2021年, 第45卷, 第8期　
刊出日期：2021-08-20

  

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研究与设计
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  Ni_0.88Co_0.09Mn_0.03(OH)₂前驱体离子共掺杂对正极材料性能的影响

  孙静, 寇亮, 张诚, 张超, 王继锋

  电源技术. 2021, 45(8): 965-968. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.001

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  高镍正极材料容量高、成本低,在锂离子电池中具有巨大的应用潜力,但容量衰减快、热稳定性差的缺点阻碍了其大规模应用。在Ni_0.88Co_0.09Mn_0.03(OH)₂前驱体中掺杂Mg²⁺或/和W⁶⁺,通过高温固相法合成正极材料,研究了不同掺杂元素对前驱体及正极材料的影响。结果表明：前驱体中Mg²⁺和W⁶⁺共掺杂对应的正极材料Li_0.991Mg_0.009Ni_0.879Co_0.090Mn_0.030W_0.001O₂具有优异的综合性能,0.1 C下放电比容量为218.06 mAh/g,1 C下循环100圈容量保持率为90.82%,5 C下放电比容量为184.0 mAh/g。此外,Mg²⁺和W⁶⁺共掺杂显著提高了材料的放热峰温度(221.8 ℃),说明材料的热稳定性得到了改善。该研究证明共掺杂材料综合性能最佳,为开发更安全、更高能量密度的锂离子电池正极材料提供了可行性策略。
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  聚乙二醇分子量对镍锰酸锂结构及性能的影响

  苏翔

  电源技术. 2021, 45(8): 969-971. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.002

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  随着新能源汽车的迅速发展,锂离子电池充放电倍率低这一缺陷逐渐显露出来,无法满足人们对快速充电的需求,严重阻碍了电动汽车的推广。以镍锰酸锂材料为研究对象,以聚乙二醇200、聚乙二醇1000、聚乙二醇4000为表面活性剂通过水热法制备不同结构的镍锰酸锂正极材料。结果表明：采用聚乙二醇4000制备的材料颗粒尺寸较小,0.5 C下放电比容量为139 mAh/g,并且其倍率充放电性能明显优于其他材料。
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  废旧石墨再生负载Fe₃O₄@Fe复合材料及其电化学性能

  梁力勃, 杨生龙, 蒋英, 赖飞燕, 张晓辉

  电源技术. 2021, 45(8): 972-975. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.003

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  采用浓硫酸浸出废旧石墨(SG)中的金属和杂质,得到硫酸处理后的石墨(ALG),加入铁源制备Fe₃O₄@Fe/ALG高性能锂离子电池复合负极材料。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察到,Fe₃O₄@Fe/ALG复合材料中,纳米级Fe₃O₄和金属Fe颗粒均匀分散在石墨片中,纳米Fe颗粒提高了复合材料导电性且对石墨的活性有催化作用。X射线光电子能谱(XPS)检测到Fe₃O₄@Fe/ALG复合材料有羧基(C(O)O)基团存在,该基团可以阻止溶剂分子的共嵌入,以提高材料与电解液的润湿性,从而减少界面阻抗,首次嵌锂时转变为羧酸盐和-Oli基团,形成稳定的固体电解质膜。电化学性能测试结果表明,Fe₃O₄@Fe/ALG复合材料在0.1 C下循环100圈后,放电比容量为590 mAh/g;0.5 C下循环300圈,放电比容量为497.6 mAh/g,表现出较高的容量和较好的循环性能。该方法不仅为废旧锂离子电池中负极石墨的回收再利用提供了一个新的思路,而且回收再利用的工艺简单、制备的氧化铁基复合材料性能较好,有利于实现工业化生产和实际应用。
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  高镍-硅碳体系锂电池阻抗特性研究

  史金涛, 甄会娟, 马玉钊, 周江

  电源技术. 2021, 45(8): 976-978. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.004

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  高镍-硅碳体系电池是进一步提高电池能量密度的重要研究方向。为了考察负极中不同硅含量电池的循环性能,辨识电极脱嵌锂过程中的主要物理化学过程,采用电化学交流阻抗频谱(EIS)和弛豫时间分布(DRT)来研究高镍-硅碳体系电池循环前后的阻抗特性,研究发现在荷电状态(SOC)为50%时,电解液中锂离子扩散过程是电池阻抗的主要来源。
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  锂离子电池正负极材料对低温充放电性能影响

  李爽, 张树国, 杜晨树

  电源技术. 2021, 45(8): 979-982. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.005

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  分别采用通过降低材料粒径和碳包覆方式优化后的正负极材料,使用扫描电镜表征钴酸锂和石墨的形貌,通过控制变量法制备四种方案的电池样品,对其电化学阻抗和低温下充放电曲线、循环曲线、容量微分曲线及析锂情况等进行分析。结果表明,适当减小钴酸锂材料粒径和碳包覆改性石墨都是优化锂离子电池正负极材料的方式,二者搭配使用能够改善锂离子电池低温性能。优化正极材料对低温放电性能改善效果明显,优化负极材料对低温充电性能改善效果明显。正极与负极材料活性不匹配或材料与使用条件不匹配会引起电池性能缺陷。
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  不同隔膜对锂离子电池性能的影响

  徐立洋, 陈萌, 陈龙, 谢玉虎, 李凯

  电源技术. 2021, 45(8): 983-985. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.006

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  以磷酸铁锂/石墨为正负极材料,研究不同隔膜对锂离子电池性能的影响。结果表明：湿法工艺下,隔膜的孔隙率与透气度呈负相关关系,隔膜厚度与透气度呈正相关关系。随着隔膜孔隙率的变大,电池的交流内阻(ACR)/直流内阻(DCR)会变小、自放电变大、-20 ℃放电性能变差。随着隔膜的厚度变厚,电池的ACR/DCR会变小、自放电变小、-20 ℃放电性能变好。此外,同样厚度下,干法隔膜电池ACR/DCR偏小、自放电略大、-20 ℃放电性能略差。
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  三维网络阻燃硅凝胶电解质的制备及电性能

  郑涛, 李杨, 桑林, 刘兴江

  电源技术. 2021, 45(8): 986-988. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.007

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  采用原位聚合工艺制备三维网络阻燃硅凝胶电解质,并通过交流阻抗、倍率、循环对其电性能进行表征。研究结果表明：三维网络阻燃硅凝胶电解质具有一定的机械强度,并且对正、负极具有一定的保护作用,其室温离子电导率大于5×10^-4 S/cm,采用三维网络阻燃硅凝胶电解质制备的凝胶电池循环性能较好,0.33 C循环预计达到500周@80%。
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  二氧化锡@化学掺杂聚苯胺负极材料性能研究

  赵杏云, 艾进进, 王晶晶, 赖春艳

  电源技术. 2021, 45(8): 989-992. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.008

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  为了提高二氧化锡(SnO₂)作为锂离子电池负极材料的电化学性能,通过化学氧化法合成了化学掺杂聚苯胺包覆SnO₂(SnO₂@PANI)的复合材料。通过粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、比表面积分析、热重分析和电化学测试对复合材料进行了分析研究。结果表明,化学掺杂的聚苯胺包覆在SnO₂表面,没有影响SnO₂的晶体结构。电化学测试结果显示,随着聚苯胺含量的变化,SnO₂负极材料的电化学性能呈现出一定的变化规律。当聚苯胺含量为23%时,SnO₂@PANI复合材料表现出较好的循环稳定性：在100 mA/g的电流密度下,循环100次后依然可以保持594 mAh/g的可逆比容量。这表明化学掺杂聚苯胺的包覆对SnO₂作为锂离子电池负极材料的电化学性能改善作用是明显的。
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  大容量磷酸铁锂动力电池循环膨胀力研究

  刘萍, 曲新波, 李加林, 于利伟

  电源技术. 2021, 45(8): 993-995. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.009

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  实验发现大容量磷酸铁锂电池在充放电过程中的膨胀力呈现非线性变化趋势,在电池初始状态,压力极大值出现在100%荷电状态(SOC),但是在30%SOC附近还会出现一个峰值,该现象与锂离子在负极的嵌锂阶段相关。随着循环次数增加,30%SOC的膨胀力增幅会大于100%SOC,并逐渐成为峰值压力。当30%SOC的峰值压力超过100%SOC的压力时,电池容量会呈现加速衰减。
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  退役磷酸铁锂动力电池性能评估

  梅简, 裘吕超, 惠洋, 赵洲峰, 邹君文

  电源技术. 2021, 45(8): 996-1000. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.010

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  以某型号退役磷酸铁锂软包装电池为样本,分析了电池的放电容量、内阻和自放电特性,研究了电池在不同荷电状态(SOC)下的交流阻抗特性,测试了电池不同倍率和温度下的充放电特性,分析了电池的循环寿命和日历寿命,测试了电池在滥用条件下的安全性能。结果表明：该电池的容量在额定容量的85%左右,多数电池内阻在2.4~3.4 mΩ,搁置28天后的容量保持率在97%以上,随着SOC的降低,电荷传递阻抗开始逐渐增大;在25 ℃下具有良好的循环特性,但在45 ℃环境下,循环性能明显下降,在常温下具有良好的日历寿命;在0 ℃及以上温度时,该电池具有良好的倍率充放电性能;该电池可通过多项安全试验,表现出较好的安全性能。
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  18650磷酸铁锂电池不同放电倍率下产热机理研究

  李悦, 李天奇, 秦建华, 金泰, 潘崇超

  电源技术. 2021, 45(8): 1001-1004. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.011

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  利用多物理场耦合软件COMSOL-Multiphisics建立了二维轴对称电化学-热耦合模型。探究了不同倍率放电下18650磷酸铁锂电池电极区域和隔膜区域的产热情况,并根据不同区域的热量积累,进一步分析了放电倍率的增加对反应热、欧姆热以及极化热等不同类型产热的影响。结果表明：随着放电倍率的增加,产热区域主要以正极产热和隔膜产热为主,产热类型主要以欧姆热为主,3 C放电时欧姆热占总产热的72.43%,反应热和极化热相对占比较小。
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  低速电动车用锂离子电池热失控风险监测研究

  宋亚娟, 沈杰, 徐震, 强力威, 张满琴

  电源技术. 2021, 45(8): 1005-1007. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.012

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  针对低速电动车用锂离子电池存在热失控风险的问题,采用正交试验,对不同温度、充电电流、放电电流、电池荷电状态等易引发电池热失控的几个因素进行研究,得出充放电过程中引发电池热失控的主次因素,为锂离子低速电动车用户和电池生产企业降低电池热失控风险提出合理化建议和技术支撑。
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  适用于串联电池包的短路故障诊断方法

  李晨, 姜兵, 夏伟栋, 许洪华, 马宏忠

  电源技术. 2021, 45(8): 1008-1011. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.013

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  锂离子电池短路故障是诱发锂离子电池热失控事故的主要原因。特别是梯次利用场景下,串联电池包中电池的不一致性差异使得电池更容易发生短路故障,增加了热失控的风险。电池包中某一电池短路时,该电池的电压因能量流失而出现显著下降,而其余电池的电压不会出现显著下降,因此可以利用电池电压下降的差异识别短路故障。然而,由于电池包中存在不一致性,短路造成的电压下降特征在一定程度上被掩盖。综合利用zero-mean和相关系数,在消除不一致性影响的基础上,实现对电压下降特征的准确表征,从而可靠地识别出电池包中的短路故障。基于FUDS典型工况对所提方法的有效性进行了实验验证。
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  锂氟化碳-二氧化锰电池贮存性能影响因素研究

  孟宪玲, 杨忠, 苏晓倩, 杨芳凝, 穆浩

  电源技术. 2021, 45(8): 1012-1015. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.014

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  以氟化碳和二氧化锰复合材料为正极的锂氟化碳-二氧化锰电池,既保留氟化碳材料高比能量的特点,又兼顾二氧化锰倍率性能好的优势。与其他一次电池相同,贮存性能是影响锂氟化碳-二氧化锰电池实际使用可靠性的重要指标。从正极烘干温度、预放电工艺、粘结剂、贮存温度等方面对锂氟化碳-二氧化锰电池贮存寿命的影响进行了研究。结果表明：烘干温度为150~180 ℃时,电池的胀气得到明显抑制,有利于改善电池的长期贮存;预放电容量比例3%以上可以抑制电池的胀气,在实验范围内与放电电流无关;N1粘结剂可以保持正极的完整度,进而影响电池贮存性能的可靠性;随着贮存温度的升高,电池的自放电反应速率加快,高温贮存前期容量损失率较大,后期由于负极表面钝化膜的形成,正负极表面状态趋于稳定,电池的自放电反应速率也相应放缓。
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  活性炭掺杂对钛酸锂型锂离子电容器性能的影响

  马晓燕, 陈安国

  电源技术. 2021, 45(8): 1016-1017. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.015

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  以活性炭材料作为正极活性物质,以掺杂不同比例活性炭(AC)的钛酸锂(LTO)材料作为负极,通过涂布、辊压和卷绕等一系列步骤制备得到了活性炭/钛酸锂@活性炭锂离子电容器(LIC)。通过对LTO材料进行不同比例的AC掺杂制备得到了多种LTO@AC极片,对制备得到的LTO@AC极片组装的LIC进行了一系列电化学性能测试,研究了LTO@AC极片对LIC比能量和比功率的影响。结果表明：在LTO中掺杂AC可以在不明显减小LIC比能量的同时,明显提升LIC的比功率;当LTO∶AC=1∶1(质量比)时,LIC达到了相对最佳的电化学性能,其比能量达到46.06 Wh/kg,比功率可以达到6.5 kW/kg。
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  阴极湿度与电流密度对PEMFC性能的协同影响

  陆佳斌, 申欣明, 陈明, 朱凤鹃, 章俊良

  电源技术. 2021, 45(8): 1018-1022. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.016

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  采用数值模拟与实验测试相结合的方法,研究了不同电流密度下阴极湿度(40%、70%和100%)对PEMFC性能的影响。在低电流密度下,不同阴极进气湿度无明显差别;在中电流密度下,采用70%阴极湿度的电池性能较好;在高电流密度下,采用40%阴极湿度的电池性能最佳。通过计算流体力学(CFD)分析发现,提高阴极湿度,会增加膜含水量,提升电池性能;当膜含水量饱和时,继续增加湿度会提高扩散层液态水饱和度,降低电池性能。因此随着电流密度增大,应降低阴极进气湿度,以保证电池性能。
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  空冷型PEMFC高海拔地区运行特性研究

  苗宇航, 邢路, 程文君, 倪豪逸, 涂正凯

  电源技术. 2021, 45(8): 1023-1026. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.017

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  研究了空冷型PEMFC在不同海拔高度下的工作特性,分析了操作压力、进气温度及阴极过量系数对电池性能的影响。结果表明：海拔高度从0上升至4 000 m,相同进气温度下电池输出性能下降10%,当进气温度随海拔的升高而降低时,电池输出功率下降25.5%。增大阴极过量系数能够增加反应物浓度,提升电池输出性能,同时减小电池内部温差。
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  混合动力车电池用RE-Mg-Ni基储氢合金的电化学性能

  张龙, 赵熙然, 傅宇晨

  电源技术. 2021, 45(8): 1027-1030. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.018

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  采用X射线衍射仪、扫描电镜和电化学工作站等手段,研究了高压处理对电池负极材料La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金物相组织、显微组织和电化学性能的影响。结果表明：铸态La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金主要由(La,Mg)Ni₃和(La,Mg)₂Ni₇相组成,并含有少量(La,Mg)₅Ni₁₉、LaNi₅和(La,Mg)Ni₄相;高压处理后La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金中(La,Mg)Ni₃相含量增加而(La,Mg)₂Ni₇相相含量减少,且压力越大则(La,Mg)Ni₃相含量越高、(La,Mg)₂Ni₇相含量越少;1 GPa压力下La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金电极的最大放电容量要明显高于3和5 GPa压力处理后的合金电极;1 GPa压力下合金电极循环100周后的容量保持率(S₁₀₀)最大,而3和5 GPa压力下合金电极的S₁₀₀甚至低于铸态合金电极。高压处理后La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金电极的电催化活性明显提高,电极的动力学性能比铸态合金电极更好;高压处理态La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金电极的氢扩散速率相较于铸态储氢合金电极有所减小,La_0.68Mg_0.32Ni_3.2储氢合金电极的高倍率放电性能与氢扩散系数有关。
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  空间太阳电池低温低光强测试研究

  姚元鑫, 尹兴月, 张启明, 于辉

  电源技术. 2021, 45(8): 1031-1033. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.019

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  通过分析低温低光强测试环境特点,分别对太阳模拟器和温控平台进行改造,使其满足低温低光强测试要求,并对测试系统进行了验证。结果表明,测试平台的环境条件满足测试需求。最终完成了样品电池的低温低光强测试。
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  管式PECVD工艺对组件PID的影响研究

  李景, 王贵梅, 王玉肖, 刘苗, 许志卫

  电源技术. 2021, 45(8): 1034-1035. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.020

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  以多晶硅电池管式等离子增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)工艺对组件电势诱导衰降(potential induced degradation,PID)的影响为研究对象,进行了实验验证分析,研究结果表明：多层膜比单层膜的抗PID性能好,去除预淀积步骤可以明显改善抗PID性能,膜厚一定时,折射率尤其是接触硅片子层的折射率越高,抗PID性能越好;折射率一定时,膜厚尤其是接触硅片子层膜越厚,抗PID性能越好。通过优化多晶硅电池管式PECVD工艺参数,可以提升组件抗PID性能。
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  基于自适应粒子群算法的MPPT控制策略

  雷茂杰, 许坦奇, 孟凡英

  电源技术. 2021, 45(8): 1036-1039. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.021

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  最大功率点追踪(MPPT)技术的使用使得光伏组件的转换效率大幅提升,在有遮挡的情况下,光伏阵列会呈现多峰的输出曲线,传统的MPPT方法容易陷入局部最大功率点,无法追踪到全局的最大功率点。全局算法中,传统粒子群算法存在收敛速度慢、种群容易早熟、对初始条件敏感等问题,为解决这一问题,提出了一种全新的基于自适应粒子群(adaptive particle swarm optimization,APSO)算法MPPT控制策略。通过引入自适应参数算法和随机粒子加快粒子群的收敛速度,既解决了传统方法无法找寻到全局最大点、寻找速度慢的问题,又解决了传统粒子群算法随机性大、收敛速度慢、会产生较大震荡的问题。在Matlab/Simulink上搭建光伏系统模型,在固定辐照度和动态辐照度的条件下对所提算法进行仿真,结果表明：相对于传统方法和传统粒子群算法,所提出的MPPT控制策略在追踪精度、追踪速度和响应速度上均有大幅提升,能够提升光伏组件的转换效率。
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  基于混合算法的光伏多峰值MPPT研究

  郭昆丽, 刘璐雨, 蔡维正

  电源技术. 2021, 45(8): 1040-1043. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.022

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  针对光伏阵列在实际应用过程中出现局部遮阴、输出特性P-U曲线呈现多峰值的情况,提出了一种混合算法,使用“两步走”策略来搜寻全局最大功率点。利用粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)相结合的算法通过少量的迭代次数搜寻至最大功率点附近;切换至模糊控制方法来搜寻最大功率点,并稳定。这种混合算法弥补了单个算法的不足,提高了系统的速度和精度。通过粒子群算法和遗传算法优缺点互补,避免陷入局部最优值和减少收敛时间。通过模糊控制方法可以使系统在最大功率点处稳定,避免振荡带来的能量损失。通过Simulink仿真验证了所提出的混合算法有较优的跟踪性能和响应速度。
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  基于Motorola单片机的太阳电池最大功率点追踪控制

  樊建强, 孙瑞娟, 李红斌

  电源技术. 2021, 45(8): 1044-1047. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.023

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  为了提高对太阳电池最大功率点的追踪控制效果,研究了太阳电池最大功率点追踪(MPPT)控制。研究了太阳电池的特性,对MPPT控制进行分析,选定了粒子群算法和电导增量法相结合作为控制策略,在此基础上进行Motorola单片机的设计,以此实现对太阳电池最大功率的追踪控制。仿真实验结果显示：在对太阳电池最大功率点进行追踪控制方面,该方法反应快速及时,系统输出功率稳定,实现了对太阳电池最大功率追踪控制,具有一定的应用前景。
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  基于空间相关性的区域分布式光伏预测

  李宝, 孙树敏, 王士柏, 程艳, 程文

  电源技术. 2021, 45(8): 1048-1051. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.024

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  为了更好地研究分布式光伏并网对电力系统的影响,提出了一种基于空间相关性的区域分布式光伏出力预测方法。对同一地区集中式电站与该地区所有分布式电站进行相关性分析,将地区内与各自集中式电站相关性系数达到阈值的所有分布式电站等效为一虚拟集中式电站;再由模糊神经网络(ANFIS)预测方法得到集中式电站目标日出力。在此基础上,由集中式电站目标日出力通过曲线拟合方式得到虚拟集中式电站的目标日出力。将区域内所有虚拟集中式电站出力求和得到区域内分布式电站出力。以我国北方某区域的光伏电站为算例,验证了该方法的有效性,对未来光伏电站的建设及并网具有一定的实际意义。
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  基于神经网络的光伏电站出力超短期预测研究

  李光明, 郑丽娜, 范威, 吉畅, 刘龙

  电源技术. 2021, 45(8): 1052-1054. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.025

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  为准确掌握电站未来某段时间内的出力情况,以西南某大型光伏电站为例,对影响光伏电站出力的因素进行分析,建立BP神经网络出力预测模型,分别基于电站实测气象数据和中尺度数值天气预报数据训练预测模型,并对电站2020年1月1日8：00~18：30时15 min分辨率的输出功率进行预测,结果表明：以实测气象数据作为训练样本,预测效果较优,平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关性系数(R)和合格率(Q)预测评估指标分别为9.03%、12.33%、0.980、95.24%。
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  基于功率预测的光储发电系统控制策略优化

  王胜辉, 王政宇, 陈姝, 李潇潇, 王志喜

  电源技术. 2021, 45(8): 1055-1060. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.026

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  高效的光储发电系统控制策略不仅可以提高系统的效率,还能平抑太阳能发电输出功率的波动、改善光伏发电的电能质量。提出了一种基于功率预测的光储发电系统优化控制策略。对光伏功率预测算法进行优化,将基于跟随行为的人工鱼群算法与BP神经网结合,利用基于跟随行为的人工鱼群算法优化神经网络的权值和阈值。利用优化后的光伏功率预测方法预测下一时段光伏的输出功率曲线并判断波动大小,将判断结果作为影响策略运行的主要因素之一,并根据不同的情况设计相应的工作模式。通过Matlab建模仿真,证明了优化后的控制策略能够更加有效地平抑光伏的输出波动。
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  光伏组件双二极管模型参数辨识混合方法研究

  张国玉, 王宏华, 赵慧文

  电源技术. 2021, 45(8): 1061-1065. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.027

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  精确建立光伏组件的数学模型是进行光伏发电系统理论研究的基础。针对单二极管模型精度低、双二极管模型参数过多求解困难的问题,在不做任何近似处理的前提下,以双二极管模型为基础,提出基于自适应混沌粒子群算法的混合求解方法,兼顾了模型精度和算法复杂度。该方法仅利用标准条件下的短路电流、开路电压、最大功率点电压、最大功率点电流、电压温度系数和电流温度系数这6个参数便可求解出一般工况下模型的各个参量。对不同类型的光伏组件,在不同的运行条件下进行光伏特性仿真,验证了所提出方法的有效性和精确性。
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  基于MPPT算法的温差发电回收效率研究

  周卫琪, 张军波, 罗丁, 汪若尘

  电源技术. 2021, 45(8): 1066-1069. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.028

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  针对目前汽车尾气温差发电效率低的问题,通过搭建温差发电实验平台获取温差发电模型,验证最大功率点追踪(MPPT)算法的可行性。分析热电片的开路电压与温差的工作特性,并绘制负载特性曲线,结合改进的二分梯度MPPT控制算法,以提高温差发电回收效率。通过Matlab/Simulink仿真结果表明：相比于传统开路电压法(OCV)和扰动观察法(P&O),提出的MPPT算法在跟踪精度和速度上实现了较大的提升,对后续温差发电实验及算法研究可提供一定的指导。
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  大容量蓄电池测试仪的开发研究

  贾后康, 段琰璞, 倪爽

  电源技术. 2021, 45(8): 1070-1072. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.029

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  铅酸蓄电池在制造、安装、维护阶段均需要进行不同的性能试验,以获得容量、内阻、寿命等信息,随着第三代核电技术的应用,大容量的蓄电池组也开始普及,这些大容量的蓄电池组试验放电电流高达1 500 A、电压为220 V(DC),目前国内的蓄电池测试仪器无法满足试验要求。从大功率蓄电池测试仪的工作特点进行研究,探索开发途径,实现测试仪的可编程、组合使用、蓄电池单体监视功能。
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  基于响应面法的混合式电池热管理系统优化

  金标, 邹武元, 刘方方, 安治文

  电源技术. 2021, 45(8): 1073-1076. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.030

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  为实现混合式电池热管理系统质量最小化,并满足电池散热性能要求,建立由电池生热模型和相变材料传热模型组成的电池系统仿真模型,利用中心复合有界设计法建立试验设计表,使用响应曲面法和Screening优化算法得到电池系统最优设计,并考察复合相变材料厚度和组成对系统性能的影响。结果表明：最优方案与原方案相比,可使系统质量减少62.7%,体积减少33.3%,最高温度降低10.8%,最大温差低于5 ℃。
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  模块化多电平储能复合变换器SOC均衡策略研究

  徐杰彦, 杨涵棣, 程志江, 石坤宏, 李永东

  电源技术. 2021, 45(8): 1077-1081. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.031

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  以物理结构及功能上高度集成为目标的模块化多电平变复合变换器(modular multilevel hybrid converter,MMHC)电池储能系统(battery energy storage system,BESS)可以直接并入中、低压交流电网,相较于其他电池储能系统具有效率更高、成本更低的优点,有利于解决分布式新能源发电侧出力的间歇性和不确定性问题,实现用户侧负荷的削峰填谷。根据MMHC-BESS拓扑结构特点,给出了MHHC-BESS的调制策略,针对多电平变换器电池储能系统中电池组采用安时积分法配合开路电压法对电池荷电状态(state of charge,SOC)估计效果差的问题及MMHC-BESS能量利用率的问题,分别提出了基于扩展卡尔曼的电池模型闭环SOC估计策略及二层SOC均衡策略,实现了MMHC-BESS所有电池组SOC的精确估计及MMHC-BESS的相间、相内所有电池组模块SOC均衡,并搭建了仿真模型,验证了所提SOC估计方法及均衡策略的有效性。
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  三开关双Boost高增益DC/DC变换器研究

  刘郑心, 杜玖玉, 于渤洋

  电源技术. 2021, 45(8): 1082-1086. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.032

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  燃料电池、光伏发电及电动汽车高电压等级充电系统等应用场合需要高升压比DC/DC变换器,常见的非隔离DC/DC变换器的升压比较低,难以满足实际需求。针对这一问题,提出了一种三开关双Boost高增益DC/DC变换器的拓扑结构,具有结构简单、功率密度高的特点。在分析该变换器工作原理的基础上,利用状态空间平均法建立了变换器小信号模型,并设计了双闭环PI控制器。实验结果表明,所提DC/DC变换器升压比可达到8以上,适合宽输入电压范围和高增益的要求。在系统效率方面,与传统Boost变换器相比,所提出的三开关双Boost结构DC/DC变换器最高效率可达到95.18%,且在相同实验条件下,效率变化范围远小于传统Boost变换器。在双闭环PI控制系统下,该DC/DC变换器具有较好的鲁棒性。
综述
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  锂离子电池隔膜失效机理与防范措施研究进展

  黄莉莉, 卢兰光, 刘力硕, 展靖华

  电源技术. 2021, 45(8): 1087-1090. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.033

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  车用锂离子电池商用隔膜在电池安全性中扮演着重要角色,常见聚合物商用隔膜因闭孔熔解温度低、机械强度弱,在常见的机械滥用、电滥用以及热滥用条件下,容易出现机械完整性失效与热特性失效,继而引发内短路以及热失控安全问题。针对隔膜失效这一问题,介绍了锂离子电池商用隔膜的基本性能与功能,综述了隔膜的失效机理,归纳了隔膜失效诱因以及失效形式,提出了改进隔膜性能与防范失效的措施,并对未来的研究方向进行了展望。
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  PEMFC可视化技术的研究现状与展望

  王睿迪, 赵鑫, 郝冬

  电源技术. 2021, 45(8): 1091-1094. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.034

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  可视化技术是研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部水管理的重要技术之一。从PEMFC可视化技术的研究意义出发,对PEMFC可视化技术的研究现状进行归纳,介绍了现有PEMFC可视化方法的优势以及存在的问题,对试验过程中PEMFC可视化方法遇到的问题进行了总结并提出解决方法,对提高燃料电池可视化技术具有指导意义。
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  高功率热电池NiCl₂正极材料研究进展

  朱浩, 刘慕霄, 田雨萌

  电源技术. 2021, 45(8): 1095-1099. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.08.035

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  正极材料对于热电池的性能有着决定性的影响,随着军事装备的发展,武器电源的重要性愈发提高,现有的热电池体系已经难以满足现代化列装武器装备对电池性能的要求。综述了NiCl₂正极材料的研究现状和改性方案,展望了NiCl₂作为高功率正极材料的发展趋势。