2020年, 第44卷, 第11期　
刊出日期：2020-11-20

  

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专家特约
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  尖晶石类燃料电池阴极催化剂性能提升策略

  刘岳鹏, 张廷尉, 李忠芳, 张志旭

  电源技术. 2020, 44(11): 1563-1568. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.001

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  能源危机和环境污染已成为阻碍当今社会可持续发展的亟待解决的问题。由于尖晶石型氧化物自身结构的特点,该类催化剂用来代替贵金属阴极催化剂在燃料电池领域的研究受到人们广泛关注。综述了尖晶石类催化剂制备方面最近研究进展,分析了催化剂制备过程中对尖晶石组成、结构、形貌、缺陷和载体等进行调控的方法及其对催化剂催化性能的影响。通过调控尖晶石类催化剂的结构及形貌,提高催化反应热力学参数及动力学速率,提升催化剂的稳定性,延长燃料电池的寿命。展望了尖晶石型催化剂的发展方向。
研究与设计
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  LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂掺混LiFe_0.2Mn_0.8PO₄电池安全性能研究

  孟繁慧, 高金辉, 高凡, 刘婧, 谢富国

  电源技术. 2020, 44(11): 1569-1572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.002

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  研究了LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ (NCM523)中混掺LiFe_0.2Mn_0.8PO₄ (LFMP)的材料热稳定性及其电池安全性能,并对电池基础电性能进行了验证。采用差示扫描量热法(DSC)和加速量热法(ARC)对混掺正极材料(NCM523/LFMP)以及电池的热稳定性进行了对比测试,结果表明,NCM523/LFMP材料的放热温度比NCM523延后了50 ℃,同时,ARC测试结果显示NCM523/LFMP在SOC(荷电状态)为100%时的起始放热温度与NCM523材料在SOC为77%时的起始放热温度相似。LFMP的掺入提升了NCM523的放电平台,LFMP掺入前后,电池的倍率性能无明显变化,LFMP掺混前后,电池循环500次后容量保持率均大于80%。橄榄石结构的LFMP具有较高的热稳定性,可以减缓NCM523的热扩散,从而提高材料热稳定性,同时减少三元材料与铝箔的接触面积,提升了电池的安全性能。
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  板块状单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料的制备与表征

  王浩, 秦显营, 孙威, 章立寒, 张锐

  电源技术. 2020, 44(11): 1573-1576. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.003

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  以硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰混合盐和NaOH为实验原料,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂为添加剂,采用液相快速共沉淀法制备出小颗粒三元前驱体Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂,之后将碳酸锂与此前驱体混合均匀后经过两段高温热处理得到板块状单晶形貌的锂离子电池正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。在2.8~4.3 V电压区间内表征材料的电化学性能,结果表明板块状单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在1 C下首次放电比容量为166.7 mAh/g,循环100次后容量保持率可达92.7%,在5 C下放电比容量高达127.9 mAh/g。
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  无定形碳与石墨负极安全性能研究

  孔俊丽

  电源技术. 2020, 44(11): 1577-1579. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.004

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  随着锂离子电池在电子产品、电动汽车、储能等领域的广泛应用,锂离子电池安全事故频发,电极材料的安全性能研究引起了人们的关注。针对贝特瑞石墨818 (BTR 818)负极与北京低碳清洁能源研究院无定形碳(NICE AC)负极,讨论材料的结构与储锂机理对锂离子扩散系数、电池内阻的影响,进一步分析电池产热和温度的差异,结果表明无定形碳具有优异的动力学,可以有效降低电池的产热与温度,具有更高的安全性。
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  碳材料形貌与结构对锂离子电池循环性能影响

  马思琪, 李邑柯, 蓝键, 刘艳娥, 尹荔松

  电源技术. 2020, 44(11): 1580-1582. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.005

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  采用球形石墨、磷片形石墨、无定型炭黑三类不同形貌和晶体结构的碳材料作为锂离子负极材料并制备扣式电池。结合扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)以及氮气吸附脱附测试等手段对材料的形貌和晶体结构进行物理性能的分析,并通过电化学性能测试探究碳材料形貌和晶体结构对锂离子电池循环性能的影响。结果表明采用无定型炭黑制备的锂离子电池具有良好的循环性能,0.1 C下首次放电比容量为334.94 mAh/g,1 C下循环300次后容量保持率为95.1%。
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  磷酸铁锂电池热失控过程中释放能量分析

  张明杰, 张坚, 杨凯, 刘皓, 耿萌萌

  电源技术. 2020, 44(11): 1583-1586. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.006

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  利用锂离子电池热失控实验平台进行不同荷电状态(SOC)磷酸铁锂电池的热失控实验,分别将热失控前后的电池拆解,利用氧弹量热仪测量各部分的燃烧热值并进行对比分析。通过加权计算的方法得到电池热失控前后的能量,分析磷酸铁锂电池热失控过程中释放的能量。结果表明,磷酸铁锂电池热失控过程释放的能量与SOC成正相关关系,满电态20 Ah软包磷酸铁锂电池在热失控时释放的能量最大,可达2 342 kJ。
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  基于双层分形微通道的液冷板散热性能分析

  王文豪, 李波, 丁月, 贝绍轶, 张兰春

  电源技术. 2020, 44(11): 1587-1590. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.007

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  针对锂离子电池的温升特性,建立了一种基于双层分形微通道的液冷板。采用Fluent软件对该模型的散热性能进行仿真分析,在2 C下放电,提高冷却液的流量可以明显降低液冷板的最高温度和温差;降低冷却液的温度可以大幅降低液冷板的最高温度,但温差趋于稳定。对液冷板结构优化,与原有的模型相比,最高温度下降了0.5 ℃,温差下降了1.7℃,进出口压力差降低了176 Pa。在相同的工况下对优化后的模型和单通道模型进行对比仿真分析,优化后模型最高温度27.9 ℃,温差3.8 ℃,进出口压力差下降了83.25%,在更低的冷却泵消耗下能很好地满足电池工作温度要求。设计了验证实验,结果表明实验与仿真结果误差维持在8%以内,液冷板散热效果仿真具有准确性,液冷板散热效果明显。
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  储能电站用磷酸铁锂电池循环老化机理研究

  郭东亮, 陶风波, 孙磊, 刘建军, 蔚超

  电源技术. 2020, 44(11): 1591-1593. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.008

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  以储能电站用磷酸铁锂电池为对象,研究了其在不同温度和倍率条件下的循环性能及老化机理,为优化储能电站充放电策略,提升储能电池循环性能提供理论依据。结果表明高温、大倍率充放电循环均可加速储能电池老化,储能电池容量衰减的主导因素是活性锂离子损失及隔膜孔隙率降低。
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  基于自适应无迹卡尔曼滤波的锂电池SOC估计

  宫兵, 凌六一, 何业梁, 邢丽坤

  电源技术. 2020, 44(11): 1594-1599. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.009

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  荷电状态(SOC)是电动汽车电池管理系统的重要组成部分,SOC的准确估计可以有效降低电池的成本,提高电池的利用效率。为解决扩展卡尔曼滤波算法(EKF)中噪声协方差对SOC估计精度的影响问题,采用噪声协方差实时更新自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)对电池SOC进行准确估计。对锂电池开展充放电实验,进行离线参数辨识,得到锂电池二阶RC等效电路模型参数。通过建立电池SOC与开路电压、电池模型参数之间的函数关系,利用Matlab/Simulink仿真验证了等效电路模型的正确性。基于验证的二阶RC电路模型采用AUKF和EKF两种算法对实际工况下的单体锂电池SOC进行估计,最大估计误差分别为0.011 4、0.017 6,平均误差分别为0.006 2、0.007 9。结果表明AUKF解决了EKF在复杂工况下估算精度较低的问题。
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  基于RLS和UKF算法的锂离子电池荷电状态估计

  陈剑, 肖振锋, 李达伟, 罗磊鑫, 夏向阳

  电源技术. 2020, 44(11): 1600-1603. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.010

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  针对锂离子电池荷电状态(SOC)估计不够精准的问题,提出了采用二阶RC等效电路模型结合递推最小二乘法(RLS)和无迹卡尔曼滤波算法(UKF)的SOC估计方法。推导了二阶RC的锂离子电池离散状态空间方程和观测方程,通过实验得到了电池SOC-OCV拟合曲线,并采用递推最小二乘法进行模型的参数辨识,通过仿真对比了自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)和UKF算法对模型的适应性,从而证明了UKF算法对SOC的估计效果更好。
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  变工况条件下SOFC不可逆热力学性能研究

  靳红炜, 李志义, 魏炜, 许晓飞, 刘志军

  电源技术. 2020, 44(11): 1604-1609. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.011

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  固体氧化物燃料电池(SOFC)质、热传递及电化学反应等均属不可逆传递过程,将其存在的唯象关系与熵产结合,对SOFC中粘性耗散、热传导、扩散传质、活化极化及欧姆热熵产等进行度量,并考察温度、燃料流量、H₂摩尔分数、肋宽与通道宽之比(RCR)及通道横截面之比(CSR)对SOFC不可逆热力学的性能影响。结果表明,H₂-SOFC中各局部熵产沿电池长度方向均下降,传质熵产占主导,其次是活化极化熵产。各全局熵产与火用损失随电流密度的增大而增大,火用效率逐渐降低(92%~65%),发电效率先增后减;工作电压（0.7 V)下,升温以及降低H₂摩尔分数和燃料流量,燃料利用率、火用效率与发电效率均增大。相同电流密度时,RCR越小,火用效率及发电效率越高,CSR对性能影响不显著。
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  HT-PEMFC高频交流电快速加热技术研究

  吴振宇, 连家鑫, 安禹臣, 杨林林

  电源技术. 2020, 44(11): 1610-1613. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.012

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  高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)工作温度高于100 ℃,在常温下启动时,必须将电堆加热到工作温度。为了实现HT-PEMFC的快速启动并提高温度均匀性,设计了一种使用高频交流电加热HT-PEMFC电堆的方法。从温度分布、加热功率两个方面对比了交流电加热电堆和加热片加热电堆的方式,分析了两种加热方式对电堆性能的影响。结果表明：使用高频交流电加热电堆时,温度分布更加均匀,能实现电堆的快速升温,在30次升降温循环实验中未发现对电堆性能不利的影响。
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  二氧化氮毒化对直接甲醇燃料电池性能的影响

  李想, 秦斌, 肖文杰, 杨慧民

  电源技术. 2020, 44(11): 1614-1615. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.013

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  直接甲醇燃料电池阴极氧化剂为空气中的氧气,空气中少量氮氧化物对电池有毒化作用。考察了恒流放电运行模式下二氧化氮对电池性能的影响,利用循环伏安扫描和电化学阻抗谱分析NO₂毒化作用机制。研究表明,电池阴极催化剂Pt表面存在少量NO₂吸附,对电化学活性比表面积及氧还原反应电荷转移电阻造成一定影响,导致电池恒流运行中电池电压加速衰减。
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  基于VOF模型的PEMFC流道亲疏水性数值模拟研究

  胡弦, 黄豪中, 雷涵

  电源技术. 2020, 44(11): 1616-1618. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.014

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  水管理是影响质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作性能以及工作效率的关键技术,是国内外研究热点。PEMFC中的阴极流道存在较为复杂的水淹问题,需要从机理层面分析解决。利用流体体积函数(VOF)模型对液态水在电池流道内的气液两相流动问题进行深入的模拟研究,结果表明：疏水性壁面由于附着力小,更适合作为气体扩散层(GDL)表面;侧壁需要比GDL表面更为亲水的壁面材料,以加快生成的液态水脱离GDL表面,但是过于亲水的壁面反而会形成环状流,阻碍反应气的输运。GDL表面使用疏水性较强的材料、流道侧壁使用亲水性材料能够提高燃料电池水管理的效率。
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  边缘湿法刻蚀GaInP/GaAs/Ge太阳电池研究

  许军, 铁剑锐, 赵拓, 韩志刚

  电源技术. 2020, 44(11): 1619-1621. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.015

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  介绍了一种边缘湿法刻蚀工艺制备GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的技术,因刻蚀形成的划切槽界面光滑程度远高于砂轮划切界面,有效降低了复合中心的密度,从而提升了太阳电池的光电转换性能。通过一种含溴的水溶液一次性刻蚀替代了传统的不同溶液交替刻蚀相应Ⅲ-Ⅴ族材料,显微镜下,含溴水溶液工艺获得的划切槽明显优于交替溶液刻蚀形成的划切槽;通过一次性湿法刻蚀、两次套刻和真空蒸镀工艺制作的具有划切槽太阳电池AM0下光电转换效率达到29.13%,高于无划切槽工艺制作的GaInP/GaAs/Ge电池效率。
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  衬底参数对N型HIBC电池性能的影响研究

  何凤琴, 郑璐, 卢刚, 杨振英, 封先锋

  电源技术. 2020, 44(11): 1622-1625. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.016

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  利用Silvaco软件对N型叉指背接触异质结(HIBC)太阳电池的特性参数进行了模拟和仿真,主要分析了少子寿命、衬底厚度和掺杂浓度对HIBC太阳电池短路电流密度(J_sc)、开路电压(V_oc)、填充因子(FF)和转换效率(E_ff)的影响趋势。结果表明：少子寿命越高,HIBC太阳电池E_ff越高。当少子寿命≥1.5 ms时,HIBC太阳电池的E_ff可达到24%以上;当少子寿命一定,衬底掺杂浓度为3×10¹⁶ cm^-3时,E_ff达到最大;当掺杂浓度一定且少子寿命大于1 ms时,E_ff对衬底厚度的依赖性较弱,在衬底厚度为120~160 μm时,E_ff达到最大。
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  考虑分布参数的光伏阵列测试仪建模及分析

  朱珂, 苏建徽, 张健, 汪海宁

  电源技术. 2020, 44(11): 1626-1629. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.017

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  光伏阵列I-V测试仪在现场测试时,线缆分布参数对测量过程存在干扰,为了估算分布参数对I-V测试仪现场测试的影响,研究和建立了考虑分布参数的动态电容充电法改进模型。从动态电容充电法公式推导出发,运用基尔霍夫定律,推导出电容电流和电容电压的关系表达式,确认了线缆电感是I-V测试的主要影响因素,并通过Matlab软件对其进行仿真研究,定量分析了线缆电感对动态电容充电法的影响。给出了一种利用I-V测试仪计算线缆电感的方法并通过仿真及实验进行验证,为I-V测试仪优化提供了计算依据。
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  分布式光伏发电系统发电量预测方法

  王卫卫, 徐光辉

  电源技术. 2020, 44(11): 1630-1633. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.018

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  预测分布式光伏发电系统发电量时,因无法准确建立光伏组件的温度与太阳光辐照强度之间量化关系,导致预测结果偏差高。提出了不同太阳辐射强度下分布式光伏发电系统发电量预测方法,该方法利用实测获取的不同阳光辐射强度和组件温度下光伏发电输出功率,构建以光辐射强度和温度为变量的发电输出功率模型,以此来预测发电量。仿真数据表明,晴天和雨天时,分布式光伏发电系统发电量预测结果与发电量实测值误差很小。
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  基于改进型短路电流法的温差发电MPPT方法

  杨昕骜, 王军, 阎铁生, 孙章

  电源技术. 2020, 44(11): 1634-1637. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.019

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  为了能够提高温差发电器(TEG)的发电效率并保证其输出功率的稳定性,提出了一种基于短路电流法的温差发电最大功率点跟踪(MPPT)控制算法,解决了传统温差发电MPPT方法存在的TEG输出功率震荡以及静态误差的问题。该方法只需要采集电感电流并对采样数据进行运算处理即可计算出短路电流,通过控制器将电感电流的有效值控制在短路电流的1/2处,进而实现最大功率点跟踪。仿真和实验结果表明所提出的短路电流最大功率点跟踪方法能够有效地跟踪最大功率点,且控制算法简单、可靠性高。
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  全钒液流电池系统温度应力的响应特性研究

  苗俊杰, 李秉宇, 杜旭浩, 牛倩倩

  电源技术. 2020, 44(11): 1638-1641. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.020

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  掌握全钒液流电池在运行工况温度应力作用下的特性响应能力,对提高全钒液流电池储能系统的性能、可靠性和经济性有着重要的作用。开展了温度应力对全钒液流电池容量、效率和内阻等特性影响的实验研究,分析了全钒液流电池性能随温度应力变化的规律。实验结果表明,在0~30 ℃,全钒液流电池系统的容量和效率随温度的降低显著降低,内阻随温度的上升而呈现二次函数的下降规律。在20~30 ℃,与功率需求相应的容量响应能力逐渐降低,但能提供50%可用容量,在0~10 ℃,功率需求增加对系统的库仑效率影响显著。研究结果为优化全钒液流电池的设计方案和运行管理策略提供了实验依据。
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  汽车氢镍电池负极材料的热处理与性能研究

  陶炳全, 张华, 杨星焕, 罗志敏, 卢凤喜

  电源技术. 2020, 44(11): 1642-1646. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.021

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  采用真空电弧熔炼的方法制备了Y_0.69La_0.31Ni_3.25Al_0.1Mn_0.15储氢合金,考察了退火温度对储氢合金显微组织、物相组成和电化学性能的影响。结果表明,铸态和850、900 ℃热处理态储氢合金主要由CaCu₅、Ce₅Co₁₉和Ce₂Ni₇(Gd₂Co₇)型相组成,而950、1 000和1 050 ℃热处理态储氢合金主要由Ce₂Ni₇和Ce₅Co₁₉型相组成。随着退火温度升高,储氢合金的相丰度、晶胞体积、最大放电比容量、容量保持率和高倍率放电性能HRD都表现出先增加后减小的特征,950 ℃热处理态储氢合金的Ce₂Ni₇型相的相丰度和晶胞体积最大,此时储氢合金具有最大的放电比容量(372.6 mAh/g)、最低的放氢平台压、最大的容量保持率和最优的HRD₉₀₀ (83.5%),储氢合金电极的高倍率放电性能与储氢合金中的氢扩散密切相关。
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  水热法合成锌铝水滑石及电化学性能研究

  童孟良, 唐淑贞, 王罗强

  电源技术. 2020, 44(11): 1647-1649. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.022

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  采用尿素水热法合成球状锌铝水滑石。通过X射线衍射光谱法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和扫描电子显微镜法(SEM)等对锌铝水滑石形貌、结构进行了表征,并对样品的电化学性能进行了测试。研究结果表明：尿素水热法可以制备球状锌铝水滑石,且呈纳米片垂直堆叠。电极循环性能测试表明锌铝水滑石电极具有优越的循环稳定性和放电比容量,在第550次循环达到最高放电比容量,为403.53 mAh/g,循环测试过程中平均放电比容量为390.62 mAh/g,在第1 000次循环时的放电比容量为379.21 mAh/g,容量保持率高,且电极可逆性好。倍率性能测试表明球状锌铝水滑石具有良好的倍率性能。
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  基于特征提取和无监督聚类的蓄电池筛选技术

  孙叶宁, 漆汉宏, 魏艳君, 张金龙

  电源技术. 2020, 44(11): 1650-1653. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.023

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  当前蓄电池在电动汽车、风电及光伏发电、分布式电站等新能源领域得到了广泛应用。针对同品牌同型号电池在老化过程中存在容量衰减差异的问题,设计了一种蓄电池筛选成组技术来更好地发挥每个电池单体的工作性能。以电池充电末期电压作为原始依据,应用稀疏自动编码器(SAE)对其压缩特征进行提取,而后采用无监督K-means聚类算法对电池进行筛选分组。测试结果表明,所提出的方案可使得所分各组内电池具有相对一致的循环寿命,且采用本方案可以获得较为稳定的聚类结果,具有较强的工程实用价值。
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  基于灰色-加权马尔科夫链的蓄电池容量预测

  肖寒月, 周群

  电源技术. 2020, 44(11): 1654-1657. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.024

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  蓄电池的容量将直接影响变电站失电后直流系统的安全稳定运行。在灰色系统预测理论的基础上,将加权马尔科夫链引入灰色GM(1,1)模型中,对该模型进行误差修正,建立了一种新的基于灰色-加权马尔科夫链的蓄电池容量预测模型。将此模型运用于某电网变电站蓄电池的容量预测,预测实例结果证明,相较于灰色GM(1,1)模型,基于灰色-加权马尔科夫链的蓄电池容量预测模型有更高的预测精度。该方法能够在实际工作中对蓄电池容量进行早期评估,为蓄电池的管理提供有效参考依据。
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  航天器蓄电池组在轨健康状态评价方法研究

  孙世卓, 李峰, 司佳佳, 李雅琳, 蒋硕

  电源技术. 2020, 44(11): 1658-1661. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.025

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  针对目前难以及时准确评价航天器蓄电池组在轨健康状态的问题,提出了一种基于概率分布的数据健康判别方法。利用在轨数据提取表征蓄电池组单体健康的重要数据,建立蓄电池组健康态和健康临界态的概率分布。采用Kullback-Leibler差异(KL距离)判别算法确定蓄电池组是否处于健康状态,对非健康状态的蓄电池组进行在轨处理。该评价方法也可以应用于其他航天产品在轨健康状态评估、在轨管理。
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  基于模糊PID控制器的电动汽车放电控制研究

  吴雪颖, 严芝健, 颜翰宇, 林春兰, 刘海燕

  电源技术. 2020, 44(11): 1662-1665. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.026

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  新能源汽车的调速稳定控制性能、续航里程以及蓄电池寿命的提高对电动汽车发展有着重要的影响。为了分析不同的放电控制策略对电动汽车的调速、蓄电池输出电压及容量产生的影响,运用Matlab/Simulink软件搭建蓄电池放电模型,通过模拟电动汽车起动、调速及负荷变化分别对应电机恒速起动、运行过程中转速突变、突加负载三种情况,采用传统比例-积分-微分控制器(PID)和模糊PID两种控制策略对蓄电池放电进行仿真分析。结果表明,模糊PID控制器对电机转速、调速响应速度、电压输出等的控制效果及精度优于传统PID控制器,验证了所提模糊PID矢量控制的合理性及稳定性。
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  基于相变材料的纯电动汽车电池热管理研究

  朱波, 杜如海, 姚明尧, 赵媛媛, 张忆

  电源技术. 2020, 44(11): 1666-1670. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.027

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  为了改善纯电动汽车电池的放电温度,有效维持电池的稳定状态和降低电池热管理系统能耗,研究了一种基于相变材料的纯电动汽车电池热管理系统,在相变材料中嵌入冷却管道,利用冷却液的流动在电池与相变材料中实现热量交换,并对其进行仿真与分析,结果显示：常温下可有效抑制电池温升速度,温度最大可降低7 ℃,降低冷却风扇工作概率;低温下电池加热更快,最终温度至少可提高11.3 ℃,最大可减少29.16%的正温度系数热敏电阻(PTC)开启时间,节约能源,提高了纯电动汽车的续航里程;高温下散热效果明显,温度趋于稳定。
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  基于可重构电路的两级均衡方法研究

  吴铁洲, 黄柱越, 路成东

  电源技术. 2020, 44(11): 1671-1674. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.028

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  提高电池组均衡速度是电池串联成组使用应解决的关键问题之一,目前采用可重构的方式一定程度上改善了此问题,但仍不能很好满足实际需要。提出了一种基于可重构的二级均衡方法,将电池分组,电池组间采用可重构电路,通过将电池组接入或隔离出电路来实现组间均衡,电池组内采用Buck-Boost电路,实现组内电池单体的均衡,在达到对应的均衡阈值时可分别开启组间均衡与组内均衡,提高了均衡速度。对电池组两级均衡系统进行了仿真分析,结果表明：与传统可重构均衡电路相比,相同电池状态下,电池均衡时间减少了66.2%,提高了均衡系统的工作速度。
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  自适应宽范围直流输入逆变电源设计与实现

  王明泽, 李蔚, 郭维波, 丁向荣

  电源技术. 2020, 44(11): 1675-1678. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.029

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  基于高效稳定DC-DC开关电源集成芯片LT8705,对逆变电源进行了整体设计。其四开关Buck-Boost电路较好地克服了传统Buck-Boost电路损耗大和共模噪音大的缺点。为使该电源达到更好的工作性能,对Buck-Boost升降压区电路、电感电流检测电路等外围电路进行设计。同时,针对正弦波逆变电源系统,提出了一种可以实现高精度电压调节的比例积分微分(PID)控制方案。结合该逆变电源实际,利用Matlab进行仿真验证并使用硬件实现。对逆变电源进行实验测试,结果表明逆变电源具有宽范围、高效率、低功耗的特点。
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  新能源电站的储能多频段阻尼控制方法

  胡安平, 李官军, 桑丙玉, 崔红芬, 杨波

  电源技术. 2020, 44(11): 1679-1682. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.030

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  由诸多电力电子装备构成的新能源电站与电网间的相互作用不断增强,容易诱发电网产生多频段振荡现象。分析了新能源与电网间的多频段振荡问题,建立了含风电与光伏的新能源系统模型,通过特征值分析对不同频段的特征频率进行聚合划分,依次分为低频振荡、次同步振荡以及高频振荡;借助储能快速响应特性构建储能抑制电网多频段振荡系统,通过划分电网频率和电压振荡的频段,提升不同频段的阻尼作用,实现多频段振荡的有效抑制。通过仿真验证了所提控制策略的有效性。
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  三电平Boost电路两种控制策略的对比研究

  侯飞, 张润泽, 杨培盛, 何俊鹏, 郝帅

  电源技术. 2020, 44(11): 1683-1686. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.031

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  相较于两电平Boost电路,三电平Boost电路存在中点电位平衡问题,因此在传统的电压外环和电流内环双环控制基础上,需要采集两个输出电容上的电压,增加一套均压环进行中点电位控制,该方法存在电压外环、电流内环及均压环三套比例积分控制器(PI)参数整定,较为复杂。根据三电平Boost电路工作特性,将三电平Boost电路拆分为两路两电平Boost电路进行等效,进而采用双环控制对两个输出电容电压进行直接控制,该控制方法虽然有四个PI环,但只需对两套PI参数进行整定,复杂度低于前述方法。通过Matlab仿真对两种控制方法进行了比较,验证了输出电容电压独立控制策略的有效性。
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  基于多相DC-DC变换器的直流备用均衡系统研究

  刘坤龙, 李自平, 贺强

  电源技术. 2020, 44(11): 1687-1690. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.032

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  直流备用电源是保证变电站供电不间断性的重要设备。现阶段,由于直流电源长时间处于闲置或浮充状态,维护周期较长,导致其存在部分单体放电能力弱的问题,在发生故障时的应急可靠性无法得到保证。针对上述问题,设计了一种适用于大电流应急均衡场景的多相交错式双向DC-DC变换器拓扑。分析了拓扑的工作原理,通过Matlab中的Simulink建模仿真,确保均衡电路的可行性。搭建主动均衡电路平台对12 V/100 Ah直流电源系统进行均衡测试,在系统输出电流为100 A时,均衡速度与效率均能够满足系统需求。结果表明,该主动均衡系统有助于改善大电流备用场景中的均衡效果,延长蓄电池寿命,解决了变电站直流电源的可靠性问题。
综述
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  碳基钙钛矿太阳电池研究进展

  杨明, 魏俊峰, 殷建, 赵岳, 张超

  电源技术. 2020, 44(11): 1691-1696. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.033

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  钙钛矿太阳电池自2013年出现以来就表现出优异的光电性能,而且其光电转化效率增长迅速,其中碳基钙钛矿太阳电池具有超高的稳定性、较低的制备成本和不断增长的转化效率。发展碳基钙钛矿电池技术是推动钙钛矿太阳电池从实验室走向工业化发展的重要方向。从碳基钙钛矿太阳电池的结构和原理出发,总结了碳基钙钛矿电池在稳定性、高效转化效率以及大面积电池制备等方面的重要研究进展,分析了碳基钙钛矿太阳电池发展过程中具有的优势与存在的不足,并梳理了未来碳基钙钛矿太阳电池潜在的发展方向。
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  从原理及特点出发探讨海水电池的应用前景

  芦永红, 丁飞, 贾永刚, 桑林, 徐海波

  电源技术. 2020, 44(11): 1697-1700. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.034

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  能源供给是海洋能源与资源开发需重点突破的核心共性关键技术。针对目前海洋供电存在的问题和局限性,探讨了一种利用海水做组件、具有灵活的分布式电源特征的化学海洋能供电装备—海水电池。根据海水在电池系统中所起的不同作用将其分类,分析了各类海水电池的原理和特点,并结合近年来的最新研究如导电聚苯胺复合二氧化锰正极、超级电容器、高能量和高功率双功能自动切换及可充放电的概念海水电池,分析了其应用和发展前景。尤其对海水激活电池和海水溶解氧电池,提出了未来的发展思路。
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  废旧铅酸蓄电池的回收和再生研究进展

  刘盛终, 丁一, 曹晓庆, 杨梦华, 刘肖燕

  电源技术. 2020, 44(11): 1701-1704. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.035

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  铅酸蓄电池因其较低的价格,良好的稳定性,长期以来一直是世界上产量最大的二次电池产品。随着废旧电池数量的增加,环境污染和资源浪费问题日益突出,因此,铅酸蓄电池的回收和再生技术受到广泛关注。以回收再生废旧铅酸蓄电池中的重金属铅展开,综述了当前回收和再生铅技术的研究进展,并对各个技术的优缺点进行了说明。通过探讨不同回收和再生工艺,对当前国内铅酸电池的再利用现状和未来发展提出建议和展望。
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  电动汽车用动力电池包振动试验标准分析

  樊彬, 刘磊, 孔治国, 李文帅, 林春景

  电源技术. 2020, 44(11): 1705-1708. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.036

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  电动汽车用动力电池包在车辆行驶过程中一直承受振动载荷,因此振动试验是电池包可靠性试验中的重要部分。介绍了国内外主要的动力电池振动测试标准,从标准目的、方法来源、方法特征、适用性等方面进行了分析和比较,可以为企业的产品认证、产品开发、性能验证提供指导和建议。
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  无线供电模式在卫星供配电上的应用前景

  倾楠, 徐伟, 贾晓冬, 节帅

  电源技术. 2020, 44(11): 1709-1711. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.11.037

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  卫星电源分系统通常分为供电子系统和配电子系统,两部分联系紧密同时分工又不同。根据目前阶段电能无线传输的研发进展,结合立方星供配电体制,提出了在卫星电源分系统应用无线传输技术的初步分析,包括在供电子系统采用无线接收外部电能,在配电子系统应用无线电能传输技术。