2021年, 第45卷, 第12期　
刊出日期：2021-12-20

  

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研究与设计
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  基于富锂锰基正极材料的复合正极体系研究

  黄幸, 万里杨, 顾庆文, 邱报, 刘兆平

  电源技术. 2021, 45(12): 1525-1528. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.001

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  富锂锰基正极材料因具有超高放电比容量而受到广泛关注,但电压衰减、循环稳定性不佳、倍率性能较差和高压电解液匹配难度大等问题阻碍了其产业化应用,当前单独应用富锂锰基正极材料仍极具挑战。因此,将富锂锰基正极材料与其他商业化的正极材料进行复合应用,可能是快速推进富锂锰基正极材料产业化应用的有效途径。研究了基于富锂锰基正极材料的复合正极体系。研究结果表明：引入三元材料、钴酸锂或锰酸锂会降低复合正极的电化学性能;引入磷酸锰铁锂后复合正极的倍率性能降低;引入磷酸铁锂后可以提高复合正极的电化学性能,在2.0~4.6 V、1 C下,磷酸铁锂-富锂锰基复合正极循环50次后的容量保持率为97.2%,10 C下放电比容量可达96 mAh/g。
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  高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的合成与电化学性能研究

  蔡铖, 张海燕, 付海阔, 肖方明

  电源技术. 2021, 45(12): 1529-1532. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.002

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  采用高温固相法在不同条件下合成了一系列球形LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料,并通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对其物相结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明,Li/Me(摩尔比)为1.07时合成的正极材料结晶良好,结构稳定,以0.2 C在2.8~4.3 V电压范围内的首次放电比容量为200.4 mAh/g,首次充放电效率为86.7%,1 C放电比容量为189.5 mAh/g,50次循环之后的放电比容量为178.3 mAh/g,此时容量保持率高达94.1%。继续循环至100次比容量还有145.7 mAh/g,容量保持率为76.9%。
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  多孔硅@石墨烯-碳纳米管的制备及性能研究

  尚志同, 戴儇, 刘彬, 喻强, 李小成

  电源技术. 2021, 45(12): 1533-1536. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.003

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  硅以其较高的理论比容量、较低的脱锂电位成为最具应用潜力的负极材料。为解决硅在锂化过程中高达300%的体积膨胀和导电性差的问题,以Al-Si合金为原料,通过选择性酸刻蚀工艺得到多孔硅微球(p-Si),并通过静电自组装法在其表面包覆石墨烯(p-Si@G),以Fe₂O₃-Al₂O₃为催化剂,采用化学气相沉积法制备了p-Si@G-CNTs复合材料,并系统研究了石墨烯包覆和碳纳米管的生长对于p-Si电化学性能的提升作用和提升机制。结果表明：在p-Si表面包覆石墨烯后其循环稳定性和首次库仑效率得到大幅改善。通过进一步在p-Si@G生长碳纳米管后其倍率性能得到明显改善。当p-Si@G与催化剂质量比为5∶1时,所制备的p-Si@G-CNTs性能最佳,在0.5 A/g电流密度下循环100次后比容量可以达到1 410.9 mAh/g。同时,该材料也展现出了优异的倍率性能,在8 A/g电流密度下仍然有536.2 mAh/g的比容量,具有良好的应用前景。
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  锂离子电池双壳硅基复合负极材料制备及性能

  邱永松, 李丽

  电源技术. 2021, 45(12): 1537-1539. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.004

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  针对硅基负极材料在体积膨胀、HF腐蚀、SEI膜不稳定、电导率低等问题,降低了其材料的稳定性和实用性,基于此,提出了一种基于硅纳米核颗粒与碳化层构筑核壳型硅碳为内核即内壳,通过化学或机械方法,在其内壳表面包覆纳米级纤维状多孔氧化锡层、HF隔绝层和最外层人造SEI膜功能Li⁺导体层为外壳,制备得到一种多层包覆硅基核壳结构的双壳结构锂离子电池负极材料。实验结果表明,该双壳硅基负极材料首次效率高达98.8%,300次循环后容量保持率仍有96.4%。实验结果验证了该双壳结构不但可以弥补硅基内核与包覆材料各自的缺陷,而且通过协同作用大幅提升了硅基负极材料在首次效率、容量保持率、高能量密度、高稳定性和循环寿命等方面的性能。
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  磷酸铁锂电池内部气压失控特性研究

  张添奥, 刘昊, 陈永翀, 高维成, 何颖源

  电源技术. 2021, 45(12): 1540-1543. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.005

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  针对储能电池的热失控风险,提出以电池内部气压作为判定依据,对磷酸铁锂电池经历不同滥用条件时发生的安全风险进行快速评估的方法。结果表明,在电池正常充放电状态下,电池内部气压及外壳温度发生小范围规律性波动。在过充、过放、外部短路等异常状态下,电池内部气压在预警节点急剧增大,而在相同条件下温度参数变化明显晚于内部气压的变化,且变化速率相对较小。上述研究结果不仅揭示了不同滥用条件下电池内部气压失控的特性,同时证明了以电池内部气压失控预警代替现有电池外部温度预警能够更早地识别电池安全风险,避免发生热失控及燃烧爆炸等严重的安全事故。
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  高比能锂离子电池过充失效机理研究

  周江, 刘松涛, 岳仍利

  电源技术. 2021, 45(12): 1544-1547. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.006

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  对NCM811/SiO_x+C体系锂离子电池进行不同倍率及不同程度的过充,充分研究了动力电池过充过程中电池和材料发生的变化。揭示了高比能量电池过充失效的根本原因为过充过程中电解液在电极界面发生分解反应,产生大量的热导致隔膜破孔,内部短路。研究成果可为高镍体系电池安全性改善提供参考依据。
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  锂离子单体电芯比能量改善研究

  张大峰, 杨笑萍

  电源技术. 2021, 45(12): 1548-1550. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.007

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  从高温老化时间和负极辊压方式两方面进行实验,最终确认了负极采用两次辊压结合缩短电芯高温老化时间的方式,对锂离子单体电芯比能量的提升有显著作用。
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  模拟电池膨胀对聚丙烯微孔隔膜性能的影响

  袁子丹, 崔泽君, 赵艳, 徐睿杰, 雷彩红

  电源技术. 2021, 45(12): 1551-1553. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.008

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  采用自主设计加工的夹具,结合万能材料试验机,可以实现针对聚丙烯微孔隔膜的循环压缩,以此来模拟电池膨胀和充放电过程中电极循环膨胀对隔膜结构与性能的影响。结果表明,隔膜沿横向方向出现透明裂痕。压缩应变越大,隔膜中透明裂痕数量越多,同时裂痕面积增大。透明裂痕部位部分孔洞尺寸减小甚至关闭,导致本体电阻和界面阻抗增大。在7.5%、12.5%和15%的不同压缩应变下,经过100次压缩试验,随压缩应变的增加隔膜的循环性能下降。在8 C倍率测试下,12.5%和15%的放电比容量分别下降了31.5%和42.2%。该结果对于研究电池服役过程中微孔隔膜的老化行为具有重要的意义。
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  动力锂离子电池套管式空气冷却结构模拟

  林雄超, 邵苛苛, 盛喆

  电源技术. 2021, 45(12): 1554-1557. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.009

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  提出一种采用套管式结构的新型空气冷却电池热管理系统,空气在通道内交错逆向流动来降低电池组的温度和改善温度均匀性。采用三维传热模型,研究了冷却通道数量和入口气体流速对电池最高温度和最大温差的影响以及传热机理。结果表明,套管式冷却通道可以降低电池的最高温度,并改善温度均匀性。入口气体流速的增加,对降低电池最高温度有积极作用,但也会引起电池的局部温差增大。同时还发现气体流道数和入口流速均存在饱和值。当通道数大于4,流速大于2 m/s时,温度变化幅度均显著减小。
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  储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

  张维江, 吴安慧, 李勇琦, 曹文炅, 蒋方明

  电源技术. 2021, 45(12): 1558-1561. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.010

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  热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义。针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能。模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷。还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3%的能耗和液冷系统19.7%的能耗。
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  大功率动力电池组BMS的主动均衡混合策略

  张清明, 陈兴龙, 李锦英, 温飘, 陈亚菲

  电源技术. 2021, 45(12): 1562-1565. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.011

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  由于电池的不一致性,电动汽车、叉车以及其他大功率动力电池组的电池管理系统(battery management system,BMS)至关重要,精确的荷电状态(state of charge,SOC)估计和高效的均衡策略是BMS的技术核心。基于同步双向反激式变压器的均衡电路拓扑,提出一种以电池SOC、电压为均衡变量的分段式主动均衡混合策略。通过搭建BMS电池组实验平台,开展了充放电阶段的均衡实验,结果显示充电阶段均衡后电池组总容量提升了2.3%,单电池电压极差由74 mV减小至9 mV;放电阶段均衡后单体SOC误差不大于0.5%。实验验证了所提主动均衡混合策略的有效性与可行性,能较好地改善电池组的不一致性。
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  基于容量增量分析的退役LiFePO₄电池分选方法

  顾正建, 秦志光, 杨智皋, 吴媛, 黄惠

  电源技术. 2021, 45(12): 1566-1568. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.012

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  为解决电动汽车(EVs)动力电池批量退役时检测与分选效率低下的问题,提出一种基于容量增量分析(ICA)的退役磷酸铁锂(LiFePO₄)电池分选方法。分析电池容量增量(IC)曲线特征与内部老化过程的关系,提出一致性特征量提取方法;结合模糊C均值聚类(FCM)方法,确定电池一致性分选方法。实验结果表明,IC特征一致性分选方法与传统容量-内阻分选方法相比,提高了退役电池分选的一致性和分选效率。此分选方法对电动汽车退役电池科学高效梯次利用有重要意义。
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  弛豫时间分布函数应用于电化学阻抗谱分析

  王春林, 朱广焱, 张鹏博, 方小红

  电源技术. 2021, 45(12): 1569-1572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.013

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  电化学阻抗谱作为一种现代测试手段,对测试和提高锂离子电池的性能提供了便利。由于电化学阻抗谱无法直观地反映电池内部的结构以及电化学过程,且常用的等效电路模型方法在分析电化学阻抗谱上存在一定的局限性,因此引入了弛豫时间分布函数方法用于分离和量化电池内部的电化学过程。构建了一套完整的用弛豫时间分布函数方法分析锂离子电池的电化学阻抗谱的流程,并成功应用于磷酸铁锂原型电池的电化学阻抗谱分析中。
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  基于功率跟随的AUV能量分配策略

  张凌志, 何波

  电源技术. 2021, 45(12): 1573-1576. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.014

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  随着自主式水下无人潜航器(AUV)在海洋探索中的广泛应用,对AUV电池组的安全可靠和节能高效提出了更高的目标和要求。分析了AUV系统的负载构成,利用BP人工神经网络构建了AUV电机功率需求模型,设计了一种基于功率跟随的具有根据电压动态调节功能的能量分配策略,能够有效平缓电池组的输出、提高电池组的放电安全性、延长电池组的使用寿命、提高电池组的能量利用率,同时节约了4.2%~7.4%的能量。
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  基于实车数据的电动汽车电池健康状态估计

  龚贤武, 丁璐, 穆邱倩, 李萌, 马宇骋

  电源技术. 2021, 45(12): 1577-1580. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.015

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  针对实际工况下电动汽车电池充放电电流不稳定,难以获取满充满放数据带来的电池健康状态估计困难的问题,研究以容量作为健康状态评价指标,以安时积分逆过程计算的深度充电片段电池容量及实车运行特征数据为数据样本,建立特征数据和容量之间的机器学习模型,得到剩余充电片段容量的估计,提出了一种结合安时积分法和机器学习模型对全时间段电池健康状态进行估计的方法。模型评价结果表明,该方法合理有效,对实际工况下电动汽车电池健康状态的实时估计有重要意义。
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  电动汽车电化学储能技术综合评价研究

  赵振宇, 周仁和

  电源技术. 2021, 45(12): 1581-1583. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.016

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  针对电动汽车电化学储能技术方案选择时难以系统量化问题,提出基于改进的层次分析法、CRITIC法及逼近理想解排序法的电化学储能技术综合评价方法,选取技术性、经济性两方面8个评价指标,构建综合评价指标体系。采用改进层次分析法确定主观权重,CRITIC法确定客观权重,使用基于博弈论的组合赋权法确定组合权重,通过逼近理想解排序法,求得各电化学储能技术方案与理想解的逼近度。结果表明磷酸铁锂电池方案最优,可为电动汽车电化学储能技术方案选择提供决策支持。
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  镁锂混合电池TiO₂空心球正极材料的制备与性能

  朱玉晓, 徐昊, 李钊, 邹建新

  电源技术. 2021, 45(12): 1584-1588. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.017

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  探究了利用硬模板法,通过SiO₂纳米球模板及钛酸四丁酯的水解包覆最终刻蚀获得具有规则形貌的锐钛矿型TiO₂空心纳米球,并以所得TiO₂空心纳米球作为正极材料、纯镁为负极,分别以0.4 mol/L PhMgCl-AlCl₃/THF(APC)+1.0 mol/L LiCl为混合双盐电解液组装镁锂混合离子电池以及以0.4 mol/L APC电解液组装镁离子电池进行电化学测试对比。实验结果表明,所制得的锐钛矿型TiO₂空心纳米球在镁锂混合离子电池中作正极时,60 mA/g电流密度下首次放电比容量72.9 mAh/g,50次循环后能保持102.5 mAh/g,然而,当其作为镁离子电池正极材料时,表现出较差的电化学性能。实验结果表明：TiO₂空心纳米球的空心结构设计和氯化锂作为电解液添加剂有助于改善正极材料的电化学性能。
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  H₂-CO燃料气对SOFC性能影响研究

  魏炜, 张宇, 董超, 刘凤霞, 刘志军

  电源技术. 2021, 45(12): 1589-1593. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.018

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  固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换装置,使用碳氢燃料,具有很大的发展潜力。为了探究H₂-CO燃料气与电极温度、进出口组分、电流密度、功率密度和超电势之间的关系,以期对SOFC的设计和运行提供帮助,建立了三维模型,并通过实验验证了模型的有效性。随燃料流量的增加,电极温度、功率密度、阴极浓差超电势先增大后减小,进出口组分改变量、燃料利用率、阳极浓差超电势减小,电流密度、活化超电势和欧姆超电势增加。H₂占比越大,电池性能越好。
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  等离子喷涂Ni/YSZ的结构调控及其电化学性能

  方帅帅, 李长久, 张山林, 雒晓涛, 李成新

  电源技术. 2021, 45(12): 1594-1598. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.019

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  采用不同粒径的NiO/YSZ团聚粉末分别用Ar/H₂与Ar/N₂等离子喷涂制备了固体氧化物燃料电池Ni/YSZ阳极,系统研究了粉末粒子的熔化状态对阳极微观结构与电化学性能的影响。结果表明粒子尺寸与等离子气体显著影响其熔化状态,XRD结果表明使用Ar/H₂等离子体可促进NiO在喷涂过程中还原形成Ni/NiO/YSZ三元粒子阳极。SEM结果表明喷涂态阳极主要由均匀分布的NiO和YSZ构成。电化学性能测试结果表明,阳极的催化活性受粒子熔化程度影响显著,采用Ar/H₂等离子喷涂30~50 μm粉末获得熔化程度适中的粒子制备的阳极极化阻抗在800与600 ℃时分别为0.22及0.59 Ω·cm²,由该阳极组装的电解质支撑的单电池获得了最高的输出功率密度,在800 ℃时达到334 mW/cm²。
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  两种不同燃料下SOFC的三维多物理场数值模拟

  陈宇瑶, 魏明锐

  电源技术. 2021, 45(12): 1599-1602. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.020

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  为确定不同燃料对电池性能的影响以及为电池燃料的选择提供理论依据,基于有限元模拟软件COMSOL Multiphysics,分别建立了以甲烷混合气和氢气为燃料的SOFC三维多物理场全耦合数值模型。研究结果表明：在0.30~1.05 V的工作电压范围内,燃料电池的功率密度都随着平均电流密度的变大,呈现出先增大,达到峰值后减小的趋势,氢气燃料电池的功率密度峰值要大于甲烷的;氢气燃料电池从入口处到出口处的温度上升了37 K,甲烷燃料电池上升了7 K,氢气燃料电池阳极出口处的温度要大于阴极,而甲烷燃料电池则正好相反;相同流量下,氢气燃料电池阴极内的空气流速小于甲烷燃料电池的,两种电池阳极燃料流速都会沿着流动方向增加。
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  风冷金属双极板燃料电池冷启动性能研究

  余纤纤, 常华伟, 涂正凯

  电源技术. 2021, 45(12): 1603-1607. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.021

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  风冷金属双极板质子交换膜燃料电池因其结构简单,响应快等特点,广泛应用在便携式电源上,冷启动是制约风冷金属双极板燃料电池商业发展的一个重要影响因素。提出了一种在风冷金属双极板燃料电池阴极流道铺设电阻丝预热冷启动方案。结果表明：通过电阻丝加热,电池在3 min之内从-40 ℃升温至冰点以上。采用交叉布置方式的电热丝热量利用效率高,加密单层电热丝铺设数量以及加密端板附近的电热丝铺设层数均对电堆整体温升均匀性有重要意义。
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  偏远牧区禽舍用自跟踪式光伏发电系统的设计

  张洗玉, 周猛, 宁铎

  电源技术. 2021, 45(12): 1608-1611. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.022

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  为了解决偏远牧区畜禽舍供电问题以及有效提高太阳能利用率,设计并实现了一种基于模糊控制与新型扰动观察法组合式MPPT的二维自跟踪式太阳能离网型光伏发电系统。该系统以STM32F103C8T6为主控核心,利用组合式MPPT算法来追踪光伏电池板最大功率点并结合融合智能MPPT充电、恒压充电和浮充电三个阶段的充电方法来提高铅酸蓄电池充电速度和系统发电效率;创新性地设计了可在室外恶劣环境运行的光伏电池板倾斜角自动跟踪太阳光装置,实现了光线垂直照射光伏板的目的。实验数据和仿真结果表明：采用组合式MPPT控制策略可有效应对外界温度、光照突变且在标准状况下其追踪功率准确度为99%。结论表明：该系统能满足偏远牧区畜禽舍供电需求且工作可靠,有效降低饲养成本。
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  光储微网系统的新型趋近律滑模控制研究

  付昶鑫, 赵咪, 许伟奇

  电源技术. 2021, 45(12): 1612-1615. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.023

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  针对分布式系统中储能子模块平衡能量过程中的抖振问题,首先,引入新的组合函数代替幂次函数,并给出无抖振证明。然后,在传统的滑模面基础上设计了PID滑模面,减小系统的超调。同时,将组合函数运用于切换控制律中,设计新型的控制律。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,将传统控制与基于新型趋近律的滑模控制方式进行对比分析,验证了该方法在系统防抖振方面的优势。
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  基于太阳能技术的WSN节点多电源设计研究

  龚瑞昆, 邓朋浩, 张堪傲

  电源技术. 2021, 45(12): 1616-1619. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.024

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  对于WSN节点来说,电源模块是系统的重要组成部分。为了延长传感器节点寿命,提高工作效率,提出一种多电源供电系统,设置充电管理电路,低功耗DC-DC转换电路,电池保护电路,电源输入隔离电路以及储能电路。太阳电池板通过充电管理电路对锂电池充电,储能电路中的超级电容将多余太阳能储存起来并对系统进行充电,如此形成对WSN节点的多供电方式系统。通过实验证明,此设计系统中传感器节点抗干扰性能强,生存周期明显增加,非常适用于野外布置的无线传感器数据采集节点使用。
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  稻壳基碳材料制备及其电化学性能研究

  程宇, 熊源泉

  电源技术. 2021, 45(12): 1620-1623. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.025

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  以生物质稻壳为原料,以不同的金属盐作为活化剂和石墨化催化剂,利用水热和活化相结合的方法,在不同的活化温度下,制备出了多孔石墨化碳材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸脱附、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等表征方法对所制备的碳材料进行分析。结果表明,在800 ℃下进行活化,能得到高比表面积(1 549.4 cm²/g)和较高石墨化程度的碳材料,在1 A/g的电流密度下,比电容为354.8 F/g,在5 A/g的电流密度下循环10 000次后,比电容为起始值的85.5%,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。
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  基于无迹卡尔曼滤波的超级电容SOC估计

  王春, 李强

  电源技术. 2021, 45(12): 1624-1627. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.026

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  超级电容是电动车辆常用车载电源之一,其荷电状态(state of charge,SOC)估计是车载电源领域的研究重点。以超级电容为研究对象,首先,完成超级电容混合动力脉冲测试,基于遗传算法进行Thevenin等效电路模型参数辨识;其次,依托无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)实现超级电容SOC估算;最后,基于城市道路循环工况下验证UKF算法的效果和准确性。结果表明,基于UKF算法的超级电容单体SOC估计误差仅为0.71%,超级电容组的误差为1.5%。
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  拓扑优化在电池结构设计中的应用

  关振昆

  电源技术. 2021, 45(12): 1628-1630. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.027

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  拓扑优化是结构优化设计中一种重要的优化方法。对拓扑优化方法在电池结构优化设计中的应用进行了研究。利用ANSYS Workbench软件对一种热电池结构进行了拓扑优化设计,效果达到预期;对优化后结构的力学性能进行了有限元仿真分析验证,结果满足设计要求。说明结构拓扑优化设计方法可有效改进电池结构材料分布的合理性,对电池产品的结构设计有重要的借鉴意义。
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  一种新型的双开关高增益变换器

  过亮

  电源技术. 2021, 45(12): 1631-1635. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.028

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  在新能源发电系统中,由于单体光伏电池产生的电压较低,需要采用高增益变换器以得到较高的直流母线电压。提出了一种基于开关电容的双开关高增益变换器,能够在较小的占空比下得到所需的电压增益。该变换器通过利用开关电容进一步提升电压增益的同时,可进一步降低开关管的电压应力,通过将两个电感的一侧并联接入输入端,可进一步减小电感电流,对提升功率密度有利。详细分析了该变换器的工作机理以及参数设计方法,通过Matlab/Simulink对上述理论分析进行了仿真验证,并给出了实验验证结果。仿真和实验结果表明,该变换器具有高增益变换、低电感电流,能够满足新能源发电高增益的需求,与理论分析一致。
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  一种基于SEPIC结构的非耦合电感高增益变换器

  邵珠雷

  电源技术. 2021, 45(12): 1636-1640. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.029

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  针对应用于新能源系统的变换器电压增益不高及电压应力过大等问题,提出了一种基于SEPIC结构的非耦合电感高增益变换器。该变换器不采用变压器或耦合电感来提高电压增益,避免了变换器过大的体积和过大电压应力的出现。分析了变换器的两种工作模式,并与结构相似的变换器在电压增益和电压应力方面进行了对比。在理论分析的基础上,试制了一台200 W样机。由实验结果可知,变换器的工作状态与理论分析一致,变换器具有连续的输入电流,在具有较高电压增益的同时又具有较小的电压应力,适用于光伏发电等新能源系统。
综述
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  高镍无钴层状正极材料的研究进展

  席儒恒, 李园园, 张建茹, 蓝兹炜, 张彩虹

  电源技术. 2021, 45(12): 1641-1645. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.030

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  高镍无钴正极材料是当前锂离子电池正极材料研究热点之一。从镍酸锂体相掺杂、高镍三元(LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂或LiNi_1-x-yMn_xCo_yO₂)去Co、高镍三元核壳和单晶结构的基础上去Co多种技术路线出发,综述了高镍无钴正极材料最新研究进展,简要介绍了高镍无钴材料面临的挑战,分析展望了未来高镍无钴正极材料的发展方向和有价值的研究方向。
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  SEI膜对锂金属负极电化学性能影响的研究进展

  刘洪利, 陈涛, 李风姣, 肖菊兰, 陈英

  电源技术. 2021, 45(12): 1646-1649. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.031

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  固体电解质界面(SEI)膜是影响锂离子在电极表面电化学行为的主要因素。阐述了SEI膜的形成机制,分析了SEI的微观结构和组成模型,讨论了锂离子在SEI膜中的迁移机制。在此基础上,进一步介绍了对SEI膜进行改性调控锂离子的电化学行为的研究进展,以期为SEI膜的改性提供参考。
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  硫化锂正极材料及研究进展

  苏冠睿, 张春飞, 艾旺圣, 袁金良

  电源技术. 2021, 45(12): 1650-1654. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.032

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  锂硫电池具有较高的理论比能量(2 600 Wh/kg)和理论比容量(1 675 mAh/g),因此被认为是下一代最具潜力的储能设备之一。以锂硫电池正极存在的主要问题,重点讨论了不同宿主材料[包括碳基材料、聚合物、无机金属化合物等与硫化锂(Li₂S)形成的复合正极材料]的研究进展和优缺点,分析了各代表性材料的结构特性及其提升Li₂S正极性能的基本方法,并对Li₂S正极材料未来的研究趋势作了展望。
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  锂离子动力电池低温电解液研究及优化进展

  周立超, 姜楠, 燕思潼, 王秀丰, 陈旭

  电源技术. 2021, 45(12): 1655-1659. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.033

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  近些年来,锂离子动力电池的商业化应用愈加广泛,人们对其期望也越来越高。温度是影响锂离子电池性能的重要因素,在低温下运行时,动力电池常因容量急剧下降,难以充电等问题被限制使用。讨论了低温下电解液中各组成部分对动力电池性能的影响,综述了低温电解液的改性方法,并对动力电池低温性能的研究前景进行了展望。
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  质子交换膜燃料电池建模研究综述

  马洋洋, 宋宛泽, 王鹏宇

  电源技术. 2021, 45(12): 1660-1664. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.12.034

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  在分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行机制的基础上,对PEMFC的建模研究进行综述。主要介绍了PEMFC的系统模型,并总结电压、阴极流量、阳极流量、膜水合、压缩机、供应管腔、回流管腔、散热器和增湿器九个子系统的国内外建模方法、研究成果及研究进展,并对各模型的适用条件及优势进行阐述,同时也对PEMFC建模的发展方向进行展望。所进行的研究综述对PEMFC系统模型的模型建立、开发研究及后续仿真分析有一定的理论价值与指导意义。