锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算 吴娇杨，刘品，胡勇胜，李泓 （中国科学院物理研究所，北京，100190） 摘要：锂电池是理论能量密度最高的化学储能体系，估算各类锂电池电芯和单体能达到的能量密 度，对于确定锂电池的发展方向和研发目标，具有积极的意义。本文根据主要正负极材料的比容 量、电压，同时考虑非活性物质集流体、导电添加剂、粘结剂、隔膜、电解液、封装材料占比，计算了不同材料体系组成的锂离子电池和采用金属锂负极、嵌入类化合物正极的金属锂离子电池 电芯的预期能量密度，并计算了18650型小型圆柱电池单体的能量密度，为电池发展路线的选择 和能量密度所能达到的数值提供参考依据。同时指出，电池能量密度只是电池应用考虑的一个重 要指标，面向实际应用，需要兼顾其它技术指标的实现。 关键词：锂离子电池；金属锂离子电池；能量密度；18650电池；电芯 中图分类号：O O646.21文献标志码：A 文章编号： Calculation on energy densities of lithium ion batteries and metallic lithium ion batteries WU Jiaoyang，Liu pin, HU Yongsheng, LI Hong (Institute of Physics, Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China) Abstract:Lithiumbatteries have the highest theoretical energy densities among all electrochemical energy storage devices. Prediction of the energy density of the different lithium ion batteries (LIB) and metallic lithium ion batteries (MLIB) is valuable for understanding the limitation of the batteries and determine the directions of R&D. In this research paper, the energy densities of LIB and MLIB have been calculated. Ourcalculation includes the active electrode materials and inactive materials inside the cell.For practical applications, energy density is essential but not the only factor to be considered, other requirements on the performances have to be satisfied ina balanced way. Key words：lithiumion batteries; metal lithium ion batteries; energy densitycalculation;18650 cell; batteries core 收稿日期：；修改稿日期：。 基金项目：国家自然科学基金杰出青年基金项目（51325206），国家重点基础研究发展计划（973）项目（2012CB932900）。第一作者：吴娇杨（1988-），女, 博士研究生，研究方向锂离子电池电解质E-mail：wujiaoyang8@https://www.doczj.com/doc/738063344.html,；通讯联系人：李泓， 研究员，研究方向为固体离子学与锂电池材料，E-mail：hli@https://www.doczj.com/doc/738063344.html,。
高能量三元正极材料的开发及产业化 一、镍钴锰三元正极材料市场需求分析 锂离子电池作为一种对环境友好的替代能源，近年来受到了人们的重点关 注，在 21 世纪初始持续实现了接近30%的年复合增长率。纯电动、混合动力汽 车需求的剧增，更加极大地促进了动力型锂离子电池的发展，特斯拉、日产、宝 马以及国内的比亚迪、江淮等车企，都已经实现了电动汽车的量产化，并不断加大研发投入，对电动汽车、锂离子电池及其关键材料产业链进行重点开发。正极材料是锂离子电池的核心关键材料，目前已在市场上广泛使用的有钴酸锂、锰酸锂、系列镍钴锰三元复合材料（镍：钴：锰 =1:1:1，5:2:3，6:2:2 等）和磷酸铁锂，其中适用于动力型锂离子电池的正极材料主要有磷酸铁锂和镍钴锰三元复合材料。进一步提高能量密度和安全性能是正极材料发展的必然趋势，由于高电压充电或深度放电时电极材料对有机电解质的强氧化作用、材料自身结构的崩塌或破坏、高镍类材料带来的产气问题，以及压实密度已接近理论真密度的极限，现有材料在兼顾高能量密度和高安全性能上的局限亟需突破。 从全球范围来看，锂离子电池企业主要集中在日本、中国和韩国，相应的锂离子电池正极材料的研发及生产也主要集中在以上国家。国外锂离子电池正极材 料行业已逐渐形成了寡头竞争的局面，如日本的户田和日亚化学工业等企业，韩国的 Umicore 和 L&F 等企业。国内仍有较多的企业在参与市场竞争，主要有当升科技、湖南瑞翔、湖南杉杉、余姚金和、中信国安、天津巴莫、深圳天骄等企业。近年来，作为正极材料之一的镍钴锰三元材料，应用前景极为广阔，发展更 是突飞猛进， 2014 下半年以来至今，受电动汽车用锂离子电池体系重心由磷酸 铁锂到三元材料转变的刺激，使三元材料的市场需求呈井喷之势。但由于三元材料行业技术集成度高、下游客户对产品质量要求严格等原因，一些不具备核心竞争力的企业将会逐步退出，行业内的优势企业将占据越来越多的市场份额。产能集中、技术集中，高能量密度、高安全性能已经成为行业对三元类材料企业和产品要求的重要趋势。 由于镍钴锰三元材料 Li(Ni x Co y Mn 1-x-y )O2 存在明显的三元协同效应，利用Ni 、Co、 Mn 三种元素各自的优势可提高Li(Ni x Co y Mn 1-x-y )O2材料的综合性能。因此，该材料的组分优化可进一步放大各组分元素的优势，除了传统的
浅析激光等离子体相互作用原理 一、摘要 超强激光脉冲与等离子体相互作用是近几年新兴的前沿学科,它在激光蒸发沉积、激光推进、新型的粒子加速器、超快高能X射线光源和“快点火”惯性约束聚变等方面，都有着广泛的应用前景。因此，激光等离子体相互作用的研究是十分必要的。 论文中我们阐述了激光等离子体的性质相互作用。通过建立简化的物理模型，即将部分电离的等离子体简化为类氢离子讨论了激光等离子体相互作用物理和超短超强激光等离子体相互作用。最后，我们根据得到的一些相关结论简单的描述了激光等离子体的一些应用。 关键词：激光等离子体 二、介绍 人类对等离子体的研究从气体放电开始。1879年,英国的Crookes首先发现气体放电管中的电离气体区别于固、液、气三态，将之称为“物质第四态”。1928年,美国的Tonks和Langmuir采用等离子体(Plasma)来描述这种新的物质形态。随后，Vlasov和Landau等人建立了等离子体的动力学描述,这也标志了等离子体物理学的正式建立。到了二十世纪五十年代，在受控热核聚变和空间技术发展的推动下，等离子体物理逐渐发展成熟，成为一个新的、独立的物理学分支。等离子体是一种由大量电子、离子等带电粒子和中性粒子(原子，分子，微粒等)组成的,并具有一定集体行为的、准中性的、非束缚态的宏观体系。与通常的固、液、气三态相比，等离子体的基本特征主要是“准电中性”和“集体行为”。 自1960年Maiman研制成功第一台红宝石激光器以来，激光技术的每一次发展都极大的拓展了物理学的研究领域。图1给出了激光强度随年代的增长及相关的物理学进展。 图1
激光等离子体物理,是随着超短超强激光脉冲技术发展而形成的一个新的分支学科。激光技术的每一次革命,都为激光与等离子体作用的研究开辟新的领域。随着激光强度的不断增强,激光等离子体物理经历了从线性响应到非线性光学,再到相对论的非线性作用的研究历程。在现有激光技术的推动下(强度S 1023VI//cm2,脉宽/S 量级),超短超强激光脉冲同等离子体的作用更是成为了当今物理学研究前沿的一个重要分支。 现代激光技术的发展,引发了人们研究超短超强激光脉冲同等离子体作用的浓厚兴趣。这一方面是出于探索自然物理规律特别是非线性问题的需要,另一方面则是源于激光等离子体作用可以用来充当各种光子、电子和离子源气由于激光的高能量密度,这些产生的粒子源具有更好的紧凑性和其它一些非常优秀的束流性质,如高亮度、低散射度、短脉冲等。而这样的粒子源存在很多新颖的实际应用,比如在离子束治疗癌症、生物照相、超快探测、快点火聚变等方面将会产生巨大的作用。目前,国际上激光等离子体物理的主要研究领域在如下几个方面：激光驱动的可控惯性约束核聚变,粒子桌面加速器,基于激光等离子体作用的电磁波辐射源研究,如X 射线源P 气阿秒脉冲,高次谐波和太赫兹辐射等。另外,利用超短脉冲激光在大气中传播形成的超长等离子通道来实现激光雷达和激光引雷等研究也得到了人们越来越多的关注。 三、激光等离子体相互作用原理 高功率激光束照射靶物质时,部分激光能量被吸收,导致靶物质被加热、电离而产生热等离子体,从而激光直接与等离子体相互作用。激光等离子体相互作用与激光参数、等离子体的材料特性和状态参数等密切相关,其中最具决定性因素的是激光强度人和等离子体密度,。激光强度(激光的聚焦功率密度)为： L L E I S τ= （1） 其中L E 是打到靶面的激光能量,S 是激光束辐照在靶上的面积(焦斑),r 是激光脉冲的时间宽度。激光强度也可以用电场来表示: 20012 L I c E ε= （2） 其中0ε是真空中的介电常数,c 为“光速。另一个常用来表示激光强度的物理量是激光场的无量纲化振幅002e eA a m c =,其中0A 为激光矢势A 的幅值, e m 为电子质量, e 为电子电量,对于线极化激光有： 0A =（3） 圆极化激光有： 0A = （4） 其中0λ为激光波长。强度不同的激光发生相互作用的机理可能完全不同,强度超过1016瓦特的激光称为相对论激光,这是由于电子在激光电场中的高速振荡速
有机笼状高能量密度材料（HEDM）的分子设计和配方设计初探运用理论和计算化学方法,主要是量子力学（QM）、分子力学（MM）和分子动力学（MD）等方法,对两类重要有机笼状化合物金刚烷和六氮杂金刚烷（HAA）的多系列高能衍生物以及著名的高能量密度化合物（HEDC）六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的结构和性能,进行了较为系统的计算、模拟和研究。从气相分子、固态晶体至复合材料（高聚物黏结炸药PBX）,完成了寻求高能量密度材料（HEDM）的全过程研究。全文大体包括三部分内容:第一部分是HEDC的“分子设计”。基于量子化学计算首次建议和运用判别HEDC的定量标准(密度ρ >1.9g·cm-3,爆速D>9.0km·s-1和爆压 p>40.0GPa),并兼顾其稳定性(热解引发键离解能 BDE>120kJ·mol-1)要求,从上述多系列有机笼状化合物中推荐了7种HEDC。 首先,以量子化学第一性原理DFT-B3LY/6-31G*水平的全优化构型,求得系 列多硝基金刚烷（PNA）的红外光谱（IR）和298800K温度范围的热力学性质(Cp,m°、Sm°和Hm°);设计等键反应求得其气相生成热（HOF）;按0.001e·Bohr-3电子密度曲面所包含的体积求得晶体理论密度（ρ）;按Kamlet-Jacobs方程估算它们的爆速（D）和爆压（p）。运用UHF-PM3方法求得该系列化合物的各可能引发键的均裂活化能 （Ea）,预测其热解引发机理和稳定性相对大小;在B3LYP/6-31G*水平求得引发键C–NO2键离解能（EC–N）;发现热解引发键的键级(BC–NO2)、EC–N、Ea以及– NO2上净电荷（QNO2）对判别稳定性或感度的等价线性关系。按照我们建议的HEDC的定量标准和稳定性要求,发现1,2,3,4,5,6,7,8-八硝基金刚烷、1,2,3,4,5,6,7,8,9-九硝基金刚烷和1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-十硝基金刚烷三种化合物是值得推荐的潜在HEDC,从而否定了国外前人由基团加 和法得出的十一硝基金刚烷是PNA系列最佳HEDC目标物的结论。此外,还对金刚烷的硝酸酯基系列化合物作类似的理论研究,根据判别HEDC的能量与稳定性相结合的定量标准,发现1,2,4,6,8,9,10-七硝酸酯基金刚烷可作为HEDC目标物。 其次,在B3LYP/6-311++G（3df,2pd）//B3LYP/6-31G*水平下,对
2020北大物理学院考研难度解析考研大纲参考书分数线考研经验分 享-盛世清北 考研路很长，又很艰难，每个能考研成功的人，都是在这一路努力的付出过，无论何时，做到多一些行动，少一些情怀！坚持自己的信念，考研过程中要着眼于复习，聚焦在复习上，踏实稳重，不被外界所干扰，才是成功的必备条件。 2020年考研在即，备考北大物理学院的同学都处于一个紧张的状态，然而北大物理学院的考研难度如何，考研大纲是什么，用什么考研参考书，初试及复试分数线是多少，复试有什么要求，录取情况怎样，有没有相关专业的考研真题及经验等等问题，都在困扰着备考的同学们，对此，盛世清北总结以下文章内容，帮助大家解决难题。 2020年清北招生目录的重大变革，北大物理学院也不例外，所以同学们报考之前需要全面了解北大物理学院的考研相关事项吧。 一、招生目录 2020年，是北大招生目录变更较大的一年，盛世清北老师通过与2019年招生目录对比分析如下：
1、北大物理学院2020年计划招生7（含推免4人）比去年39（含推免27）减少32人（推免减少23人），即全日制统招生今年缩招9人。 2、北大物理学院2020年增加专业物理学（高能量密度物理）与电子信息两个专业的招生； 3、北大物理学院2020年取消核能与核技术工程专业招生； 4、理论物理专业的招生要求发生改变，由只招收应试考生，不招收推荐免试研究生变更为只招收港澳台生、留学生。 5、粒子物理与原子核物理专业的招生要求发生改变，由只招收推荐免试研究生，不招收应试考生变更为只招收港澳台生、留学生。 6、原子与分子物理与光学专业的招生要求发生改变，由两个专业合并招生变更为只招收港澳台生、留学生。
磁流体力学简介 ——《力学学报》编辑部约邱孝明为科技部写的，写于2005年7月31日修改于同年8月 11日. Magneto-fluid mechanics, hydromagnetics, magnetohydrodynamics 以上三个英文词的中文意思都是磁流体力学，常用的是magnetohydrodynamics（缩写成MHD）。最初，MHD是指单流体；后来，不断衍生出一些新分支，如双温或三温MHD、辐射磁流体力学RMHD、EMHD（它是指包含了电子惯性的MHD）。今天人们把它们统称为MHD。它是结合经典流体力学和经典电动力学的方法研究导电流体（等离子体、液态金属或电解液等）在外加磁场中流动时与电磁场（其中的磁场不仅有外加的有时还有自生的）之间相互作用的学科。不少教科书把MHD看作是等离子体物理学的一个分支，还认为它是等离子体动力论（kinetics）的一种宏观近似（下面将看到，这些看法未必准确）；其实，它的发展历史比等离子体还早（前者始于1832年；后者1879年），特别是后来一些需要用MHD 来认识和解决的科学和技术问题的不断涌现使它已成为一门独立的学科而备受物理学、力学、应用数学和技术科学界的重视。这些问题包括：1. MHD发电；2. 磁重联和磁岛的产生与演变是磁约束聚变MCF（特别是其主要途径tokamak）、太阳物理和空间物理长期研究的重大课题；3. MHD湍流及其输运是MCF长期研究的重大课题（特别是，tokamak中的新经典撕裂模MHD湍流更是湍流这个跨世纪难题中的难题；不过，最近tokamak界已经找到实验上控制和利用新经典撕裂模MHD湍流的办法），也是快中子堆和聚变堆以及最近几年一些工业应用中液态金属流动研究的重大课题；4. 辐射磁流体力学（RMHD）是核武器物理和惯性约束聚变ICF长期研究的重大课题；5. 磁瑞利-泰勒（MRT）不稳定性是快Z篐缩等离子体辐射源PRS长期研究的重大课题（PRS将成为新兴学科高能量密度物理和实验室宇宙物理、ICF、材料科学等研究中的重要手段）；6. MHD减阻是最近十多年航空航天界及航海界迅速兴起的重大研究课题；7. MHD 有序结构（如soliton、shock等）和混沌，它们的研究正在不断丰富非线性科学的内容[邱孝明，《力学进展》20（1990）499]；8. 热、低温等离子体历来是滋生新兴应用研究领域的“肥沃土壤”（包括较新的“材料的电磁加工EPM”和“磁流变流体MRF”，最新的“新型人工电磁介质又称负折射率介质或左手变质介质left-handed metamaterials”和“等离子体光子晶体PPC”），但这些新兴应用研究领域的基本理论仍旧是MHD理论；9. 热、低温等离子体的另两个热门应用领域（等离子体推进器和等离子体隐身），除N-S方程外，它们的基本理论也是MHD理论；10. 一些原本是等离子体的动力论（kinetics）效应但用动力论理论又难以解决的难题，例如有限拉莫半径（FLR）
多介质辐射流体力学数值模拟中的并行计算研究＊ 莫则尧张爱清曹小林左风丽 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心，北京１０００８８ 摘要多介质辐射流体力学是传统的计算挑战性应用问题，对大规模并行计算机有强烈需求．近年来，在万亿次并行机的５１２个处理器上，对该类应用中的多介质Ｅｕｌｅｒ流体力学方程、辐射扩散方程、粒子输运方程、以及这些方程之间的耦合连接，开展了有效的并行数值模拟．作为连接数值模拟和并行计算机的桥梁，并行计算也得到了快速发展．文中综述了并行计算，尤其是并行算法和并行实现关键技术方面的重要进展．通过这些算法和技术，可以看出作者是如何组织和完成这些万亿次并行数值模拟应用的． 关键词并行计算数值模拟多介质辐射流体力学粒子输运 当前，大规模并行数值模拟已经成为加速科学研究越来越重要的手段．在那些实验无法开展或者实验经费非常昂贵的领域，例如，高能量密度物理学研究领域［１］，这一手段尤其重要．惯性约束聚变（ＩＣＦ）［２１是高能量密度物理学研究的一个重要领域，其强间断非线性多物理现象的数值模拟吸引了大量的计算科学专家。这些现象可用多介质辐射流体动力学偏微分方程来近似描述．为了在并行机上求解该类方程，高效率的并行算法和并行实现技术非常重要．否则，该类应用的大规模数值模拟不可能实现［３］．例如，在当前先进的微处理器上，对二维辐射能量方程，８０００个网格的低精度串行求解就需要１个星期，而中子输运方程的２５３６个网格、４４群和１６个方向的串行求解则需要２４０天．况且，将来的高精度和高分辨率数值模拟需要将这些计算规模再扩大两个数量级． 近年来，在万亿次并行机上，我们成功地组织了多介质辐射流体力学应用的大规模并行数值模拟，在５１２个处理器上，将多个数值模拟应用程序的执行速度或者问题的求解规模提高了两个数量级．其中，作为连接数值模拟应用和并行机的桥梁，并行计算研究，或者说并行算法和并行实现技术研究，取得了较大进展．本文将综述这些进展，解释我们是如何有效组织这些大规模数值模拟应用的．特别地，针对多介质Ｅｕｌｅｒ流体力学方程、辐射扩散方程和粒子输运方程，以及耦合连接三类方程的并行应用程序我们分别进行了讨论．本文给出典型的数值模拟性能结果．所有数值模拟中，我们均使用两台并行机，一台是并行机Ａ，含９６个处理器，消息传递平台ＭＰＩ的延迟为２肚ｓ，带宽为３．２ＧＢ／ｓ；另一台为并行机Ｂ，含１０２４个处理器，ＭＰＩ延迟为１０肚ｓ，带宽为４００ＭＢ／ｓ．两台并行机的单机峰值性能均为１ＧＦｌｏｐｓ．最后，我们总结了一些其他相关的工作进展． １并行算法与并行实现关键技术进展在ＩＣＦ等高能量密度物理应用领域，多介质辐射流体力学耦合粒子输运计算将占据实际数值模拟应用的绝大部分ＣＰＵ时间［４＿６］．一般地，辐射流体力学由质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程３部分组成．能量守恒方程通常写成电子温度、离子温度和光子温度的三温扩散方程的形式．３个 ２００５—０６—２８收稿，２００５—０９—０５收修改稿 ＊国家杰出青年科学基金（批准号：６０４２５２０５）和国家自然科学基金（批准号：６０２７３０３０）资助项目Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｅｙａｏ—ｍｏ＠ｉａｐｃｍ．ａｃ．ｃｎ 万方数据
Design of high energy density MCMB/Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 cells for PHEV purposes Honghe Zheng1,*, Gao Liu*, Xiangyun Song, Paul Ridgway and Vince Battaglia*, z Lawrence Berkeley National Laboratory, 1 Cyclotron Rd, Berkeley, CA 94720, USA Introduction Energy density is one of the important criteria for lithium-ion batteries to meet the aggressive requirements for PHEV applications. According to the recently announced PHEV goals by the USABC, a system energy density of 207 Wh/L is required (with an assumption that only 70% is available for all electric driving) to meet the 40-mile, all-electric-driving target. Reducing inactive material content and increasing electrode thickness are important ways to increase the energy density of a lithium-ion battery. We have reported the energy density improvement of the Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 (L333) cathode using minimum amounts of inactive materials[1]. That study investigated the effects of electrode thickness on the electrochemical behavior of graphite anodes and Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2-cathodes. In this presentation we show that on the electrode scale combining the optimized MCMB anode and Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 cathode surpasses the PHEV 40-mile energy density goal by 50%. Experiment MCMB was supplied by Osaka Gas, Japan and Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 was supplied by Seimi, USA. A slurry consisting of different amounts of active material, PVdF, and acetlylene black was prepared by mixing in 1-methyl-2-pyrrolidone (1MP). Coated films on copper foil for MCMB and on aluminum foil for Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 were prepared by the motorized doctor blade method. All of the films with different active material loadings were compressed to 35% porosity using a calendering machine. Coin cells were assembled in an argon-filled glove box. The separator employed was Celgard 2400. 1M LiPF6/EC+DEC(1:2) was used as the electrolyte. Electrochemical measurements were performed by using a Maccor battery cycler. Results and discussion Fig.1 shows the effect of electrode thickness on the rate performance for both the MCMB-based anode and the Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2-based cathode. From this figure, it is seen that rate performances of the anode and the cathode as a function of the electrode thickness are quite different. The capacity of at which the anode hits the rate 1On leave from Henan Normal University, P.R.China * Electrochemical active member z E-mail: VSBattaglia@https://www.doczj.com/doc/738063344.html, mass transfer limit varies dramatically with thicknees and C-rate, where as the capacity of the cathode shows a steady decline as a function of rate before hitting a mass transfer Fig.2 was obtained by plotting the capacity versus current density of an electrode corresponding to the point just before the bend in the curve of the rate- capability curves of Figure 1. (The performances of three graphites and L333 are displayed.) This figure indicates that. for discharge rates below ca. 3 C, the rate performance of the three graphite anodes is worse than that of the Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 cathode. In other words, the anode limits the rate performance of the cell for discharges longer than 20 minutes. The data also suggest that cells with discharge rates greater than 3C can not be made with L333 cathodes. For urban driving, 20 mph is considered the average driving speed. Therefore, the 40-mile battery system should be optimized for a 2 hr discharge, i.e. C/2 rate. Based on the data of figure 2, the cycleable capacity of 2 1/31/31/32 full cells. Cathode contains a: 8% PVdF; b: 2% PVdF. Fig. 3 shows the power cycling of two MCMB/Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2coin cells we designed for PHEV purposes. These cells are cycled with a P/4 Charge to 4.3V, and a P/2 Discharge to 70% depth of discharge (DOD), with a 1-hour constant voltage hold at the top of charge. The two cells contain cathodes with different binder contents, 2% and 8%. The cell with the cathode that contains 2% binder has an initial useable energy density of 350 Wh/l (volume includes the working area from Al to Cu current collector). The cell with the cathode that contains 8% binder has an initial useable energy density of 310 Wh/l. The electrode -based energy density of the both systems exceeds the PHEV system requirements with excellent cycling behavior. Meeting the system requirement will require additional engineering effort. The cells are still cycling in our laboratory. Reference 1.Honghe Zheng, Gao Liu, Vince Battaglia et. al, ECS Trans. 11:1-7. 2008 Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 cathode (b) of different thicknesses.
项目名称稠密、高温及强场环境下的原子分子结构特性及其动力学 推荐单位国防科技大学 项目综述查看 主要完成人 1.袁建民 1）参加并指导了该项目的90%以上的研究内容，投入该项研究的工作量占本人工作量的60%； 2)将平均原子模型推广到混合物计算，并编制了所有程序；3) 与戴佳钰、侯永、康冬冬共同建立了动力学框架，并获得了高温稠密物质的状态方程和结构动力学等物理过程。4)与曾交龙、靳奉涛等共同对高温环境下的原子结构进行了系统研究；5)与李永强、吴建华共同建立了考虑屏蔽效应的自洽场模型；6)是科学发现1和2的主要完成人之一，并执笔或参与撰写了大部份的学术论文，是9篇代表性论文的第一作者或通讯作者。 2.戴佳钰 1）是科学发现1的主要完成者之一，投入该项研究的工作量占本人工作量的80%；2)提出利用朗之万模型将第一原理模型推广到高温高密度区域，实现了高能量密度物理领域的重要突破；3)与侯永、袁建民合作构建了太阳内部状态方程数据，首次给出了基于第一原理的结果；4)与康冬冬、袁建民共同对水在高温高密度状态下的动力学结构进行了研究，5)执笔或参与撰写了10余篇项目相关论文，发表在Phys. Rev. Lett., Astrophys. J.,J. Chem. Phys.以及Phys. Rev. A等期刊上，是2篇代表性论文的第一作者。 3.曾交龙 1）是科学发现2的主要完成人之一，投入该项研究的工作量占本人工作量的70%；2）对高温环境下的原子结构及光谱特性进行了系统研究，与袁建民、靳奉涛等人共同建立了细致谱项模型，获得了一大批物理规律认识和原子参数；3）在国内首次建立了细致谱项模型精密研究等离子体光谱的理论方法，并应用于实验等离子体温度诊断；4）在国际上首次实现了重元素（如金）精密光谱研究的突破，解释了长期以来理论与实验之间差异的物理起源；5）撰写了部分学术论文，是3篇代表性论文的第一作者。 4.赵增秀 1）是科学发现3的主要完成人，投入该项研究的工作量占本人工作量的55%；2）开发了研究强场下电子电离等动力学的模型和程序；3）探讨了多电子体系的激光电离机制, 检验了不同规范对强场近似理论的影响；4）撰写了部分研究论文，是1篇代表性论文的通讯作者。
高能量密度动力学研究的内容和意义 SCW 摘要 高能量密度状态是指物质由于受到外界能量输人或自身能量转换，使其内能增大而造成的高压力、高密度和高温度状态。能量的体积密度的量纲等同于压力的量纲，由此可知内能增加量为1MJ／cm3时，物质内部的压力约为1TPa量级。通常认为在高能量密度状态下，固体物质的可压缩性已有显著影响，气态物质应达到接近极限压缩的程度，即相当于0.1TPa或0.1MJ／cm3的内能密度。例如密度为0.01／cm3的物质被加热到100eV，其压力约0.1TPa量级，对氢气（氘、氚）而言比能量约为10MJ/g。 高能炸药PBX-9404的化学反应能密度约为0.0096 MJ／cm3，爆压36GPa。核材料铀-235全部裂变释放的能量密度相当于1.386 106 MJ／cm3，裂变反应区中压力达到5000TPa。比较这些数据可知，我们定义的高能量密度状态的下界，比炸药爆轰直接状态高出一个量级，相当于核裂变反应开始的状态（如炸药爆轰再经过内爆聚能达到的状态），属于应用非核聚能手段仍可达到的范围。高能量密度物理就是使用这些手段（包括爆轰、电磁力和激光烧蚀），把待研究的物质压缩到所需要的状态，并研究相应的极高速度、压力和温度条件下物质的性质和变化过程。这是一个核武器物理、天体物理、流体动力学和凝聚态物理的交叉领域，也是一个孕育着新发现和新认识的重要前沿学科。 利用脉冲功率技术(电容器组、爆炸磁压缩装置和电子加速器等)提供的数十至数百兆安(MA)轴向冲击大电流，产生强大的箍缩电磁力，可把几厘米直径的金属或等离子体圆柱套筒高速压缩到上千万大气压力或上百万度温度的状态，并可维持微秒或纳秒量级的时间。这种电磁内爆实验可用来研究材料高压物态方程等极端条件下的物质性质、核武器内爆动力学和组件缺陷的影响、流体动力学界面不稳定性等物理问题，并能产生大量的软X射线用于核武器效应模拟研究。美、俄两国有关实验室用的电磁驱动内爆技术，已能造成每立方厘米物质的内能相当于上百克炸药能量的高能量密度状态。Atlas装置进行的高能量密度流体动力学实验，可实现压力量级为TPa的冲击压缩和等熵压缩，进行相关范围的物态方程研究；可进行圆柱形复合套筒内爆动力学、微喷射和微射流、特殊材料力学性能及层裂损伤、流体动力学内爆不稳定性和界面不稳定性、湍流混合、复杂构形三维流动（切向流，界面摩擦）等核武器物理主要问题的研究；还可用来探
浙江大学徐志康教授团队：发展了具有不对称孔结构的高安全性复合锂离子电池隔膜 2018-08-16 锂离子电池凭借其高能量密度、长寿命和无记忆效应等优点已被广泛地应用于各种便携式电子设备和动力装置。锂离子电池的安全性，尤其是在高温工作条件下的运行稳定性，是电池应用的关键指标之一，正日益受到广大研究者的关注。在锂离子电池的结构中，多孔隔膜起到物理分隔正负极的作用，并且为锂离子传输提供通道，对电池的充放电性能及安全性至关重要。一般认为，大孔径隔膜有利于提高电导率，从而改善电池的初始放电容量和倍率放电性能；另一方面，较小的孔径可以有效阻止锂枝晶的生长以及电解液的流失，在提高电池的安全性能方面更具优势。因此，如何简单、有效地制备具有多层次孔结构的电池隔膜，成为同步提升电池性能和安全性的关键。 最近，浙江大学徐志康教授课题组在Elsevier旗下Composites Communications期刊发表了题为 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
“Sandwich-Structured Composite Separators with an Anisotropic Pore Architecture for Highly Safe Li-ion Batteries”的研究论文，报道了一种具有不对称孔结构的复合锂离子电池隔膜(SSCS)的制备新方法。在课题组前期发展的热致相分离法(TIPS)制备梯度孔分离膜(Chinese J. Polym. Sci., 2016, 34, 1423?1435)的基础上，该工作将聚偏氟乙烯(PVDF)与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)无纺布进行复合，利用TIPS过程中成膜液内部和表面冷却速率的差异(图1a)，得到了表面小孔、内部大孔的不对称孔结构(图1b，1c)。这种特殊结构使得隔膜具有较高的储液量和较小的漏液率。另外，无纺布夹心层的存在提高了隔膜的热稳定性，高温下不易变形(图2a)。同时该隔膜还具有高温闭孔的特性(图2b)，从而避免了极端高温工作条件下的电池短路问题，提高了电池使用的安全性。将这种复合隔膜用于LiFePO4/Li电池中，其放电容量和循环使用稳定性均优于商品化隔膜Celgard 2400，该性能提升得益于复合隔膜独特的不对称孔结构所赋予的高电导率和低界面阻抗。该工作为制备兼具优异的电池性能和安全性的锂离子电池隔膜材料提供了一种新思路。 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
钴酸锂 1.钴酸锂的概述 1992年SONY公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。但在容量和循环寿命上存在不足。钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh／g左右，循环次数为100至200次。另外，磷酸铁锂电池有安全性高。稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。因此其在小型电池应用上没有优势。国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史较短，但发展较快，多数企业在很短时间进入，但生产企业规模不大，产品主要集中在中低档。 2002年，国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨，大多数产品依靠进口，但随着国内主要生产企业的投产，产能和需求量得到了极大的提升，2006年需求量达到6500吨，2008年需求量接近9000吨。 2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。 2.钴酸锂的材料构成 LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。 3.钴酸锂的制备 1活性钴酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤：以原生钴矿石为原料，制取高纯钴盐溶液；在弱氧化气氛下，将浓度为40～70g/l的高纯钴盐溶液与浓度为60～200g/l的沉淀剂混
超高强度激光的应用现状与展望 一、引言 自1960年7月梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器以来，经过五十年的发展，人们在激光的研究上突破了许多技术难题并取得了相当的成就。激光被发明以来，以其方向性强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性引起了科学家们特别是军事家们的广泛关注，经过科学家们的不懈努力，今天的激光仪器无论是从工作原理、实验手段，还是制造工艺都已逐步成熟。特别是超高强度激光激光日益受到各大军事强国的重视，并有望成为未来军事技术发展中最活跃的一个领域之一。迄今为止，超高强度激光在军事领域已经广泛应用于定向能武器、航空航天等诸多国防领域，大大提高了军队在高技术战争条件下的打击与防御能力。同时，超高强度激光的军转民技术也得到了很大的发展。 二、超高强度激光的应用现状 激光的应用主要是利用激光方向性强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性的特点而被科学家们看好。在军事领域，激光可以用于实施常规打击，航空航天中的点火推进控制燃烧，侦察与反侦察，精确制导，保密通信和飞行器姿态定位等，而这些激光应用的军转民成果在民用领域也必将有着广泛的应用前景。下面我们以激光在军事领域的应用为主并有针对地介绍一些激光军事应用技术的军转民成果和研究方向。 1、激光武器 利用沿一定方向发射的激光束直接攻击目标的武器称为激光武器，它是定向能武器的一种。经过20年代的研究与发展，制造激光武器所需的各项技术已有长足的进步，成功地进行了一系列的激光打靶试验，证明激光武器是可实现的，并且具有如下特点。 快速：激光束以光速射向目标，射击时一般不需要提前量。 灵活：发射激光几乎没有后坐力，因而易于迅速变换射方向，并且射速高，能在短时间内射杀多个目标。 精确：可将能量聚焦于很细的激光束，精确地击中目标甚至目标的脆弱部位。 不受电磁干扰。 战术激光武器包括“硬杀伤”激光武器和“软杀伤”激光武器两种。前者是利用强激光束破坏目标；后者所需能量较低，主要用于烧伤人眼或破坏武器的电子设备和光电传感器，所以又称为激光致盲武器或激光反传感器武器。激光反传感武器技术较为成熟，是当前的发展重点。现代飞机、导弹等武器装备中有多种电子和光电探测设备，如制导系统、导航仪、夜视仪、红外探测器等，这些设备很精密，也很脆弱，只需较小的能量就可进行干扰或破坏，使整个武器装备失控或失效。人眼也是如此，激光会使它暂时甚至永久失明。目前，美、俄、英、法、德、日等国都在积极发展激光致盲武器已于1991年7月进入全面工程研制，1995年通过美国陆军的定型鉴定。试验表明，它可破坏8公里内的光电传感器。海湾战争后期美军曾把两台样机运到海湾战场准备试用，因战争很快结束而未进行。