材料科学资源

㈠ 材料科学与工程学院

材料科学与工程学院依托学校的优势学科，逐渐形成了以矿物材料为特色，以资源综合利用与新材料（包括矿物材料、无机非金属材料、矿物/高分子复合材料、纳米材料等）为主要方向的办学理念，展现了在国内外相关领域的优势地位。学院现有博士后流动站2个、博士点4个（材料科学与工程、环境科学与工程两个一级授权点；岩石矿物材料学，矿物学、岩石学、矿床学两个二级授权点）、硕士点8个（材料科学与工程，岩石矿物材料学，矿物学、岩石学、矿床学，应用化学，化学，环境科学与工程，材料工程，化学工程），本科专业2个（材料科学与工程、材料化学）。其中国家重点学科1个，省部级重点学科1个，国家级特色专业1个。目前有在校本科生570余人，硕士研究生140余人，博士研究生40余人。

学院师资力量雄厚，形成了一只老、中、青结合的师资队伍，既有德高望重的老教授、博导，也有一批年富力强、在国内外具有较高知名度的学术带头人。近年来，学院有计划地引进了一批学科带头人和风华正茂的青年教师，虽历经多次院系调整，但学院教师队伍的学历、学缘结构、专业和年龄梯队更趋合理。学院现有教职员工39人，其中专业教师29人，全部具有博士学位，教授11人，副教授12人，博士生导师8人。60%以上的教师都有在海外著名大学留学或访问学者的经历。教师中既有“跨世纪优秀人才基金”和“新世纪人才基金”获得者、青年地质学家“金锤奖”和“银锤奖”获得者、“黄汲清青年地质科技奖”获得者、“霍英东青年教师教学奖”获得者，也有“北京市教学名师”和“北京市优秀教师”获得者、“北京市师德先进个人”和“北京市科技新星”。建设有市级优秀教学团队1个、校级科技创新团队1个。

学院近年来在国家科技支撑计划项目、“863”重大项目子课题、国家自然科学基金重点项目、中国地质调查综合利用项目、教育部重点项目等国家级、省部级重点项目以及省部级科技奖等方面取得重要突破，项目的层次、资助经费、成果的数量和水平明显提高。近年来已获授权国家发明专利25项；在SCI/EI/ISTP三大检索期刊发表论文数百篇，公开出版专著、教材20余部；2项成果获国土资源科学技术二等奖。在科技成果转化方面迈出了可喜步伐，目前已有非水溶性钾矿资源综合利用技术、功能化复合矿物粉体制备技术、新型耐火材料工业化应用技术、新型矿物复合材料技术等多项成果实现了产业化和应用。学院还建立了由材料加工制备实验室、材料化学实验室、材料物理性能表征实验室和材料设计与模拟计算实验室组成的材料学教学、科研平台；优化整合了材料学、材料化学等实验室，成立了“材料学实验教学中心”，并被评为校级实验教学中心。与珠宝学院共同成功申报“珠宝与矿物材料实验教学中心”为北京市实验教学示范中心。此外，矿物岩石材料开发应用国家专业实验室、北京固体废物处置科技创新研发基地、水资源与环境工程北京市重点实验室等科研平台为学科发展提供了强有力的支撑。

学院继承与发扬“特色加精品”的办学理念，在瞄准国际材料科技前沿的同时，围绕资源综合利用与节能环保等国家战略需求，努力构建材料领域创新人才培养体系。近年来，本科生科技立项活动成果显著，获得北京市挑战杯特等奖1项、二等奖5项、三等奖1项。研究生培养取得重要成绩，获得全国优秀博士论文提名奖1篇，省级优秀硕士学位论文3篇。

㈡ 材料科学——能源材料

锂离子电池的研究进展

摘要 介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池正极材料、负极材料、电解质材料的研究进展，同时也介绍了目前存在的问题和发展前景。
关键词 锂离子电池，研究进展，展望

R&D of Li-ion secondary battery

Sun Chunwen
(Department of Applied Chemistry,Tianjin University,300072)

Abstract The fundamental principle of electrochemical reaction of Li-ion battery,its general properties and the progress of researches on materials for cathode,anode and electrolyte are introced in this paper.At the same time its existing problems and prospects are also outlined.
Key words Li-ion battery,research progress,prospect

自从1859年Gaston Plante提出铅酸电池概念以来，化学电源界一直在研制新的高比能量、长循环寿命的二次电池。1990年日本索尼公司率先研制成功锂离子电池〔1〕。它是把锂离子嵌入碳中形成负极，取代传统锂电池的金属锂或锂合金作负极。负极材料是石墨和焦炭等碳材料。目前的正极材料主要是LiCoO2，其次是LiNiO2和LiMn2O4。电解质为LiAsF6+PC(碳酸丙烯酯)、LiAsF6+PC+EC(碳酸乙烯酯)及LiPF6+EC+DMC(碳酸二甲酯)。隔膜为PP微孔薄膜、PE微孔薄膜或两者双层。锂离子电池既保持了锂电池高电压、高容量的主要优点，又具有循环寿命长、安全性能好的显著特点，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域展示了良好的应用前景和潜在的经济效益，是近年来受到广泛关注的研究热点。

1 锂离子电池的电化学反应原理及特性

这种电池的正负极均采用可供锂离子(Li+)自由嵌脱的活性物质，充电时，Li+从正极逸出，嵌入负极；放电时Li+则从负极脱出，嵌入正极。这种充放电过程，恰似一把摇椅。因此，这种电池又称为摇椅电池(Rocking Chair Batteries)。以LiCoO2为正极材料，石墨为负极材料的锂离子电池，充放电反应式为

锂离子蓄电池的一般特性〔2〕：
(1)体积及质量的能量密度高；(2)单电池的输出电压高，为4.2 V；(3)自放电率小；(4)在60℃左右的高温下也可以使用；(5)不含有毒物质等。

2 锂离子电池的研究进展

研究锂离子蓄电池的关键技术是采用能在充放电过程嵌入和脱嵌锂离子的正、负极材料及选用合适的电解质材料。
2.1 正极材料
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子的贮存库。为了获得较高的单体电池电压，应选择高电势的嵌锂化合物。一般而言，正极材料应满足〔3～7〕：(1)在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；(2)温和的电极过程动力学；(3)高度可逆性；(4)全锂化状态下在空气中稳定性好。目前研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物上(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。
能作正极活性物质的主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4等。最早用于商品化的锂离子电池中的正极为LiCoO2，它属于α-FeO2型结构。其合成方法是将Li2CO3和CoCO3按摩尔比Li/Co=1∶1的比例混合，在空气中700℃灼烧而成〔8〕。其可逆性、放电容量、充放电效率、电压的稳定性等性能均很好。因此，目前正极材料主要采用LiCoO2，或在其中再添加Al、In等元素的复合钴酸锂。但是，由于钴材料成本较高，资源缺乏，因此，必须开发少用钴、不用钴或廉价易得的材料，如用镍或锰来取代钴，这样电池单价可大大降低。
LiNiO2是继LiCoO2后研究较多的层状化合物，一般是用锂盐和镍盐混合在700～850℃经固态反应制备。镍与钴的性质相近，价格比钴低廉。LiNiO2目前的最大容量为150 mAh/g，工作电压范围为2.5～4.1 V，不存在过充电和过放电的限制，Ohzuku〔9〕认为它是锂离子电池中最有前途的正极材料之一。但由于LiNiO2的制备中存在许多问题，所以LiNiO2的实际应用还受到限制。例如，制备三方晶系的LiNiO2时容易产生立方晶系的LiNiO2，特别是当热处理温度大于900℃时，LiNiO2将全部以立方晶系形式存在，而在非水电解质溶液中，立方晶系的LiNiO2无电化学活性。
尖晶石型的LiM2O4(M=Mn、Co、V等)中M2O4骨架是一个有利于Li+离子扩散的四面体和八面体共面的三维网络。其典型代表是LiMn2O4。因为在加热过程中易失去氧而产生电化学性能差的缺氧化合物，使高容量的LiMn2O4制备较复杂，现在常用的合成方法有多步加热固态合成法、溶液-凝胶法、沉淀法等。如何克服容量在循环时下降的问题是目前LiMn2O4研究的焦点。因此，尖晶石型特别是掺杂型LiMn2O4的制备及结构与性能的关系仍是今后锂离子电池电极材料研究的方向。
2.2 负极材料
锂离子电池作为一种新型的高能电池在性能上的提高仍有很大的空间，而碳材料性能的提高是其中的主要关键。负极碳材料应具备大容量、良好的充放电特性、高度可逆的嵌入反应、热力学稳定以及对电解液稳定的性能。
1973年就有人提出以碳作为嵌锂材料，但直到1990年索尼公司以石油焦炭作为负极，才使锂离子电池的研究进入实用化阶段，从而掀起了世界范围的研究热潮。用于锂离子电池的碳材料主要有以下几种，见下表。

目前研究的碳负极材料主要有石墨、冶金焦炭、石油焦炭等。其中石墨具有层状结构，因此其层与层之间有可能嵌入原子或原子团，形成碳层间化合物。石墨用作锂离子蓄电池的负极，可用充电的方法在碳层之间嵌入锂离子，用放电的方法脱嵌锂离子。用嵌锂石墨作为负极时，研究的焦点主要有：不可逆容量损失的机理和抑制方法，石墨结构与电化学性能的关系等。
石墨的结晶度、微观组织、堆积形式等都影响其嵌锂容量。有研究发现，部分无序排列的存在是石墨嵌锂容量小于理论容量的原因，通过调节热处理温度控制石墨的堆积形式是获得高容量的有效手段。日本本田研究与发展公司利用特殊处理方法解决了锂离子电池比容量低的问题。具体做法是将锂(分子)置于有序石墨板之间，材料经聚亚苯基(PPP)热处理后，再将高度取向的石墨经高压(5 000～6 000 MPa)热解。用该方法得到的石墨作负极，使负极达到了1 116 mAh/g的高比容量〔10〕。
1991年日本NEC的Iijima用真空电弧蒸发石墨电极时，发现了具有纳米尺寸的碳多层管状物——纳米碳管。此后，引起了人们广泛的兴趣和深入的研究。纳米碳管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高和界面效应强等特点，其顶端开口填充已用于高效催化载体、吸波材料等。近年来，已把碳管用于锂离子电池中作为负极材料，研究发现它具有高的可逆容量等优异的电极性能。目前，对碳电极材料的研究十分活跃，今后仍是锂离子电池研究的重点。
2.3 电解质材料
主要采用锂盐和混合有机溶剂所组成的材料，如LiClO4/PC(碳酸丙烯酯)+DME(二甲基乙二醇)、PC+DME、PC+DME+EC(碳酸乙烯酯)、EC+DEC(碳酸二乙酯)、LiAsF6/EC+THF(四氢呋喃)等。有些专家认为，LiClO4是强氧化剂，使用很不安全。PC在蓄电池中因反应性强，易进入碳夹层，用于锂离子电池也不可取。LiPF6是适宜的用盐，1～2 mol/L LiPF6/EC+DMC是理想的电解液〔11〕。电解质的稳定性也是当前研究锂离子蓄电池的一个关键技术。
另外，提高锂离子电池的容量、电极循环寿命、电池的安全性、减小自放电和实现快充仍是今后锂离子电池研究的关键技术。

3 展望

近年来锂离子电池作为一种新型的高能蓄电池，它的研究和开发已取得重大进展。但由于锂离子电池是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等多学科的交叉领域，研制中还存在许多问题。运用传统的电化学研究方法结合现场、非现场的谱学方法等多种检测手段，对锂离子电池体系进行评价、优化设计，将会有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将是继镍镉、镍氢电池之后，在下世纪相当长一段时间内市场前景最好，发展最快的一种二次电池。

参考文献

1 Nagaura T,Tozawa K.Prog Batts Sol Cells,1990(9):209～217
2 李春鸿.电池，1996，26(6)：286～290
3 Miure K,Yamada A,et al.Electrochimica Acta,1996,41:249～256
4 Gao Y,Dahn J R.Electrochem Soc,1996,143:100～114
5 Saidi M Y,Barker J,et al.Electrochimica Acta,1996,41：199～204
6 Rougier A,Gravereau P,et al.J Electrochem Soc,1996,143:1168～1175
7 周恒辉，慈云祥等.化学进展，1998，10(1)：85～94
8 金属时评(日)，1993(1525)：2
9 Ohzuku T,Ueda A,et al.Electrochimica Acta,1993,38:1159～1167
10 任学佑.电池，1996，26(1)：38～40
11 Main Topics.Currend Trends in Li-Ion Battery,Techno Japan,1994,27(3):58～60

㈢ 材料科学与工程属于什么系

业务培养目标:本专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识,能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作,适应社会主义市场经济发展的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术人才。
业务培养要求:本专业学生主要学习材料科学与工程的基础理论,学习与掌握材料的制备、组成、组织结构与性能之间关系的基本规律。受到金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料以及各种先进材料的制备、性能分析与检测技能的基本训练。掌握材料设计和制备工艺设计、提高材料的性能和产品的质量、开发分析与检测技能的基本训练。掌握材料设计和制备工艺设计、提高材料的性能和产品的质量、开发研究新材料和新工艺方面的基本能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1.掌握金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及其它高新技术材料科学的基础理论和材料合成与制备、材料复合、材料设计等专业基础知识;
2.掌握材料性能检测和产品质量控制的基本知识,具有研究和开发新材料、新工艺的初步能力;
3.掌握材料加工的基本知识,具有正确选择设备进行材料研究、材料设计、材料研制的初步能力;
4.具有本专业必需的机械设计、电工与电子技术、计算机应用的基本知识和技能;
5.熟悉技术经济管理知识;
6.掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有初步的科学研究和实际工作能力。


主干课程:
主干学科:材料科学与工程、化学、物理学
主要课程:物理化学、量子与统计力学、固体物理、材料学概论、材料科学基础、材料物理、材料化学、材料力学、材料科学研究方法、材料工艺与设备、计算机在材料科学中的应用等
主要实践性教学环节:包括专业实验、金工实习、电工电子实习、认识实习、生产实习、课程设计、毕业设计(论文)。
主要专业实验:材料结构显微分析、近代仪器分析方法、材料的物理性能与力学性能测试、材料制备与成型加工工艺实验等


修业年限:四年
授予学位:理学或工学学士
相近专业:材料化学 冶金工程 金属材料工程 无机非金属材料工程 高分子材料与工程 材料科学与工程 复合材料与工程 焊接技术与工程 宝石及材料工艺学 粉体 再生资源科学与技术 稀土工程 非织造材料与工程

㈣ 王章忠的 材料科学基础 ，有资源的给我发一份吧。急用。。。。。。[email protected]。非常感谢

网络文库有啊~

㈤ 哪位高人帮我回答一下女孩学矿物资源工程好还是学材料科学与工程好考虑到就业问题（工作环境或收入）

我强烈推荐你学材料科学与工程！

首先,材料科学与工程专业的前景好,在中国很有发展市场,是一个很有潜力的行业方向。

其次,针对你说的工作环境和收入问题,材料未来的就业应该没有矿物资源工程那么辛苦。
收入嘛那就得看你的本事喽~
考研那是必须的,出国发展也是不错的选择哦~

我就是材料这个专业的所以就比较了解一些~

不过你也要爱根据自己的兴趣来选择,我还是尊重你的选择！

㈥ 材料科学导论pdf

㈦ 材料科学与工程基础第四版wily 数字资源怎样获取

材料科学与工程（英文名：Materials Science and Engineering，缩写MSE）。在国务院学位委员会学科评议组制定和颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中，材料科学与工程属于工学学科门类之中的其中一个一级学科，下设3个二级学科，分别是：材料物理与化学、材料学、材料加工工程。材料科学与工程专业是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中，

㈧ 材料科学与工程中的金属和高分子哪个好

各有所长。
以我见，毋庸置疑，当然是高分子好了。
金属资源毕竟是有限的，现在很多金属材料将要被高分子代替，这在航空航天、国防上有明显的显示。
再者，现代社会中可以说各个方面，各行各业都离不开高分子材料。像塑料，橡胶，胶黏剂，涂料等等，从日常生活中的点点滴滴，到国防建设，航空航天，可以说都离不开高分子材料。就业方面绝对有保证，并且薪酬不菲。不选高分子，可能会后悔，但选了高分子，绝对不后悔。