化合物结构：金属间化合物是由金属元素和非金属元素组成的化合物。
在金属间化合物结构中，金属原子和非金属原子以一定的比例排列在晶格点上，形成一种有序的结构。
例如，钢中的铁碳化合物就是一种金属间化合物结构。
2. 半导体合金结构：半导体合金是由两种或更多种不同的半导体材料组成的材料。
在半导体合金结构中，不同的半导体材料的晶格结构相互交错，形成一种复杂的晶体结构。
半导体合金具有比单一半导体材料更好的电子性能，常用于电子器件中。
3. 陶瓷复合材料结构：陶瓷复合材料是由陶瓷基体和其他材料（如金属、聚合物等）组成的复合材料。
在陶瓷复合材料结构中，陶瓷基体和其他材料以一定的比例混合在一起，并形成一种特定的结构。
陶瓷复合材料具有较高的强度、硬度和耐磨性，常用于高温、高压和耐腐蚀的环境中。
这些三元材料结构的特点和性质取决于元素的种类、比例和排列方式。
通过调整元素的组成和结构，可以获得具有特定性能的材料，满足不同领域的需求。
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三元材料h1,h2,h3,m相结构
三元材料是指由三种不同的元素构成的材料，这些元素的组合形
成了一种特定的晶格结构。
在三元材料中，每种元素都有着不同的原
子结构和化学性质，它们的相互作用在材料的性质和应用方面起着关
键的作用。
其中，h1h2h3是一种常见的三元材料，其由h1、h2和h3这三种
元素组成。
这种材料的结构和性质各异，有着广泛的应用领域。
首先，h1h2h3具有良好的力学性能。
由于其三种元素的不同性质，h1h2h3材料具有较高的强度和硬度，可以用于制造高强度结构件。
例如，在航空航天领域中，h1h2h3材料可以被用于制造飞机和火箭的结
构件，以确保其在极端环境下的安全性和可靠性。
其次，h1h2h3具有优异的电子性能。
由于不同元素的贡献，
h1h2h3具有不同的导电和离子传导性能，使其在电子器件领域具有重
要的应用价值。
例如，在太阳能电池中，h1h2h3可以作为光催化材料，提高电池的光电转换效率。
此外，h1h2h3材料还可以应用于储能器件，利用其优越的电化学性能提高储能系统的性能。
另外，h1h2h3还具有良好的热稳定性和耐腐蚀性。
不同元素的选择和组合使得h1h2h3材料具备抗氧化、耐高温和抗腐蚀的特点，因此在化工和冶金领域有着广泛的应用。
例如，h1h2h3材料可以用于制造管道、化工容器等耐腐蚀的设备，同时也可以用于高温熔融金属的包覆材料，提高金属的耐热性能。
此外，h1h2h3材料还可以用于生物医学领域。
不同元素的选择和组合使得h1h2h3材料具有良好的生物相容性和生物活性，可以应用于生物医学材料中。
例如，在人工关节领域，h1h2h3可以作为骨骼修复材料，用于人工关节的修复和替换，提高患者的生活质量。
总之，h1h2h3作为一种三元材料，其独特的结构和性能使其在各个领域有着广泛的应用前景。
从力学性能到电子性能，再到热稳定性和耐腐蚀性，以及生物医学领域的应用，h1h2h3都展示出了其独特的优势和潜力。
随着科学技术的不断发展，相信h1h2h3在未来将有更广阔的应用空间。