2020年, 第44卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-20

  

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研究与设计
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  前驱体粒径对锂电三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂性能的影响

  李刚, 戴仲葭, 杨文胜, 杜泽学, 宗保宁

  电源技术. 2020, 44(2): 145-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.001

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  用共沉淀反应合成了五种不同粒径的Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂ (NCM811-OH)前驱体,并采用高温固相反应制备了LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)材料。通过研究前驱体的粒径对成品材料物化性能和电化学性能的影响发现,当NCM811-OH前驱体的中粒径D50大于6 μm时,NCM811材料具有小的一次颗粒尺寸、小的比表面积和高的振实密度。电化学测试数据表明,由中粒径为10.04 μm的前驱体制备的NCM811材料具有最好的电化学性能,在2.75~4.3 V(vs. Li⁺/Li)电压范围内,0.1 C充放电倍率下放电比容量为202.0 mAh/g,100次循环容量保持率为96.9%;此外,高倍率放电时,NCM811-10在8 C /0.1 C的容量保持率为78.9%。
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  锂离子电池一致性筛选新方法——串联充放电筛选

  谢乐琼, 王莉, 田光宇, 何向明

  电源技术. 2020, 44(2): 149-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.002

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  当多个单体锂离子电池通过串/并联组成电池模组时,单体电池之间微小的性能差异会造成模组性能的快速衰减。简易高效的电池一致性筛选方法,是目前锂离子电池模组研究中亟待解决的关键技术。基于本课题组前期提出的串联充放电进行一致性筛选的新思路,探索了串联充放电一致性筛选的具体方法。研究表明,放电终止电压对电池间的差异最为敏感,适合做为一致性筛选指标;同以标准差为依据筛选出的电池相比,只选取筛选指标数据居于中间区域的电池具有更高的一致性,且该筛选方法的数据处理极为简单、快速。为模组研究提供了一种简单有效的单体电池一致性筛选新方法。
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  多孔石墨烯的制备与储锂性能研究

  郭翠静, 沈进冉, 李展鹏, 周淑琴, 官亦标

  电源技术. 2020, 44(2): 153-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.003

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  以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,亲水性的聚苯乙烯球为模板,将两者液相分散,通过简单的冷冻干燥和热还原法制备出多孔石墨烯(PG)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等一系列表征测试手段研究了PG材料的形貌及结构特征。将其组装成纽扣电池,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,PG在30 mA/g电流密度下的首次可逆比容量可达822 mAh/g,循环和倍率性能较好,在50 mA/g电流密度下经过200次循环后仍可保持690 mAh/g的比容量,在0.5 A/g的大电流下经400次长循环后仍具有450 mAh/g的比容量。
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  三元锂电池性能衰减实验及分析研究

  李中祥, 李明, 刘启胜, 唐佳, 刘士齐

  电源技术. 2020, 44(2): 156-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.004

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  三元锂电池是目前常见的动力电池之一。针对三元锂电池进行了参考特性测试和寿命循环测试,对待测电池容量、内阻、开路电压、充电特性、工况特性分析研究,用于探究其老化衰减特性,为后续研究三元锂电池老化状态评估、寿命预测及梯次利用提供实验数据基础。
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  Fe₂O₃包覆对Li[Li_0.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54]O₂正极材料性能影响

  祝天喜, 万柳, 任丽

  电源技术. 2020, 44(2): 160-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.005

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  采用化学沉淀法对共沉淀法制备的富锂锰基正极材料Li[Li_0.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54]O₂进行Fe₂O₃表面包覆改性。对所制备的材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线光电子能谱法(XPS)和电化学分析等测试和表征,分析Fe₂O₃包覆对富锂锰基正极材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,经Fe₂O₃包覆的正极材料都具有典型的α-NaFeO₂层状结构,少许层状结构转变为尖晶石结构;Fe₂O₃包覆提高了材料的首次库仑效率和循环稳定性,Fe₂O₃包覆量质量分数为7%的Li[Li_0.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54]O₂呈现出的电化学性能最好,1 C下循环50次之后,容量保持率达90.16%。同时,交流阻抗结果表明Fe₂O₃包覆可有效减小材料的电荷转移阻抗并提高锂离子扩散系数。
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  陶瓷隔膜锂电池制备及低温性能监测

  杨波, 李锋, 刘冰

  电源技术. 2020, 44(2): 165-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.006

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  以常见的聚烯烃隔膜为例,分别研究通过湿法、干法两种途径制备而成的聚烯烃陶瓷隔膜的物理特性。以上述三种隔膜为材料制备比能量233 Wh/kg、容量4.5 Ah的无人机软包锂电池。实验证明,在温度低于-40 ℃的条件下4.0 C放电,普通隔膜、湿法制陶瓷隔膜、干法制陶瓷隔膜三种软包电池可用容量分别为最高容量的51.1%、62.6%、81.8%。相较于普通的聚烯烃材料隔膜,在超低温(低于-40 ℃)条件下,陶瓷隔膜能够使锂电池的倍率性能获得大幅提高。对于强化锂电池在超低温环境下的倍率性能,干法制备的聚烯烃材料陶瓷隔膜要比湿法制备的隔膜具有更高的能力。装机实验结果可知,干法制备的聚烯烃材料陶瓷隔膜的锂电池,在低温下的高倍放电性能更佳,无人机加速攀升续航时间更长。
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  双电解液锂空气电池正极介观传质分析

  孙红, 刘思丹, 李洁, 张添昱

  电源技术. 2020, 44(2): 168-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.007

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  基于Martini力场原理,使用粗粒化分子动力学模拟方法,研究双电解液锂空气电池正极中各粒子的介观传递规律。结果显示：H₂O、Li⁺、OH^-、O₂粒子的扩散系数随温度的升高而增大;随着碳纳米管长度及碳纳米管的种类个数的增加而减小;溶液体系中同时存在长度为6与12 nm的碳纳米管时,溶液中各粒子的扩散系数随着6 nm碳纳米管含量的增加呈现先上升后下降的趋势,并在其比例为1∶1时达到最大值。研究发现：增大体系的孔隙率,调整体系的复杂度有利于溶液体系中各粒子的扩散系数提升,改善锂空气电池的整体性能。
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  废旧锂离子电池负极石墨闭环回收的基础研究

  詹剑虹, 杜志威, 张思维, 凌海, 郑莹

  电源技术. 2020, 44(2): 173-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.008

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  提出一种闭环回收废旧锂离子电池负极石墨的方法。采用磷酸三乙酯(TEP)分离负极活性物质石墨与铜箔,结果表明,固液比为1∶25 g/mL,温度为50 ℃,反应时间为40 min时的分离效率高达98.28%。将分离的石墨经500 ℃煅烧2 h可制备出成分纯、结构特征明显的氧化石墨烯,将氧化石墨烯包覆于再生磷酸铁锂电池正极材料中发现其电化学性能显著提高。以此实现废旧锂离子电池负极石墨的资源化利用。
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  基于动态生热模型的18650电池温度场建模仿真

  熊会元, 郭子庆, 杨锋, 李树军

  电源技术. 2020, 44(2): 176-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.009

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  为研究18650动力电池放电过程中温度场变化规律,采用实验与数值仿真相结合的方法,通过实验获得不同SOC下直流内阻与放电倍率数据,建立单体电池生热速率随SOC及放电倍率变化的动态模型,基于该模型利用有限元方法建立了单体电池三维热模型并进行仿真模拟。仿真与实验结果表明,仿真的温度变化与实验吻合,该模型可以很好地模拟不同倍率放电条件下电池的温升情况,为电池组的热管理提供了方法。
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  GEO卫星锂离子蓄电池组充电控制方式的研究

  王利然, 杜园, 余文涛, 李红林, 章玄

  电源技术. 2020, 44(2): 180-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.010

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  卫星电源系统多采用锂离子蓄电池作为储能装置,结合锂电池的特性研究了锂电池充电控制方式,对传统GEO卫星用锂离子电池的充电控制方式和基于下一代电源控制器的新型充电控制方式进行了对比分析。通过波形表明,传统锂电池充电控制方式,在继承氢镍电池充电控制器的基础上,依照锂离子蓄电池的特性对充电控制方法进行了改进,可满足锂离子蓄电池组的充电要求;新型的锂电池充电控制方式可有效对锂离子电池进行自主恒流恒压充电,有助于延长电池使用寿命,且易于实现对电池的保护,更适合GEO卫星锂离子蓄电池组的充电需求。
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  高轨道氢镍蓄电池组在轨性能评估模型

  罗萍, 檀立新, 周亦龙, 李红林, 邱瑞

  电源技术. 2020, 44(2): 183-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.011

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  氢镍蓄电池(Ni-H₂ Cell)是目前在轨应用较多的一种空间储能电源,具有安全可靠、循环寿命长的特点。对80 Ah氢镍蓄电池寿命试验数据进行了梳理,归纳总结了高轨道应用氢镍蓄电池的容量衰降模型和电压衰降模型,可用于卫星氢镍蓄电池组在轨性能的近似评估,更好地了解在轨氢镍蓄电池组的性能变化趋势,为整星供电安全提供有力保障。
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  新能源汽车用Mg₂Ni基储氢合金的制备与性能

  宋云波, 赵欣

  电源技术. 2020, 44(2): 186-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.012

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  以LaMg₂Ni、PrMg₂Ni和NdMg₂Ni作为稀土氢化物载体制备了Mg₂Ni-x%(质量分数)LaMg₂Ni(x=0,10,20和30)和Mg₂Ni-20%REMg₂Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料,研究了LaMg₂Ni含量对Mg₂Ni基复合材料物相组成、显微形貌和储氢性能的影响,并对比分析了Mg₂Ni-20%REMg₂Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料的储氢性能。结果表明,添加LaMg₂Ni的Mg₂Ni基复合材料的可逆吸放氢容量明显高于纯Mg₂Ni合金,且在LaMg₂Ni含量为20%时达到最大值;Mg₂Ni基复合材料的放氢量和放氢过程中的扩散性能会随着LaMg₂Ni含量的增加而表现为先增加而后减小的趋势,在LaMg₂Ni含量为20%时取得最大值。充分氢化后Mg₂Ni-20%REMg₂Ni(RE=La,Pr和Nd)复合材料中除Mg₂NiH₄相外分别含有LaH₃、PrH_2.37和NdH_2.5相,最大吸氢量分别为3.31%、3.45%和3.48%,最大放氢容量分别为0.57%、0.67%和0.60%,且放氢速率都高于纯Mg₂Ni合金;3种Mg₂Ni基复合材料中Mg₂Ni-20%PrMg₂Ni复合材料在250和200 ℃时的放氢平台电压最高且明显高于纯Mg₂Ni合金,具有最优的扩散性能。
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  锡掺杂纳米a-MnO₂制备及在锌离子电池中的性能

  笪瑜心, 张振忠, 孙鲁滨, 赵芳霞

  电源技术. 2020, 44(2): 192-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.013

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  以KMnO₄和MnSO₄为原料,CTAB为原位分散剂,采用水热法制备纳米a-MnO₂。研究了反应温度、锡掺杂量和分散剂对a-MnO₂微观结构的影响,并探讨其作为锌离子电池正极的电化学性能。结果表明：水热法可合成出纳米棒状MnO₂,其反应温度对所制备MnO₂的晶型、形貌都有较大影响,随温度上升,纳米棒长径比先增大后减小;分散剂和锡掺杂量对所制备二氧化锰的晶型无影响,但可改善粉体的分散性和所制备电池的性能。推荐制备工艺参数为：反应物KMnO₄和MnSO₄的摩尔比为2∶3,反应温度为160 ℃,反应时间为4 h并加入30 mg/L的分散剂CTAB,锡掺杂量摩尔比n(Mn)∶n(Sn)=50∶1。使用该工艺制备的正极,在优化导电剂和电解液之后制备电池,在50 mA/g的电流下首次放电比容量达到588.6 mAh/g,20次循环后的容量保持率为94.7%。
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  燃料电池多孔电极的电化学刻蚀处理及性能

  邓若燚, 夏章讯, 孙瑞利, 王素力, 孙公权

  电源技术. 2020, 44(2): 196-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.014

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  采用电化学阴极刻蚀的方法对磁控溅射制备的铂气体扩散电极进行处理,考察了不同刻蚀电势和时间所制备样品的电化学行为。结果表明,与未刻蚀的电极相比,刻蚀后的电极电化学活性面积(ECSA)提高16.6%,氧还原半波电位正移15~20 mV,质量比活性(MA)和面积比活性(SA)分别提高27.2%和48.4%。X射线衍射光谱法(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)等物性表征表明刻蚀后的电极中铂的晶型并未改变,但其分散性和颗粒形状有所变化,推测为电极电化学活性面积提高,因此提高了电极氧还原性能。
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  空冷型PEMFC的动态建模仿真及验证

  李龙, 梁前超, 赵建锋, 梁一帆

  电源技术. 2020, 44(2): 200-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.015

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  为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作特性,采用Simulink软件建立了PEMFC的电化学动态模型及传热动态模型,将模型仿真计算得到的数据与实验室空冷型PEMFC的实验数据进行对比。通过对比模型与实验电池的输出电压及电堆工作温度数据发现误差都在2%以内,模型具有良好的适用性。在该模型的基础上探究了阳极氢气压力、膜含水量以及质子膜厚度等因素对PEMFC输出性能的影响,根据仿真结果表明：提高氢气压力、增大膜含水量和在一定范围内减小质子膜厚度都能提升电堆的输出性能。
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  阴极流道布置形式对蛇形流道PEMFC性能的影响

  石磊, 郑明刚, 孔祥利

  电源技术. 2020, 44(2): 204-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.016

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  根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分守恒方程、电化学方程、气体组分在多孔介质中的扩散方程及液态水的传输方程等数学模型,建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维、稳态、恒温计算模型。结合PEMFC处于稳态运行状态、流道内的气体流动是理想气体的层流和不可压缩流动、所有气体不能通过质子交换膜、忽略重力效应、扩散层(GDL)和催化剂层(CL)均为均匀各向同性、将PEMFC模型应用于蛇形(流)道燃料电池及流道中的少量液态水是分散的水滴的假设,利用多物理场直接耦合分析软件 COMSOL Multiphysics 对PEMFC单体内流动和传质过程进行了数值模拟,对比研究了相同流场面积内不同布置形式蛇形流道质子交换膜燃料电池的性能。研究表明：8通道复合蛇形流道PEMFC的气体分布特性、水分布特性、压力分布特性、力学性能以及电化学特性均优于其余流场。
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  质子交换膜燃料电池堆输出电流调节装置设计

  韩冬林, 徐鑫, 王庆桦, 陈愚

  电源技术. 2020, 44(2): 207-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.017

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  针对车用质子交换膜燃料电池关键部件膜电极的劣化模式,提出了一种基于2个电流调节器协同工作的燃料电池堆输出电流控制方法,采用由燃料电池主控单元根据车辆的运行工况和电池堆的运行状态,协同控制2个电流调节器的电流方向和平均电流值,实时优化调整燃料电池堆输出电流和动力电池组充放电电流的配比,能够有效解决膜电极高电位和电位循环的问题。
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  Emim-TFSI基电解液用于超级电容器的高温性能研究

  于学文, 顾应展, 乔志军, 阮殿波, 王成扬

  电源技术. 2020, 44(2): 209-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.018

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  研究了不同浓度1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐/碳酸丙烯酯(Emim-TFSI/PC)溶液作为超级电容器电解液在不同温度下的电化学性能,探究其在高温应用的可能。测试结果表明：当温度低于60 ℃,不同浓度的Emim-TFSI/PC电解液电化学性能接近,且电解液的浓度越高倍率性能越好;当温度高于80 ℃时,纯Emim-TFSI离子液体电解液的电化学性能最优,具备成为高性能超级电容器高温电解液的应用潜力。
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  有轨电车超级电容储能电源系统的寿命评估

  张伟先, 杨洁, 乔志军

  电源技术. 2020, 44(2): 214-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.019

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  根据自主研发的广州海珠线储能式有轨电车储能电源的性能参数和散热结构,模拟了储能电源的温度分布场,分析了在该温度场下超级电容的使用寿命。根据超级电容寿命理论预测公式,结合海珠线储能电源中超级电容模组容量和内阻的变化曲线,推导出了储能电源中超级电容使用的平均寿命,评估了海珠线储能电源的寿命。
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  超级电容器组电压均衡研究

  张国军, 田永锋, 韩静静, 任荣

  电源技术. 2020, 44(2): 216-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.020

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  串联超级电容器组电压不均衡问题是影响超级电容器储能应用发展的一个重要因素,实现串联超级电容器组的电压均衡可以增加储存能量,提高储能系统的可靠性。提出一种新的电压均衡方法,介绍了该方法的工作原理,并通过仿真和实验结果表明：这种电压均衡方法不仅均压快速而且效率高,在超级电容器储能系统中有很好的应用前景。
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  金属导电剂对FeS₂正极材料电性能的影响

  张小龙, 赵彦龙, 刘岁鹏, 张飞, 刘倩倩

  电源技术. 2020, 44(2): 219-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.021

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  通过向FeS₂正极中分别添加3%、6%、9%三种不同比例的Fe、Cu、Ag、Sn、Ni、羰基Ni六种不同金属的粉末,在FeS₂/LiCl-KCl/LiSi热电池电化学体系下,研究其对单体电池放电性能的影响。最终确定对单体电池放电性能提升最明显的为Ag、Cu两种金属粉末。深入研究表明,与纯FeS₂正极单体电池相比,其放电性能均有提升,在1.5 W,450 ℃放电条件下,添加6%的Ag粉,放电时间可延长26.06%,为提升正极活性物质利用率提供了思路与方法。
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  太阳电池阵磁洁净度设计及试验验证

  张勇, 赵颖, 刘元默

  电源技术. 2020, 44(2): 223-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.022

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  为了消除太阳电池阵受照发电时电流产生的磁场,利用磁场的矢量特性,以电流环路产生的磁矩相互抵消的原理,进行了太阳电池阵磁洁净度设计。以线电流模拟面电流的简化原理,设计制作了太阳电池阵模拟件;将模拟件作为其中的一段供电导线,搭建了由太阳电池阵模拟器、蓄电池组、电源控制器和电子负载组成的电源系统;在零磁环境下,进行了模拟件磁场强度的测量试验;试验过程中模拟件通过的电流大小按在轨实际的工作模式设置。试验结果表明,模拟件产生的磁场强度与其通过的电流正相关;处在分流状态的子阵不同,模拟件产生的磁场强度变化大小可忽略不计;模拟件通过太阳电池阵在轨的最大电流时,在卫星高精度磁强计位置产生的磁场强度不大于0.011 nT。
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  一种适用于太阳帆的新型防缠绕展开技术

  张肖君, 林君毅, 尹兴月, 董莉

  电源技术. 2020, 44(2): 227-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.023

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  太阳帆展开设计中的防缠绕展开设计是必要的,根据以往的工程应用认为缠绕是在收纳后再次展开时发生的,最终导致发射任务失败。提出了一种展开结构和帆面,采用不同方式分离折叠于结构舱的四周,并采用充气展开方式,由充气支管拉伸帆面展开,展开后的帆面依托于充气支管的支撑,通过实验件的展开验证该展开方式的防缠绕效果。
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  功率预测变步长扰动法在光伏MPPT中的研究

  周立, 谢磊, 李杰, 刘山林

  电源技术. 2020, 44(2): 230-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.024

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  传统的扰动观察法是基于静止的光伏曲线进行最大功率点搜索,跟踪速度慢且光照强度的突变会导致算法的误判。首先简化了光伏电池的数学模型,在此基础上利用光伏UP输出曲线的变化率,提出了一种基于变步长扰动和功率预测结合的最大功率点跟踪方法,并在Matlab/Simulink中建立了MPPT仿真,证明了该方法具有跟踪速率快及解决光照突变产生的误判问题。最后采用STM32F1做了实验,验证了该方法的可行性。
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  光伏并网发电系统的控制策略研究

  王君瑞, 王闯, 贾思宁, 向上, 单祥

  电源技术. 2020, 44(2): 235-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.025

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  针对光伏并网发电系统进行研究。采用了两级式并网发电结构,前级采用boost升压电路,通过模糊控制优化的反推控制策略,实现光伏发电最大功率的输出。后级采用L型滤波器的逆变器,通过模糊PI与预测无差拍的控制方法维持直流侧母线电压的稳定及实现并网电流的快速响应。在matlab/simulink中建立了系统的仿真模型,结果表明系统的控制精度明显提升,鲁棒性强,有效降低了最大功率处功率波动,改善母线电压的稳定性,降低并网电流的谐波污染,实现单位功率因数的并网。
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  分布式光伏变负荷工况发电功率预测系统设计

  邹玉炜, 苗风东, 高相铭

  电源技术. 2020, 44(2): 239-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.026

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  对分布式光伏系统变负荷工况发电功率进行准确预测,能避免输出失稳。提出一种基于线空间重构和谱特征提取的分布式光伏系统变负荷工况发电功率预测方法,并结合DSP数字处理器进行预测系统设计。构建光伏系统变负荷工况发电功率的输出时间序列模型,用嵌入式的相空间重构技术进行光伏发电阵变负荷工况发电功率输出负载的异常特征提取,用变负荷工况判断方法进行功率瞬时特征检测,在相空间中提取发电功率时间序列的非线性特征,实现对发电功率时间序列的准确预测。在DSP开发环境下进行发电功率预测系统的优化设计。结果表明,采用该预测系统能有效实现分布式光伏系统变负荷工况发电功率预测,预测精度较高,过程收敛性较好。
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  小卫星电源系统的分层模糊符号有向图法研究

  付宇, 崔玉福, 李志刚, 刘元默

  电源技术. 2020, 44(2): 243-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.027

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  符号有向图(SDG)模型的故障诊断方法被应用于小卫星故障诊断,但由于搜索空间大、诊断精度低等缺陷,急需改进现有模型。以小卫星电源系统为应用背景,搭建系统的SDG模型;引入分层模型,缩小搜索空间;由软件建立电源系统仿真模型,植入单体蓄电池短路故障得到正常、故障数据,计算实时节点故障隶属度,完成该故障时刻的分层模糊SDG模型的建立。通过基于模型的诊断方法推理出故障源和异常节点故障严重程度,诊断结果与假设相符,初步证明模型和算法具有正确性。通过对系统分层和引入节点隶属度,解决原模型存在的只能给出故障源而无法得到故障可能性大小的问题,实现对系统的定量解析与动态描述。
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  动力电池组主动均衡系统设计与实现

  翟二宁, 滑娟, 崔晓宇, 马海峰, 王俊森

  电源技术. 2020, 44(2): 249-252. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.028

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  针对电动汽车动力电池成组后由于电池制造工艺的差异和工作环境不同引起的单体电池不一致问题,设计并实现了一种动力电池主动均衡系统。该系统以反激式变压器为核心,以电池工作电压作为均衡控制量,实现了能量在单体电池与电池组之间进行双向传递。阐述了均衡电路结构与工作原理,系统具体实现方法及系统测试结果。实验结果表明,本系统可以有效提高动力电池组的一致性,并且安全可靠。
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  一种电池(模块)实验安全处置装置的设计及应用

  曹喜栓, 袁明翰, 张宁, 马洪斌

  电源技术. 2020, 44(2): 253-255. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.029

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  电动汽车用电池(模块)在充放电过程中,由于实验程序设置不当或电池(模块)本身性能设计缺陷等原因导致电池失效,通常伴有冒烟、起火甚至爆裂危险现象。如何在电池(模块)冒烟、起火甚至爆裂时得到有效处置,以避免人员受到伤害,减小财产损失是当前急需解决的实验安全问题。根据实验安全要求设计了电池(模块)充放电智能安全处置装置,可实现电池(模块)冒烟、起火、爆裂等非正常情况下自动开启安全处置装置,从而最大程度避免次生灾害的发生。
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  拉网板栅对起动电池放电性能的影响

  战祥连, 唐胜群, 李艳芬, 陈龙霞, 张梦颖

  电源技术. 2020, 44(2): 256-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.030

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  采用现场电化学扫描技术对拉网板栅用于汽车起动电池正极板在放电过程中的电流和电位分布进行了研究。发现在3 C放电初期,电流电位分布均匀,随着放电的进行,极板上部的极化大,使得正极电位下降得很快导致放电结束,放电末期极板上部和下部电流密度明显下降。
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  固化温度对起动电池拉网极板的影响

  唐胜群, 李艳芬, 陈龙霞, 战祥连, 吴涛

  电源技术. 2020, 44(2): 260-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.031

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  通过比较不同固化温度对拉网板栅极板腐蚀层及化成期间电位和阻抗变化发现,高温固化可增加拉网板栅腐蚀层厚度,使化成初期极板电池内阻增加,但随着化成的进行,不同固化温度极板的内阻逐渐趋于一致。
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  基于电池组模型的EKF-UKF电池参数和SOC在线估计

  蒋旭吟, 张旭, 朱红, 谢堃, 王亚东

  电源技术. 2020, 44(2): 264-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.032

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  在电池的使用过程中,电池组荷电状态(SOC)的准确估计对电动汽车的使用起到非常重要的作用,直接关系到车辆的续航里程。同时组成电池组的电池单体SOC的一致性会直接影响电池组的充、放电效率。在电池的使用过程中,组成电池组的电池单体会存在一定的不一致性,这使得电池组的SOC估计相当困难。在分析电池单体模型的基础上,对电池组进行建模,并使用重组状态空间方程的方法降低电池组状态空间方程的维数,同时使用EKF-UKF对电池组的内部参数和电池组的SOC进行观测和估计。最后通过恒流工况和DST工况验证算法的准确性和正确性,并分析了电池单体间的不一致性对电池组容量的影响。
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  充放电模式下动力电池组动态均衡控制方法

  申永鹏, 葛高瑞, 冯建勤, 王耀南, 孟步敏

  电源技术. 2020, 44(2): 268-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.033

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  针对电动汽车动力电池单体SOC不一致及传统静态均衡控制方法均衡速度较慢等问题,提出了一种充/放电模式下动态均衡控制方法。首先,分析了“并联单体解耦-分布式控制器串联”动力电池组的结构特性,在此基础之上,提出了均衡加速系数自适应调整方法,根据与平均SOC之间差异动态调整均衡加速系数η,对单体电池充/放电速率进行动态调整,实现了充/放电过程的动态均衡管理。最后针对6组动力电池单体进行了均衡实验,实验结果表明,所提出的动态均衡控制方法在提升均衡速度的同时有效地提高了单体SOC的一致性。
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  正交锁相放大器的蓄电池内阻在线检测系统

  苑彬, 陈书立

  电源技术. 2020, 44(2): 273-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.034

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  为了提高蓄电池内阻的检测精度,采用交流注入法建立了蓄电池内阻测量模型,利用现场可编程门阵列FPGA设计了正交数字锁相放大电路,有效抑制了带外噪声,从而提高了测量精度。实验结果表明：设计系统能够在线测量蓄电池内阻,平均测量误差仅为1.06%,能够快速定位出电池组中的劣化电池,为蓄电池的健康诊断提供了可靠的技术保障。
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  双有源桥DC-DC变换器的回流功率优化控制

  刘赫, 路鑫, 高圣伟, 董晨名, 刘海光

  电源技术. 2020, 44(2): 277-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.035

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  针对隔离型双有源桥DC-DC变换器在采用传统的单重移相控制时存在较大的回流功率的问题,提出了一种全工况条件下自然分段优化的双重移相控制策略实现回流功率优化控制。通过对双重移相控制下的DAB变换器分析以及数学建模,推导出全工况条件下自然分段回流功率优化控制策略,借助Matlab仿真软件搭建仿真模型,仿真实验表明全工况自然分段优化控制策略可以有效降低系统回流功率。通过搭建实验电路,验证了优化控制策略的正确性与有效性。
综述
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  氰基化合物在锂离子电池中研究进展

  时二波, 甘朝伦, 张鹏, 赵金保, 赵世勇

  电源技术. 2020, 44(2): 281-284. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.036

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  添加剂/有机溶剂作为锂离子电池的重要组成部分,对电池的性能发挥起着至关重要的作用。基于氰基的有机化合物被广泛用于电解液研究中,简单综述了氰基化合物或衍生物作为添加剂/溶剂在锂离子电池中的研究进展,主要包含单官能团及多官能团氰基化合物。以期为未来高性能、多功能新型添加剂的研究开发提供参考。
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  锂电池三元正极材料的最新研究进展

  韩彬

  电源技术. 2020, 44(2): 285-290. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.037

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  新能源汽车的不断发展对动力电池提出了更高的要求,含有三种过渡金属元素的镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂(简称三元材料),因其具有高比容量,高电压,低成本等特点,特别适合作为动力电池正极材料。对几种主要组成的三元材料(NCM111、NCM523、NCM811)的结构特征、合成工艺、主要问题及改性方法四个方面的最新研究进展进行了综述,并对其商业化应用前景进行了展望和评价。
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  锂离子电池浆料合浆工艺研究综述

  杨时峰, 薛孟尧, 曹新龙, 田占元, 邵乐

  电源技术. 2020, 44(2): 291-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.038

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  电极浆料是高粘稠的固液两相悬浮体系,由具有不同密度和不同粒度的电极活性材料、导电剂和粘结剂等组成。浆料的品质直接影响电极的结构和性能,进而成为影响锂离子电池一致性的关键因素之一。开发和研究高效的合浆工艺,制备具有良好的分散均匀性、稳定性和加工性能的电极浆料尤为重要。就合浆工艺中涉及的电极浆料分散机理、合浆参数和评价方法等进行概括和总结,并对合浆工艺的发展趋势进行了展望。
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  酶生物燃料电池

  杨程硕, 段贤洁, 秦楠, 陆群, 方维臻

  电源技术. 2020, 44(2): 295-300. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.039

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  酶生物燃料电池是以酶为催化剂,直接将燃料中的化学能转化为电能的装置,其作为一种高效、清洁、可持续供给并可替代化石燃料的能源装置,逐渐成为研究的热点。由于酶在生物体外难以较长时间保持生物催化活性,因此酶生物燃料电池的稳定性差且寿命较短。另外,酶生物燃料电池也有输出功率不高的缺点。为了解决这些问题,可以从酶的固定方法和载体材料方面寻找突破口,实现酶的活性中心和载体材料之间高效的电子转移,并改善酶所处的环境。从酶的固定化和载体材料两个方面概述近几年的研究进展。
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  锌镍电池负极发展概述与技术研究进展

  柯娃, 徐学良, 王江林, 马永泉, 刘孝伟

  电源技术. 2020, 44(2): 301-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.02.040

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  随着新能源产业的蓬勃发展,锌镍电池作为一种新型的碱性电池,具有低温性能好,大电流充放性能优越,比能量较高等优点。由于锌镍电池负极在电池循环中出现的钝化、自腐蚀、枝晶生长、电极变形、锌枝晶等问题,造成其循环寿命较短,使得锌镍电池的推广和运用受到了限制。随着新材料,新技术的产生,锌镍电池的推广成为现实。对锌镍电池负极活性物质添加剂的研究进展,分别从代汞添加剂、掺杂包覆及锌酸钙等方面进行了总结分析,最后展望了锌镍电池作为动力电源将具有广泛的应用前景。