新型纳米材料与器件 专栏评述

评“原子层沉积MgO薄膜改性LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2”

陈俊松

提升正极材料的电化学性能是锂离子电池系统能量密度和容量密度提升的关键。高镍三元正极材料（LiNixCoyMn1-x-yO2，x＞0.5）因其具有较高的理论比容量和比能量吸引了大量研究。然而，在充放电过程中，高镍三元正极材料中的镍、钴、锰等金属离子容易溶解在电解液中，造成电极材料表面结构的破坏和电化学性能的退降。在众多改性方法当中，表面包覆改性由于其相对简单的操作，和较好的改性效果获得了大量研究。传统包覆方法，往往要求较为苛刻的反应条件，会在一定程度上破坏材料的表面及体相结构。

因此，开发一种简单通用的方法实现高镍三元正极材料的包覆是非常有必要的。本文以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2为研究对象，通过原子层沉积的方法实现了MgO薄膜的均一包覆。实现了在温和气相条件下，对电极的超薄、均匀、完整包覆。提高了正极材料循环性能和倍率性能的表现，尤其是提高了其在高截止电压条件下的电化学性能。这一研究为三元正极材料的研究提供了新的思路，具有良好的应用前景。

评“薄板件自然疲劳裂纹扩展SBFEM仿真方法”

郝 锋

人类文明的发展与金属材料的使用密切相关。石器时代之后，相继经历了青铜和铁器两个以典型金属材料为显著使用工具的时代。18世纪以来的三次工业革命，极大地推动了金属材料在现代工业中的应用，同时也对金属材料的使用寿命和可靠性提出了更为苛刻的要求。进入21世纪，随着航空航天、深海远洋、尖端物理等领域快速发展，大型装备（航天器、航母等）金属构件和部件的服役工况日益复杂，易导致其在交变服役载荷作用萌生疲劳裂纹，并扩展失效。

随着高端装备对使用寿命和可靠性的要求提升，相关金属材料的疲劳裂纹与失效问题的危害日益凸显。本工作结合比例边界有限元法（SBFEM）和疲劳裂纹萌生及扩展机理，提出了一种铝合金薄板疲劳裂纹扩展的有效模拟和寿命预测的仿真策略，成功实现了循环加载条件、试样厚度和材料参数等因素对试样疲劳裂纹扩展过程和寿命预测影响的综合考虑，为高端装备和大型构件的疲劳寿命准确预估、材料筛选和可靠设计提供了有益的工具。