2020年, 第44卷, 第3期　
刊出日期：2020-03-20

  

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编辑部资讯
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  给《电源技术》审稿人的一封感谢信——向审稿人表示崇高的敬意和真诚的感谢！

  电源技术. 2020, 44(3): 305-305.

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  《电源技术》2019年度优秀审稿人

  电源技术. 2020, 44(3): 306-306.

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  《电源技术》2019年度优秀论文

  电源技术. 2020, 44(3): 307-307.

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研究与设计
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  导电剂对富锂锰基材料电化学性能的影响

  南文争, 燕绍九, 王继贤, 彭思侃

  电源技术. 2020, 44(3): 308-311. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.001

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  锂离子电池正极材料一般电导率不良,在电池制作中需添加导电剂来改善正极导电性。以镍钴锰酸锂材料为对比样,研究了三种典型的锂离子电池用导电剂对富锂锰基材料电化学性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜、比表面积测试仪对材料形貌、比表面积进行分析,并组装成扣式电池对材料电化学性能进行表征。结果表明,在4.3~4.8 V(vs. Li/Li⁺),三种导电剂同电解液发生强度不同的副反应,并对富锂锰基材料相关电化学性能造成不同程度的负面影响。对影响机理进行分析,并提出一种简易方法,可有效降低副反应的负面影响,同时显著提高材料可逆放电比容量。
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  自聚物裂解工艺制备5 V正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄

  黄振德, 彭迪

  电源技术. 2020, 44(3): 312-314. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.002

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  采用溶胶凝胶法的新型自聚物裂解工艺合成5 V锂离子电池LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料,经XRD、SEM和充放电循环测试,合成材料具有尖晶石结构,粒径大小分布均匀,在0.2 C充放电下首次放电比容量达到141 mAh/g,循环100次容量保持率为93%,与其它溶胶凝胶法的柠檬酸乙二醇工艺和高分子PAA工艺合成材料相比,电化学性能良好。
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  不同粘结剂锂离子电池电学性能测试与分析

  刘星生, 董丽君, 卢勇, 罗剑峰

  电源技术. 2020, 44(3): 315-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.003

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  通过调整聚偏氟乙烯粘结剂来测试和优化目前商业化锂离子电池的电学性能是一种非常必要和实用的方法。采用A、B两种PVDF粘结剂制备锂离子电池并进行电学性能测试与分析。实验结果表明：LA电池容量保持率和倍率放电容量保持率数据均优于LB电池,说明A粘结剂相比于B粘结剂更有助于提高锂电池容量保持率和倍率放电性能;LA、LB电池OCV1平均电压都为3.943 V,LA、LB电池OCV2平均电压分别为3.940和3.941 V,说明A、B两种粘结剂制备的锂离子电池OCV1电压以及OCV2电压基本一致。
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  粒径级配对石墨基负极材料电化学性能的影响

  张鑫, 雷维新, 潘俊安, 潘勇, 罗振亚

  电源技术. 2020, 44(3): 318-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.004

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  粒径级配是按一定的配比将不同粒度的散状物料混合的方法。研究了锂离子电池石墨基负极粒径级配后对电极极片力学性能与电池电化学性能的影响规律。实验结果表明,粒径级配之后,锂离子电池负极极片抗拉伸能力变强,电化学性能也有所提升,当6 mm石墨或6 mm硅替换量为20%时粒径级配,循环100次后比粒径级配前比容量分别提升22%和68%。
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  不同碳源对LiTi₂(PO₄)₃/C复合负极材料电化学性能的影响

  叶嘉明, 李昌明, 饶睦敏, 吴涛

  电源技术. 2020, 44(3): 322-324. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.005

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  以Li₂CO₃、Ti(OC₄H₉)₄和NH₄H₂PO₄为原料,柠檬酸作为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备LiTi₂(PO₄)₃负极材料,再分别用葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇和淀粉作为碳源对LiTi₂(PO₄)₃进行碳包覆处理。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征;并采用恒电流充放电(GCD)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱 (EIS)研究了材料的电化学性能。结果表明,碳包覆可以提高LiTi₂(PO₄)₃材料的电化学性能,但不会影响LiTi₂(PO₄)₃的晶体结构。其中,以葡萄糖作为碳源包覆的LiTi₂(PO₄)₃电化学性能最佳,0.1 C倍率下首次放电比容量为138.5 mAh/g。在0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C、10 C和20 C放电倍率下,放电比容量分别为112.0、109.9、108.6、103.2、94.0、80.6和49.8 mAh/g。此外,在0.1 C倍率下经过50次循环后放电比容量仍能保持79.4%。
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  锂离子电池充放电倍率对容量衰减影响研究

  范智伟, 乔丹, 崔海港

  电源技术. 2020, 44(3): 325-329. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.006

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  锂离子电池比能量高、循环寿命较长且使用性能稳定,目前广泛应用于电动汽车。寿命是电池重要性能指标之一,而电池容量衰减快慢决定着寿命的长短,且充放电倍率与其密切相关。通过不同充放电倍率下的电池容量测试实验和加速老化实验,得到不同循环次数下的电池外特性数据,进而研究充放电倍率对电池循环老化容量的影响。对比分析后推断电池在老化初期的容量衰减主要原因是可循环锂离子的减少和活性物质的损失,且充电倍率对电池容量衰减的影响最为明显。
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  软包聚合物锂离子电池壳电压研究

  赵彦孛, 殷睿, 李金恒, 贾学恒

  电源技术. 2020, 44(3): 330-332. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.007

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  研究了铝塑软包封装方式锂离子电池壳电压的变化规律与影响因素,通过电镀方式验证了其机理,得到了改善壳电压的主要措施,避免电池壳电压过大而产生腐蚀漏液的风险电池。研究表明：壳电压测试值第一个为最大值,且其值与测试设备的读数间隔关系较大,壳电压过大产生的原因是由于弯折导致PP层拉伸过大产生细微通道导致电解液与铝层接触;通过减少PP层的拉伸或者改善PP层的厚度或者改变PP层性能可以明显改善电池壳电压。
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  基于模糊无迹卡尔曼滤波算法的锂电池SOC估计

  安昌祖, 张蕊萍, 张小周, 刘浩, 董海鹰

  电源技术. 2020, 44(3): 333-336. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.008

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  针对未知噪声条件下在线估计锂电池荷电状态精度低的问题,提出了将无迹卡尔曼滤波算法与模糊推理相结合的模糊无迹卡尔曼滤波算法。为了验证算法的有效性,首先建立了适应于FUKF估计SOC的二阶电池模型,在此基础上,采用离线的参数辨识方法辨识模型中相应的参数并进行模型精确度验证,其次设计实验对比模糊无迹卡尔曼滤波方法与传统EKF、UKF方法的估算精度,实现FUKF方法精确度验证。实验结果表明在未知噪声条件下估算SOC,FUKF方法误差小于0.5%,EKF、UKF方法误差在0.5%~1%之间波动,FUKF方法较UKF方法具有收敛速度快、估算精度高的优点。
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  基于GA-BP神经网络的锂离子电池SOC估计

  于仲安, 卢健, 王先敏

  电源技术. 2020, 44(3): 337-340. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.009

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  电池荷电状态(state of charge,SOC)的估计是电动汽车电池管理系统(battery management system,BMS)的最为重要的关键技术之一。为此,提出了一种基于改进型遗传算法(genetic algorithms,GA)的BP神经网络的锂离子电池SOC估计。利用MATLAB人工神经网络工具箱和谢菲尔德(Sheffield)遗传算法工具箱共同建立GA-BP神经网络模型,用于预测锂离子电池在任一状态下的SOC。经仿真实验表明,与经典的BP神经网络预测方法相比,基于改进型GA-BP神经网络的锂离子电池荷电状态估计精度有效提高了,且具备良好的收敛性。
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  基于SA -BP神经网络算法的电池SOH预测

  徐元中, 曹翰林, 吴铁洲

  电源技术. 2020, 44(3): 341-345. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.010

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  针对传统BP神经网络在线估算锂离子电池健康状态(state of health,SOH)容易使权值陷入局部最优解,导致SOH预测不精确。结合模拟退火(simulate anneal,SA)算法能有效收敛于全局最优的特点,提出一种基于SA算法优化BP神经网络的锂离子电池SOH在线预测方法。以锂离子电池为研究对象,分析了微分电压、欧姆内阻、循环次数与电池SOH的关系,并以此作为电池的健康状态因子(health indicator,HI)输入至BP神经网络。利用SA算法优化BP神经网络的权值,使预测模型得到最优解。实验结果表明：利用优化算法对电池SOH进行预测,其最大误差仅为1.98%,平均误差为1.09%。相较于传统BP神经网络,优化算法预测最大误差降低了5.62%,平均误差降低2.33%。从而验证了基于SA算法优化BP神经网络能够获取全局最优值并提高电池SOH估算精度是有效的。
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  基于粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测

  王帅, 韩伟, 陈黎飞, 苏小红

  电源技术. 2020, 44(3): 346-351. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.011

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  在各种各样的装置与设备中,锂离子电池剩余寿命(remaining useful life,RUL)的准确预测起着重要作用,越来越多的研究人员开始重视对锂离子电池可靠性和安全性预测的研究。粒子滤波(particle filter,PF)方法一般用于模型结构已知或者可以获得模型的情况下,来估计和预测时间序列。改进已有的锂离子电池容量经验指数衰退模型,降低了状态方程参数估计的个数。实验比较了基于PF方法,原指数经验模型及改进经验模型的锂离子电池剩余寿命预测的精度,其结果显示改进后的模型提高了预测精度,降低了误差率,并且缩小了不确定性范围。
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  基于AG-BP算法的锂电池模型参数在线估计

  张书杰, 王泰华, 袁永军

  电源技术. 2020, 44(3): 352-356. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.012

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  对现有锂电池DP(dual-polarized)模型及其参数辨识方法进行研究,提出基于AG-BP算法的双极化锂电池模型参数在线辨识方法。结合混合动力脉冲测试和MATLAB CF曲线拟合工具箱得到神经网络的训练及测试数据库。结合正弦脉冲电流注入法,将注入电池的电流幅值、频率、电池电压响应幅值、温度、SOC(state of charge)作为BP神经网络的输入参数,实现了基于BP (back propagation)神经网络的锂电池DP(double polarization)模型的参数估计。将BP神经网络的权值矩阵、阈值向量作为基因编码,运用遗传算法实现了对神经网络的初始权值和阈值进行优化,提高了参数估计精度,并通过仿真实验对系统的参数估计精度进行了验证。
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  基于三阈值控制的主动均衡策略研究

  吴铁洲, 胡圣乔, 肖菀莹

  电源技术. 2020, 44(3): 357-359. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.013

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  传统均衡策略应用于单均衡器均衡电路时,可能存在电池达到均衡条件但均衡器暂时无法为电池均衡的情况,均衡器利用率低。针对这一问题,采用基于开关矩阵的双向DC/DC型均衡电路拓扑结构,提出三阈值控制的主动均衡控制策略,将电池根据SOC偏移量分为动作区、预动作区和不动作区,通过增设结束阈值减少均衡器的重复动作次数,同时通过增设预动作阈值让处于预动作区的电池在均衡器不动作时提前进行均衡,以提高均衡器的利用率。实验结果表明,在保证电池组不一致性处于允许范围内的前提下,相较于传统均衡策略,三阈值均衡控制策略均衡器的利用率提高了8.38%。
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  退役磷酸铁锂动力电池容量衰减性能分析研究

  赵光金, 张雪盈, 王放放, 赵理, 王贺岑

  电源技术. 2020, 44(3): 360-363. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.014

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  首先分析了退役软包磷酸铁锂单体电池(简称“退役电池”)容量循环性能,发现容量与循环次数呈线性关系。其次,研究了退役电池循环寿命预测方法及结果,得出：电池剩余循环寿命十分可观,电池能量和容量衰减具有较高的一致性。分析了个别电池发生容量衰减突变的现象及特点。最后,利用高斯分布统计方法对电池一致性变化进行了评估。结果显示：电池容量离散程度随循环次数先减小后增加,在约500次循环的时候离散程度最小。
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  废旧锂离子电池负极片的硫酸浸出回收研究

  杨生龙, 杨凯雲, 范小萍, 黄有国, 刘葵

  电源技术. 2020, 44(3): 364-366. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.015

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  废旧锂离子电池负极片中含有铜、锂和石墨,对其回收具有一定的经济价值。采用硫酸溶液作为浸出剂,研究了硫酸浓度、浸出时间、浸出温度对负极片中锂的浸出以及石墨与铜箔分离的影响。结果表明,在浸出时间为5 min、硫酸浓度为0.9 mol/L时,铜箔与负极石墨可以完全分离,铜箔以金属的形式回收;在浸出温度为40 ℃、硫酸浓度为1.8 moL/L、浸出时间为50 min、固液比60 g/L时,石墨中的锂几乎全部浸出进入溶液中,可实现锂与石墨的完全分离。
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  电动物流车动力电池组循环寿命预测

  王尚, 陈庆樟, 王康, 王正义, 王耀

  电源技术. 2020, 44(3): 367-370. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.016

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  以某低速电动物流车用磷酸铁锂动力电池组为研究对象,将动力电池组寿命实验与电动物流车复杂多变的行驶工况结合,进行电池组动态测试。基于电动物流车的行驶工况对动力电池组动态测试得到了容量衰减实验数据,利用遗传算法拟合得到动力电池组循环寿命预测经验公式,拟合容量与实测容量之间的残差平方和仅为0.111,结果表明拟合效果较好。该循环寿命预测经验公式可用于同类动力电池组寿命预测。
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  电动汽车锂离子电池风冷散热结构优化设计

  王天波, 陈茜, 张兰春, 贝绍轶

  电源技术. 2020, 44(3): 371-376. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.017

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  目前风冷散热系统得到广泛运用,但优化设计主要集中于箱体内部电池间隙大小、排列方式等,对进出口优化设计涉及较少。针对上述问题,以锂离子电池组风冷散热结构为研究对象,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值计算的研究方法,从电池组最高温度、最大单体电池温差、电池组标准差三个方面分析了多种进出口方向、位置、形状对电池组散热效果的影响规律。最后,结合正交优化方法综合考虑多种因素,优化散热结构,结果表明：在进出口面积不变情况下,采用侧向通风散热方式,对称分布式进出口位置间距减小至40 mm,且进出口形状为圆形时,散热效果最佳;进出口位置间距过小或横向贯穿距离过大,反而会使散热效率降低。
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  一种低温充电策略在电池系统层级的效果验证

  马绪, 马天翼, 陈立铎, 吴昊, 孙智鹏

  电源技术. 2020, 44(3): 377-380. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.018

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  电动汽车在冬季会面临低温充电的问题,如何制定安全高效的低温充电策略,是我国电动汽车广泛普及需要解决的关键问题之一。针对一种根据温度和电压协同调节电流倍率的多阶段充电策略,在动力电池系统层级对其低温充电效果进行了验证。研究表明,利用温度和电压综合选择与其电化学状态相适应的充电电流,能够有效解决低温充电效率低下的问题。
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  基于MSP430锂电池管理系统的设计与实现

  齐晓辉, 吴建飞, 李润泽

  电源技术. 2020, 44(3): 381-385. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.019

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  设计了一个基于MSP430锂电池管理系统,主要包括电池充电模块、电池控制模块和电池加密管理模块,详细分析了其总体设计架构、硬件设计和软件设计流程。实现了电池充电方式控制、均衡管理和电池过欠压、过流、过温和短路保护;实现了电池充放电次数检测、自放电控制、自锁开关控制、受电设备(powered device,简称PD)在位检测、LED电量显示和电池加密功能。该设计从根本上提高了锂电池系统的可靠性和使用寿命。
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  质子交换膜燃料电池内部水含量特性分析

  何红曈, 刘永峰, 裴普成, 姚圣卓

  电源技术. 2020, 44(3): 386-389. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.020

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  为研究水含量变化对燃料电池性能的影响,建立了质子交换膜燃料电池冷凝率(RW)模型。该模型利用切换函数确定了蒸发和冷凝的比例关系,考虑了两相流变化和压力降对燃料电池冷凝率的影响。将RW模型通过自定义函数(UDF)导入FLUENT软件中,搭建了实验测试平台,对工作温度60 ℃、进气相对湿度100%、进气压力分别为10和20 kPa工况下的RW模型、Fluent模型和实验值进行比较分析,结果表明：随着进气压力增加,冷凝速率提高,电池内部水含量明显增加;当工作温度为60 ℃、进气压力为10 kPa、电流密度为260 mA/cm²时,相较于实验值,RW模型精确度比Fluent模型提高了21%;在进气压力为20 kPa时,RW模型比Fluent模型提高了31%。
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  不同燃料的SOFC分布参数模拟研究

  宋彪, 唐诗, 陈新元

  电源技术. 2020, 44(3): 390-393. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.021

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  为了研究固体氧化物燃料电池在不同燃料下的输出特性,采用数值仿真方法,在MATLAB中模拟分析以混合煤气、水煤气、沼气、天然气作为燃料时对燃料电池性能的影响,包括燃料成分分布、温度分布、电流密度分布情况,并分析其效率。分析结果表明：燃料中含甲烷会造成过冷效应;同一工作电压下,水煤气燃料利用率最高,混合煤气发电效率最低;随着电池负载增大,燃料利用率不断降低,发电效率存在极值点。
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  基于双核dsPIC的氢燃料电池控制系统设计

  韩冬林

  电源技术. 2020, 44(3): 394-396. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.022

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  基于双核数字信号控制器dsPIC33CH512MP508芯片,完成了质子交换膜氢燃料电池控制系统的软硬件设计,分别设计了主内核燃料电池堆控制电路和从内核膜电极单体电压检测电路,并采用芯片内置的主从接口MSI模块,实现了主从内核之间的膜电极单体电压检测数据通讯功能。
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  两种铝空气电池电解液的对比分析

  陈允至, 谢天锋, 郑大伟, 刘富德, 彭陈阳

  电源技术. 2020, 44(3): 397-401. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.023

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  为加快铝空气电池的产业化,有必要对铝空气电池电解液进行深入研究。盐溶液和碱性溶液是两种最典型的铝空气电池电解液。运用自制的电解液测试装置,比较了两种典型的铝空气电池电解液(盐溶液、碱性溶液)在电化学性能、铝阳极能量密度等方面的差异;运用XRD、SEM等技术分析了两者在产物晶体结构、微观形貌等方面的差异;探究了产物Al(OH)₃对铝空气电池性能的影响;探究了CO₂对铝空气电池性能的影响。实验结果表明,碱性溶液适用于大功率铝空气电池;盐溶液适用于小功率铝空气电池;产物Al(OH)₃对铝空气电池性能的影响较小;CO₂对采用碱性电解液的铝空气电池的性能影响较大。实验为铝空气电池电解液的选择、铝空气电池系统的设计提供了有价值的参考材料。
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  全钒液流电池的旁路电流测量与仿真

  李明华, 王保国, 范永生

  电源技术. 2020, 44(3): 402-407. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.024

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  全钒液流电池的旁路电流引起电荷损失、降低电池效率,升高电堆两端的单电池电压,导致副反应发生和减少电池寿命。目前,关于旁路电流的理论研究较多,但是测量数据较少。首先,为了测量旁路电流,采用双极板中嵌入电流表的方法监测流过双极板的电流,该电流与外部电流之差即为旁路电流,因此,能够排除电解液交叉污染引起的电荷损失干扰。其次,建立了全钒液流电池系统的改进模型,将旁路电流的仿真结果和实测数据进行比较,验证了改进模型的合理性,并对各单电池的电压、电流时间变化及电堆内电压分布进行仿真。同时,对总管电阻、支路电阻、电池内阻对电池的电流效率、电压效率、电池效率的影响进行了分析,得出为了提高电池的效率,有必要增加总管电阻,降低电池内阻的结论。该模型和实验可用于液流电池设计,为高性能液流电池技术发展提供理论依据。
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  铁镍蓄电池Fe₂O₃负极材料的制备及添加剂的研究

  边树阳, 陈曦, 杨少华, 洪森, 葛永栋

  电源技术. 2020, 44(3): 408-410. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.025

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  通过焙烧七水合硫酸亚铁制备Fe₂O₃负极材料,确定了最佳热分解温度,同时研究了金属硫化物添加剂对铁镍蓄电池放电性能的影响。结果表明：以900 ℃热分解制得的Fe₂O₃,在加入多种金属硫化物添加剂时,放电比容量均显著提升。
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  高氯酸钾粒径对热电池用加热片性能影响研究

  杨兆堂, 李科, 高晨阳, 阎红卫

  电源技术. 2020, 44(3): 411-413. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.026

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  制备了20~40 mm、50~80 mm、150~180 mm KClO₄材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对制备的KClO₄材料进行了表征。将不同粒径KClO₄材料制备成热电池用加热片,研究了密度和KClO₄材料粒径对加热片燃速和点火灵敏度的影响。研究结果表明,在相同的KClO₄粒径条件下,加热片的压实密度提高,加热片的点火能提高,燃速降低。当KClO₄材料的粒径增加时,KClO₄材料比表面积降低,加热片中KClO₄颗粒间距增大,加热片的点火灵敏度下降,燃速降低。
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  基于模糊神经网络PID控制的智能充电方法研究

  朱望纯, 孙启林

  电源技术. 2020, 44(3): 414-417. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.027

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  铅酸蓄电池充电过程具有多变量、非线性、时变性、滞后性的特点,现有充电技术的不足,严重影响了充电效率和电池寿命。提出了一种基于模糊RBF神经网络PID控制的间歇正负脉冲的充电控制策略。利用具有较强逻辑推理能力的模糊PID与RBF神经网络相结合,实现充电参数的动态调整和充电电流的在线控制。通过实验和仿真测试结果表明,本充电控制方法有效缩短了充电时间,充电电流曲线能更好地逼近马斯充电曲线,达到了提高充电效率和延长蓄电池使用寿命的目的。
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  TiO₂基染料敏化太阳电池的薄膜改性研究

  商成林, 李艳, 杜登熔, 党新志, 王洪涛

  电源技术. 2020, 44(3): 418-421. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.028

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  水热法制备纳米晶TiO₂电极,分别用臭氧和AgNO₃对TiO₂基薄膜电极片进行处理,组装成染料敏化太阳电池。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)测试仪对纳米晶TiO₂薄膜进行表征,测试电池的I-V曲线。结果显示,臭氧处理的电池短路电流密度和光电转换效率分别提高了40.5%和64.31%;硝酸银掺杂后电池的短路电流密度和光电转换效率先增大后减小,其中Ag掺杂量为1%时电池的输出性能最佳,其短路电流密度和光电转换效率分别提高了57.46%和48.13%。
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  不同遮阴热斑对光伏电池的风险评估

  陈芳芳, 孙坚, 徐红伟

  电源技术. 2020, 44(3): 422-424. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.029

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  研究了不同类型遮阴形成的热斑效应,进行了不同材料相同遮阴面积、不同面积同种材料遮阴热斑实验,从热斑对光伏电池输出功率的影响和热斑温度两个方面进行风险评估。对常见的鸟粪(胶带模拟)、树叶、灰尘三种热斑进行遮阴热斑实验,实验结果表明,相同状态下不同类型遮阴热斑对光伏组件的输出功率影响存在较大差异,且不同类型热斑的温度不同。三种材料的热斑风险由高到低依次为：胶带、灰尘、树叶。
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  海上制冰船离网光伏系统测试评价与修正

  周亚东, 朱世军, 黎琼, 郑杰, 陈惠俊

  电源技术. 2020, 44(3): 425-428. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.030

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  针对海南某公司承建的海上制冰船光伏离网项目,因达不到用户为每天160 kWh发电量需求而产生争议。经过全面检测分析,得出系统设计存在不足,光伏组件装机容量、蓄电池容量以及负载需求三者之间不是最佳匹配;施工队伍专业知识缺乏,导致组件串联不规范,没有将接受相同太阳辐射的组件串联;组件结构设计不规范,组件串联数目偏少,未能考虑到海上光伏“三高”带来的PID光致衰减等,并提出修正意见,为海上渔船光伏项目的设计、施工有很好的借鉴意义,推动光伏行业健康发展。
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  预测模型与扰动观测算法相结合的MPPT技术

  张瑞成, 翟电杰, 张怡

  电源技术. 2020, 44(3): 429-433. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.031

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  针对外界环境的多变性与随机性,光伏系统输出功率的最大点处总是出现功率震荡现象,增加了实现最大功率跟踪技术的复杂性。为了使光伏系统在外界复杂环境下能够准确跟踪最大功率点,提出了一种预测模型与扰动观测算法相结合的MPPT技术。该算法将扰动观测法与模型预测法相结合,实现了光伏发电系统在外界复杂多变环境情况下的快速跟踪。通过建立系统性能目标函数,评价与估算出未来控制变量的动作,预测出P-U曲线的方向。最后通过Simulink仿真表明了所提方法在外界光照强度发生突变时与单独使用扰动观测法相比较可以同时提高系统的跟踪速度和控制精度。
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  基于太阳能电热水器的升降压变换器研究

  房永文, 王春芳, 李厚基

  电源技术. 2020, 44(3): 434-437. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.032

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  光伏离网逆变器和并网逆变器被广泛应用于太阳能电热水器中,但其必须在配备蓄电池或连接电网的情况下才能实现最大功率点跟踪。针对此问题,提出一种采用升降压变换器实现最大功率点跟踪的新型方案,并设计了一种双边补偿式单管准谐振升降压变换器。首先对该变换器进行了理论和建模分析,提出了PFM和PWM相结合的控制方式,然后通过仿真验证了理论分析的正确性,最后搭建了540 W实验样机,验证了该变换器及其最大功率点跟踪控制方法的可行性,为家用太阳能电热水器提供了一种升降压式拓扑结构和有效的控制方法。
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  变电站蓄电池状态监测及火灾防控技术研究

  杜旭浩, 李秉宇, 苗俊杰, 贾伯岩, 李青松

  电源技术. 2020, 44(3): 438-442. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.033

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  针对变电站蓄电池组缺乏有效监测及火灾防控手段的现状,设计了蓄电池状态监测及火灾综合防控系统,以蓄电池本体特征参量和环境变量的监测信息为基础,实现了在运蓄电池组的状态感知和火灾防控。采用层次分析法对蓄电池本体状态信息进行综合评价,建立了蓄电池健康状况状态诊断模型;应用烟火视频智能识别技术,实现起火区域的精准定位和后期的火灾追溯;提出了基于蓄电池本体多状态感知、环境变量监测及视频火灾智能识别三重判据的火灾预警机制,并给出了联动灭火控制策略。工程应用证明了该系统的实用性和有效性。
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  电动汽车充电方案与控制策略

  董建园, 张梦婷

  电源技术. 2020, 44(3): 443-446. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.034

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  针对光伏和储能供电对电动汽车充电的协同问题,提出了一种光伏和超级电容储能的充电方案。该充电方案充分利用大功率储能设备超级电容以保证供电的持续性和可靠性。同时提出了一种基于超级电容储能的模糊双闭环PI控制策略,采用电压外环模糊PI控制及电流内环PI控制的方法,提高光伏母线输出电压的稳定性。利用MATLAB/Simulink仿真软件建立电动汽车充电和模糊PI控制器模型,仿真并验证了上述储能方案与控制策略的可行性和有效性。
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  不同类型铝箔对超级电容器的性能影响

  颜亮亮, 范羚羚, 李和顺, 方文英, 安仲勋

  电源技术. 2020, 44(3): 447-451. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.035

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  通过采用不同铝箔材料作为集流体,制作叠片软包装双电层电容器,采用扫描电镜、恒流充放电、交流阻抗、脉冲放电和循环寿命等测试方法研究了光铝箔、腐蚀箔和导电层涂覆铝箔对超级电容器性能的影响。结果表明,以片状石墨SFG为主的3#导电涂覆铝箔制备的超级电容器具有最小的交流阻抗,且交流阻抗变化率最小,倍率性能最佳,在400 C下的容量保有率为92.48%;脉冲测试表明最大比功率可达到28 393.8 W/kg;1 000次寿命循环后,容量仍保有96.6%。
综述
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  高镍三元材料循环失效机理研究进展

  伍绍中, 马洪运, 苏金然

  电源技术. 2020, 44(3): 452-455. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.036

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  高镍三元正极材料因其高比容量、低成本、环保无毒等优点迅速在动力电池领域得到广泛应用。然而,随着镍含量的不断提高,其循环寿命显著下降。为高效提升高镍三元材料的循环寿命,充分探究材料的失效机理具有重要的意义。从高镍三元材料循环失效前后的形貌变化、表面电子导电性、体相微观结构变化以及固液界面失稳等几方面展开分析,系统介绍了材料循环失效机理的研究结果,重点包括失效后材料表观产生微裂纹现象,表面电子导电性变差,体相锂镍混排加剧,层状结构向无电化学活性的岩盐相变化,固液界面产气等机理。
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  钾离子电池负极材料研究进展

  黄曌, 张明, 丁双双

  电源技术. 2020, 44(3): 456-460. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.037

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  钾离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理,并且钾元素资源丰富,价格低廉,因此钾离子电池的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。阐述了目前国内外钾离子电池负极材料的研究现状,主要包括：石墨碳、非石墨碳、金属及金属氧化物/硫化物,但这三类电极面临的一大共性问题就是K⁺嵌入/脱出过程中引起的体积膨胀,不利于循环稳定性和电极寿命。因此,需选择有效的改性措施,例如纳米化、导电材料修饰、掺杂调控等,基于调整微观结构而增强负极材料的电化学性能。总体而言,钾离子电池作为新兴的二次电池储能设备之一,具有广阔的发展前景,研究开发高性能、长寿命的负极材料对于推动钾离子电池的产业化进程具有重要意义。
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  锂离子电池热失控机理研究现状

  郭亚洲, 田相军, 凌泽

  电源技术. 2020, 44(3): 461-463. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.038

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  锂离子电池是纯电动汽车的“动力源泉”,其安全性问题一直被广泛关注,其中热失控是锂离子电池安全问题的主要诱因之一。锂离子电池热失控时内部组分发生剧烈复杂的化学反应,产生大量热发生燃烧甚至爆炸,威胁人类的生命和财产安全。简述了锂离子电池热失控机理国内外研究进展,对锂离子电池内部不同组分的热失控反应机制和热失控诱因进行了归纳。最后对锂离子电池热失控的研究进行了展望。
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  固体氧化物燃料电池热应力研究进展

  韩越, 王家堂, 苗鹤, 叶伟强, 袁金良

  电源技术. 2020, 44(3): 464-468. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.039

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  固体氧化物燃料电池(SOFC)因其热应力造成高温运行不稳定的问题阻碍了商业化应用,究其根源是不同热力学性能的电极材料长时间高温运行或温度剧烈变化,导致电池内部会产生残余内应力和热应力集中现象,造成材料的蠕变和破裂,甚至整个电堆的损坏。综述了SOFC功能层、连接件和密封材料的热应力研究现状和存在的问题,以及检测残余应力、研究热应力和降低或避免SOFC内热应力集中的数值模拟分析方法,达到优化电池设计、提高电池的性能和寿命的目的。
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  可逆固体氧化物燃料电池(rSOFC)技术的研究进展

  朱冕, 赵加佩, 李欣珂, 梁超余, 袁金良

  电源技术. 2020, 44(3): 469-474. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2020.03.040

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  可逆固体氧化物燃料电池(rSOFC)技术可实现高效率的电力生产和低成本的能量存储。从小规模的家庭用电系统到大范围的分布式发电,rSOFC系统均可根据负载的用电要求实现电解池电解制气与燃料电池发电两种模式之间的可逆切换,因此被视为未来发电与储能一体化的重要载体,研究者们对rSOFC系统已开展了大量研究。综述了rSOFC技术以及耦合其他系统的研究概况,讨论了集成系统的构成、优缺点和研究进展,并对rSOFC未来发展方向进行了评述。