2021年, 第45卷, 第9期　
刊出日期：2021-09-20

  

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研究与设计
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  Ni-Zn共掺LiMn₂O₄正极材料的制备及电化学性能

  杨灵艳, 梁林巧, 陈艳秋, 郭俊明, 白玮

  电源技术. 2021, 45(9): 1101-1105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.001

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  利用固相燃烧法制备了Ni-Zn共掺的LiNi_0.03Zn_0.02Mn_1.95O₄正极材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪等对材料的结构、形貌和元素价态进行分析,并且通过一系列电化学测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明：合成的LiNi_0.03Zn_0.02Mn_1.95O₄正极材料具有较好的电化学性能,在25 ℃、1 C条件下首次放电比容量为125.5 mAh/g,1 000次循环后的容量保持率为73.6%;在10 C和20 C下,1 000次循环后的容量保持率分别为58.0%和42.7%;在55 ℃、1 C条件下循环200次后的容量保持率为73.2%;LiNi_0.03Zn_0.02Mn_1.95O₄材料有较大的锂离子扩散系数(3.42×10^-8 cm²/s)和较小的活化能(17.25 kJ/mol),Ni-Zn共掺稳定了尖晶石的晶体结构,有效抑制了Jahn-Teller畸变,改善了材料的循环稳定性和倍率性能。
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  PVDF-HFP/PC基室温高压固态电解质

  杨泽林, 杨程响, 赵珊, 陈晓涛, 康树森

  电源技术. 2021, 45(9): 1106-1108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.002

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  含有强力氢键的聚偏二氟乙烯-co-六氟丙烯(PVDF-HFP)具有优良的抗氧化能力,将其作为电解质基体能够匹配更高电压的阴极材料,有望获得更高的电池能量密度。但基体较高的结晶度严重限制了电解质性能的发挥。通过碳酸丙烯酯(PC)的增塑,降低了体系结晶度,获得了适用于室温高压锂电体系的PVDF-HFP/PC基固态电解质膜,其室温离子电导率达到2.3×10^-3 S/cm,电化学稳定窗口达到4.8 V (vs. Li/Li⁺),相对于目前研究最为广泛的聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质,其拥有显著优势。将其与高压阴极LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622)匹配,实现了固态锂电池在高截止电压下的稳定充放电循环。
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  磷酸铁锂电池自放电筛选工艺研究

  刘聪, 张智贤, 刘萍, 于利伟, 丁照石

  电源技术. 2021, 45(9): 1109-1111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.003

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  锂离子电池广泛应用于新能源汽车行业,是新能源汽车的核心动力零部件,一般数百只电池以一定的串并联方式组合成电池包。电池的自放电是影响系统性能的一个重要因素,当系统中有电池发生自放电时,循环寿命会在电池自放电的影响下显著降低。自放电的有效检出是保证系统性能的关键。通过K值法对比了三种化成工艺对电池自放电检出率的影响,并通过电化学阻抗谱(EIS)及循环性能的对比分析了差异原因,得出了可指导实际生产的最佳工艺条件。
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  LiFePO₄动力电池加速循环寿命实验研究

  卢立丽, 王庆华, 于冰, 马洪斌

  电源技术. 2021, 45(9): 1112-1114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.004

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  针对LiFePO₄动力电池循环寿命评估周期长,成本高的问题,设计了以充电倍率、放电倍率、环境测试温度以及多因素耦合为测试条件的加速循环容量衰退实验。实验表明,充、放电倍率加速寿命能力随着电池温度的升高而提高。在环境测试温度为25~55 ℃时,温度升高具有明显的加速作用,进一步提高环境测试温度不再具有加速作用。该实验结果可为LiFePO₄动力电池多加速参数耦合的加速循环寿命高效评估研究提供参考,同时也可为动力电池延长使用寿命的设计提供参考。
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  SnO₂/石墨烯纳米复合材料的制备及储锂性能

  李海, 王世星, 李堂鹏, 赵雷

  电源技术. 2021, 45(9): 1115-1118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.005

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  将氧化石墨烯与SnCl₂·2 H₂O水溶液混合,搅拌过程中滴入氨水,经空气中干燥,最后在氩气气氛中退火制得SnO₂/石墨烯纳米复合材料。X射线衍射(XRD)表征确定了SnO₂纳米颗粒的晶格结构。场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)表明：SnO₂纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层中,且两者结合紧密。作为锂离子电池负极材料,所制备的纳米复合材料的首次可逆比容量为970 mAh/g,以50 mA/g的电流密度循环50次后比容量为639 mAh/g,表现出优越的循环性能。同时,该复合材料具有良好的倍率性能。
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  一种大型锂电池组设计及安全可靠性预测分析

  吴理丁

  电源技术. 2021, 45(9): 1119-1121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.006

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  锂电池动力电源是水下机器人的主要组成部分,锂电池动力电源的安全性和可靠性直接影响水下机器人的整体性能。因此,研究锂电池动力电源的可靠性,开展锂电池失效率分析以及强化电池组可靠性设计具有十分重要的意义。从一种配套水下机器人电源——大型锂/二氧化硫电池组的设计入手,并对其电池组动力系统的安全可靠性进行了预测及分析,特别是针对其贮存5年后的使用要求,采用冗余设计的方式,使产品的性能指标满足用户的安全性和可靠性要求。
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  废动力电池破碎产物风选过程参数分析

  祖磊, 李华兵, 朱华炳, 毕海军, 柏宇轩

  电源技术. 2021, 45(9): 1122-1124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.007

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  基于废动力锂电池正负极材料破碎产物,提出了一种分离铜和铝的新方法。建立了铜铝颗粒在风场中的运动方程,采用二元回归分析构建了水平位移差的回归方程;基于Fluent仿真,分析了气流初始角度和风箱出风口大小对风选效果的影响,从而确定合适的风选参数。基于选定风选参数,采用离散相模型模拟铜铝混合物粒径在1~3 mm时的风选过程,结果显示分离率在95%以上。对铜铝颗粒混合物进行风选实验,分离率达到93%,验证了运动方程的准确性。研究表明：水平位移差与有风区高度、气流初始速度之间存在多元回归关系,可为风箱设计提供理论依据。
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  风冷式CPCM锂离子电池热管理系统性能分析

  安治国, 邓芳, 严冬, 张显

  电源技术. 2021, 45(9): 1125-1128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.008

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  针对圆柱形锂离子电池,提出一种风冷式膨胀石墨(EG)石蜡复合相变材料(CPCM)电池模组散热结构。建立了该电池模组的热仿真模型并进行数值模拟,结果表明,EG的质量分数为12%时,电池模组的最高温度及温差同时达到最低值;电池模组进行连续1 C充电/3 C放电充放电循环,空气流速为3 m/s时,在两次充放电循环过程中,每一个时刻都能将电池模组的最高温度及温差控制在合适的工作范围内。在环境温度为37 ℃时,该热管理系统能将电池模组的最高温度控制在50 ℃以内,温差控制在5 ℃以下。
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  锂离子电池组风冷性能综合传热分析

  任诗皓, 田嘉荣, 陈捷超, 方佑旭, 王文豪

  电源技术. 2021, 45(9): 1129-1132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.009

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  采用数值模拟的方法对锂离子电池组的风冷散热过程进行研究,利用努塞尔数Nu、阻力系数f以及JF因子来表征风冷过程中的传热、流动及其综合性能,分析了空气进口速度、进口温度以及出风口位置等参数对电池组散热效果的影响。结果表明,进出风口处于同侧的电池组散热性能较异侧的好,提高进口风速和降低进口风温都能在一定程度上增加Nu数,有利于提高电池组的散热能力,然而风速增加也会导致阻力系数f增加;出风口位于同侧的模型低风速时的JF因子较高,而出风口异侧模型中,进口风速为5 m/s时,电池组的综合对流传热性能最好。
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  三元锂电池加速循环寿命模型的量化研究

  丁鹏飞, 孙坚, 徐红伟

  电源技术. 2021, 45(9): 1133-1135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.010

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  三元锂电池的寿命与使用环境、负载特性等有关,目前,对三元锂电池循环寿命尚缺乏定量研究。在环境温度为25 ℃时,三元锂电池以1 C、3 C和5 C放电,基于逆幂律模型,建立了以电池中位寿命、特征寿命(0.632分位数寿命)、10%寿命、90%寿命、100%寿命及循环寿命衰减拟合的二次多项式系数为寿命特征的加速循环寿命模型。模型精度验证实验表明所建立的加速寿命模型能较为准确地预测三元锂离子电池寿命情况,具有一定的工程实践意义。
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  锂离子电池模型参数辨识与荷电状态估算

  廖根兴, 赵盈盈, 高雁凤, 王斌锐

  电源技术. 2021, 45(9): 1136-1139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.011

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  锂离子动力电池是巡检机器人常用动力源,机器人控制系统需根据电池的荷电状态(SOC)决策工作状态。建立了锂离子电池的二阶Thevenin等效电路模型,用遗忘因子递推最小二乘算法(FFRLS)完成模型在线参数辨识,并用扩展卡尔曼滤波算法(EKF)实现SOC值的估算仿真。在此基础上,设计开发了一套基于STM32微控制器的SOC估算系统,实现了机器人应用中的电池参数采集及SOC估算。
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  基于分数阶模型的锂离子电池SOC与SOH协同估计

  高昕, 韩嵩

  电源技术. 2021, 45(9): 1140-1143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.012

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  锂离子电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的精确估计对电动汽车稳定运行十分重要。以精确估计电池SOC和SOH为目标,提出了一种基于分数阶模型的协同估计算法。建立基于二阶RC电路模型的分数阶电池模型,采用自适应遗传算法(AGA)辨识模型参数,利用分数阶扩展卡尔曼滤波(FOEKF)算法估计SOC,并结合自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法估计SOH,迭代更新内阻与SOC进而实现SOC与SOH精确的协同估计。在城市道路循环工况(UDDS)下使用Matlab工具验证和对比了算法精度,平均误差均控制在2%以内。结果表明,该协同估计算法能够精确估计电池SOC和SOH,为电池状态估计提供了一种方法。
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  基于分数阶多新息卡尔曼滤波法的SOC估计

  宋昊, 尹丽菊, 咸日常, 徐明博, 潘金凤

  电源技术. 2021, 45(9): 1144-1147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.013

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  针对电动汽车锂离子电池整数阶模型不能精确反映电池极化反应的问题,提出了一种基于自适应遗传算法(AGA)的分数阶模型,并采用分数阶多新息卡尔曼滤波(FOMIEKF)算法对电池荷电状态(SOC)估计。在二阶RC等效电路模型的基础上建立分数阶模型并用AGA辨识模型参数,然后用FOMIEKF算法进行SOC估计,最后与卡尔曼滤波(EKF)、分数阶扩展卡尔曼滤波(FOEKF)算法进行比较。结果表明,在混合动力脉冲测试下,模型端电压最大误差低于1%,SOC平均误差与最大误差比传统方法分别下降了0.79%、0.95%。因此,基于AGA分数阶模型的FOMIEKF方法可以有效估计SOC。
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  基于分数阶锂电池模型的FOMIAEKF算法SOC估计

  丁羿茗, 吕瑞强, 蒋超

  电源技术. 2021, 45(9): 1148-1151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.014

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  以分数阶微分理论为依据,建立分数阶二阶RC等效电路模型,采用自适应遗传算法(AGA)结合脉冲放电实验对模型的参数进行辨识,并对整数阶模型和分数阶模型的精度进行对比。针对分数阶模型的特点以及扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法的不足,提出了基于分数阶模型的多新息自适应EKF算法,通过与健康状态(SOH)联合估计来实时修正荷电状态(SOC)模型参数。结果表明,搭建的分数阶模型可以更好地描述锂电池的特性,分数阶多新息自适应扩展卡尔曼滤波器(FOMIAEKF)算法和联合估计方法可以有效提高估算的精度和跟踪的速度。
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  固体氧化物燃料电池Ce_0.8Mo_0.2O_2+d阴极阻挡层研究

  曹宏科, 史银春, 屠恒勇, 倪娜

  电源技术. 2021, 45(9): 1152-1155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.015

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  采用Pechini方法分别合成Ce_0.8Mo_0.2O_2+d (CMO)和Ce_0.8Gd_0.2O_2–d (CGO)两种阴极阻挡层粉体,并通过X射线衍射光谱法(XRD)等手段对粉体进行表征,结果表明CMO粉体主晶相呈萤石型结构,粉体中还含有Ce₈Mo₁₂O₄₉杂质。将CMO和CGO分别应用于3%(摩尔分数)Y₂O₃稳定氧化锆(3YSZ)电解质支撑单电池的阴极阻挡层,进行了单电池的电化学性能测试,基于CMO阻挡层单电池的性能远低于基于CGO阻挡层单电池的性能,电化学阻抗谱表明电池呈现高的欧姆阻抗。显微结构分析发现,3YSZ/CGO之间的元素扩散仅在界面发生,而3YSZ/CMO之间的元素扩散主要是Mo扩散至3YSZ层形成固溶体,CMO和CGO未能有效阻挡Sr的扩散。
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  磷掺杂碳纳米纤维管作为氧气还原电催化剂

  吴娇, 李桂林, 郭聪秀

  电源技术. 2021, 45(9): 1156-1159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.016

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  采用苯酚、甲醛作为碳源,四苯基溴化膦作为磷源,阳极氧化铝(AAO)作为模板,通过硬模板和水热法制备了P掺杂碳纳米纤维管材料(P-CNFT)。制备的P-CNFT具有较大的比表面积(1 116.3 m²/g)和较大的孔容积(0.47 cm³/g)。通过旋转环盘电极研究了P-CNFT在碱性电解液中的氧气还原电催化性能,研究表明P-CNFT在0.1 mol/L KOH电解液中表现出较高的氧气还原电催化性能。此外,P-CNFT催化剂表现出优异的长期稳定性和抗甲醇毒化性能,优于商业化Pt/C [20%(质量分数)]催化剂。
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  空间三结太阳电池用激光防护盖片研究

  孙希鹏, 李晓东, 杜永超

  电源技术. 2021, 45(9): 1160-1163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.017

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  为了提高空间太阳电池阵的激光防护能力,设计并制备了一种空间三结太阳电池用激光防护盖片。使用电子束热蒸发、离子源辅助沉积的方式,在空间用抗辐照玻璃盖片表面沉积激光防护膜。此种盖片在400~900 nm的平均透射率为94.07%,在三结砷化镓太阳电池表面贴片后,对1 064 nm的反射率大于60%,效率衰降为2.18%,吸收系数为0.820。相比MgF₂盖片组件,激光防护盖片对1 064 nm激光的防护能力显著提升,同时可以降低在轨工作温度,提高在轨输出功率。
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  Split源光伏并网逆变器控制策略研究

  郭龙, 田立欣, 刘广忱

  电源技术. 2021, 45(9): 1164-1167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.018

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  用于存储可再生能源的并网电源转换系统需满足低成本,高效率和复杂度等要求。使用传统的并网逆变器时,通常需要在前级加入一个升压变换电路,从而造成了两级结构。单级并网逆变器只用一级能量变换就可实现DC-AC并网逆变功能,因此在体积、成本、质量和复杂度等方面均优于两级结构。基于上述分析,研究了Split源逆变器(SSI),作为阻抗网络型逆变器的替代选择。分析了SSI的工作原理,建立了平均状态模型。在此基础上,使用了一种改进的调制策略,结合同步旋转坐标系控制技术,实现了并网模式下SSI的解耦控制。利用Matlab/Simulink搭建的模型进行了仿真实验,结果验证了理论分析的正确性和实用性。
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  非均匀光照下阵列的改进配置分析

  罗秀英, 雷国平, 邓立, 朱海涛, 蔡黎

  电源技术. 2021, 45(9): 1168-1170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.019

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  光伏阵列的部分组件被遮挡时,传统的串联阵列结构易受局部阴影影响,造成大量功率损失。提出了优化光伏阵列配置的方法,通过改变光伏组件之间的连接方式,得到提升光伏阵列输出功率的阵列结构。通过Matlab/Simulink软件模拟光伏阵列处于环境温度为20 ℃的局部阴影下,以阵列的最大功率损失(MMPL)和填充因子(FF)大小为依据,得到新配置能够提升输出功率、简化计算的结论。
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  基于ABC-SVM算法的光伏阵列故障诊断

  刘开石, 李田泽, 刘东, 王梦婕, 徐立宾

  电源技术. 2021, 45(9): 1171-1174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.020

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  针对光伏阵列的四种典型故障(老化、遮阴、短路和开路),提出了一种基于人工蜂群算法(ABC)优化支持向量机(SVM)的故障诊断模型,用Matlab对光伏阵列进行仿真,提取故障状态下光伏阵列输出特征向量作为训练样本,通过人工蜂群算法对支持向量机的惩罚因子和核函数参数进行寻优,利用寻优后的参数建立模型进行训练与验证。仿真结果表明,本算法可有效判别光伏阵列的典型故障,且故障诊断精度较高。
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  锂-二氧化锰一次电池脉冲放电性能优化研究

  王铭, 周川冀越, 高剑

  电源技术. 2021, 45(9): 1175-1177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.021

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  物联网芯片的工作模式决定了与之配套的终端电源需要同时满足大容量以及瞬时大电流脉冲放电性能。针对物联网终端电源的应用场景,对锂-二氧化锰一次电池正极极片制备工艺的优化进行了研究。采用涂布法制备了不同配方、厚度、孔隙率的极片,研究了极片孔隙率与厚度对电池脉冲放电性能的影响。结果表明,在同时满足容量与脉冲放电性能的条件下,极片的厚度存在最优值。对不同脉冲放电电流下的极限厚度进行的定量分析表明极限厚度与脉冲电流之间呈线性关系。
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  超级电容储能电源柜瞬态温度场仿真分析

  张婷婷, 唐艳丽, 赵胤淇, 刘皋, 杨明鄂

  电源技术. 2021, 45(9): 1178-1180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.022

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  温度是影响超级电容器寿命的关键因素。为了掌握超级电容储能电源柜在正常工作载荷下的温度分布情况,暴露散热设计中的缺陷,针对性地提出优化设计方案,采用有限元仿真软件ANSYS/ICEPAK建立了超级电容储能电源柜的有限元三维模型,获得了超级电容储能电源柜在工作载荷下的温度随时间分布曲线,计算出了储能系统各区域温度到达稳定状态的时间,分析了超级电容储能电源柜的瞬态温度场分布特点。结合实际测量数据,验证了有限元仿真结果的有效性。根据仿真结果,提出了超级电容储能电源柜的优化设计方案。
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  基于超级电容混合储能系统的设计与分析

  刘晓悦, 陈瑞, 白尚维

  电源技术. 2021, 45(9): 1181-1184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.023

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  锂电池在实际应用中面临着频繁充放电、容量衰减等问题,而超级电容具有功率密度高、充放电速度快等优点,将超级电容和锂电池结合起来构成的混合储能系统对资源的合理利用有着重要的意义。提出了一种Buck-Boost变换器和Boost功率变换器相结合的混合储能并联控制系统,采用自适应变异粒子群(AMPSO)与 BP神经网络相结合的算法估计锂电池的荷电状态,提出了一种基于模糊算法的混合储能优化控制策略,建立了混合储能系统仿真模型。仿真和实验结果显示了所提出的混合储能系统控制方法的正确性和有效性。
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  全钒液流电池储能系统中能量消耗研究

  邹涛, 曾坤, 廖育武, 余龙海, 史小虎

  电源技术. 2021, 45(9): 1185-1188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.024

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  提出了全钒液流电池储能系统中能量损耗分布的计算方法,并研究了温度和流量对储能系统性能的影响。分析了系统效率以及储能变流器、交流泵与控制系统消耗的能量占比。结果显示,温度升高时,系统效率不断提高,在37 ℃时,系统效率达到60.06%,泵消耗能量6.11%,电堆消耗能量19.64%,储能变流器消耗能量13.73%;流量增加后,系统充电能量不断提升,在流量为120 L/min时,充电能量达到44.95 kWh,但系统效率下降至57.77%,泵消耗能量8.96%,电堆消耗能量18.94%,储能变流器消耗能量13.88%。
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  内阻不平衡对铅酸蓄电池组温度场影响研究

  骆志坚, 林华城, 张大兴, 卢山峰, 张翠丽

  电源技术. 2021, 45(9): 1189-1192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.025

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  针对阀控式铅酸蓄电池组因内阻不平衡出现温升的现象,搭建了三维蓄电池组仿真模型。分别研究了热老化和生产工艺问题所引起的内阻不平衡,仿真分析了对应情况的温度分布。建立了蓄电池放电试验平台,利用红外成像仪得到了实际温度分布,并与仿真结果进行了对比。研究结果表明电池内阻不平衡会导致其温度明显上升。其中,因热老化导致的内阻增大会使电池最高温度上升至30.4 ℃,而因工艺问题导致的内阻增大会使电池组局部严重过热,最高温度可达32.5 ℃。红外试验也出现了内阻增大会导致温度显著上升的现象。
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  站用VRLA电池组状态判别及性能校验技术研究

  杜旭浩, 李秉宇, 苗俊杰, 王浩彬, 马建辉

  电源技术. 2021, 45(9): 1193-1197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.026

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  针对站用直流电源系统阀控式铅酸(VRLA)电池组回路结构特点,提出了VRLA电池组回路在线综合监测方案。基于综合多参量监测技术,有效监测电池回路运行状态,并开发了电池回路状态在线判别装置。基于二极管单相导电降压电路和电阻智能投切技术,开发了VRLA电池组性能在线校验装置,实现了VRLA电池组带载性能在线检测和负荷冲击性能校验。河北南网变电站的试点应用有效验证了装置的有效性和可靠性。成果的应用提高了电池回路供电可靠性,并在一定程度上起到了缓解电池硫酸盐化的作用。
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  基于深度嵌入聚类算法的梯次电池主动协同

  李志强, 阮佳楠, 王克飞

  电源技术. 2021, 45(9): 1198-1201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.027

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  为了降低梯次电池利用过程中电池组间的差异性,设计了基于深度嵌入聚类算法的梯次电池主动协同模型。在获取梯次电池的容量与内阻等数据信息后,选取中间值法对数据实施归一化处理,根据归一化处理后的数据,采用深度嵌入聚类算法划分电池类别,实现梯次电池串联成组。将全体梯次电池组的荷电状态(SOC)均值和中心极差作为组间主动协同判据,采用双向DC-DC分布式主动协同拓扑结构,设计梯次电池主动协同模型。实验结果显示：在静止状态下,采用该模型进行梯次电池主动协同后与协同前相比,差异度降低0.051;充电状态下,采用该模型进行梯次电池主动协同后与协同前相比,差异度降低0.049,表明其主动协同效果较佳。
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  考虑不同容量的储能单元荷电状态均衡研究

  郭昆丽, 付建哲, 闫东, 蔡维正

  电源技术. 2021, 45(9): 1202-1204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.028

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  随着直流微电网的快速发展,分布式储能单元(DESU)并联下垂控制技术得到了高度重视。针对直流微电网DESU下垂控制中荷电状态(SOC)均衡及负荷电流分配问题,在传统I-U下垂控制的基础上,提出了一种考虑不同容量的储能单元SOC均衡策略。通过在下垂系数中引入相对容量因子,消除不同容量对SOC的影响,实现充放电过程中SOC均衡;同时增加电压均衡器以解决直流母线电压偏离额定值问题。实验结果表明：所提方法实现了不同容量储能单元的SOC均衡、负荷电流按比例分配及母线电压偏差小的目标,有利于系统高效稳定运行。
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  仓储机器人电池储能系统设计与仿真

  刘正春, 李杰, 杨炜红, 舒国明, 王俊

  电源技术. 2021, 45(9): 1205-1208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.029

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  电池储能系统的供电性能、质量和体积大小直接影响着仓储机器人的运行性能和轻量化设计,而且室外用机器人对作业环境温度也提出了要求。选用能量密度较高且耐低温性能较好的三元锂电池,针对某型仓储机器人性能要求,设计了电池储能系统。通过建立电池组二阶RC等效电路数学和仿真模型,对方案的可行性和环境温度适应性进行了验证,并讨论了环境温度对三元锂电池输出瞬态特性的影响。仿真结果表明设计方案完全可以满足系统瞬时功率的要求,且低温下电池放电能力也可满足机器人室外作业要求。
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  电压模式Buck电路中Type III型环路补偿优化方法

  洪怡雯, 陈伯文, 王强, 汤苏雷

  电源技术. 2021, 45(9): 1209-1212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.030

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  设计了以UP1542为电源转换芯片的电压模式Buck电路,提出了一种基于Type III型环路补偿中零极点理论的优化方法,引入无补偿时电压模式Buck电路与传统电压模式Buck电路Type III型环路补偿方法进行比较。试验测试结果表明：所提优化方法与Buck电路无补偿方法和传统电压模式Buck电路Type III环路补偿理论设计方法相比,输出电压超调分别下降33.6%和14.9%,动态响应速度分别提升72.6%和24%,同时保证了品质因素Q附近频率的电路稳定性。该优化方法降低了动态响应误差,同时有效地减小了输出电压动态响应时间,达到了提高电路稳定性的目的,验证了该优化方法的有效性。
综述
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  高功率锂离子电池负极材料研究进展

  王立超, 张晓虎, 张熊, 吴志勇, 马向东

  电源技术. 2021, 45(9): 1213-1215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.031

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  针对电子产品的不断更新换代,新能源汽车的逐渐普及,电网储能应用环境的复杂多样性,以及军用装备、航空航天等领域的特殊需求,高功率、长循环寿命、高安全性成为锂离子电池的发展方向。锂离子电池的核心组成部分负极材料储锂与脱锂的速率直接决定了电池的快速充放电能力,并且直接影响电池的循环稳定性。论述了石墨、无定形碳、钛酸锂、合金材料以及过渡金属氧化物等负极材料的研究现状、提高倍率性能的方法以及负极预锂化技术,并对未来高功率负极材料的发展方向进行了分析与展望。
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  water-in-salt型电解液在电化学储能器件中的应用

  郭雨菲, 张晓虎, 张卫珂, 孙现众, 张熊

  电源技术. 2021, 45(9): 1216-1218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.032

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  水系电解液由于其安全性高,成本低的优点在电解液市场上具有一定优势,但其受到水的分解电压(1.23 V)限制,导致器件输出电压及能量密度与其他电解液相比仍是短板。近年来,water-in-salt型电解液因其能达到3 V以上的宽电压而广受关注。越来越多的学者将water-in-salt型电解液应用到不同的电化学器件中,针对近年来water-in-salt及其衍生电解液在不同类型器件中的应用以及发展进行了总结与展望。
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  锂离子电池快充技术进展

  赵彦孛, 杨田丽, 赵钢筋, 陈安帮

  电源技术. 2021, 45(9): 1219-1222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.033

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  从材料、结构、设计等方向概述了锂离子电池快充性能的影响因素。材料方面,采用硬碳包覆、小颗粒混搭等修饰或共混方式优化负极材料,使用气孔率较大而厚度较薄的隔膜,增大电解液的电导率和浓度并降低粘度,有利于提升电池的快充性能;结构方面,采用极耳中置结构、多极耳卷绕、叠片技术均可以大幅度提高电池的快充速度;设计方面,主要与涂布量及压实密度有关,另外箔材的厚度以及极耳的横截面积对电池的导电性有影响,因此也会影响电池的快充性能;其他方面,导电网络的构建、粘结剂因素以及涂炭载体的应用,此外,高压过充技术、多串并技术也能提升电池的充电速度。
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  低成本PEM电解水阳极催化剂研究进展

  姜广, 滕越, 迟军, 俞红梅, 高强

  电源技术. 2021, 45(9): 1223-1226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.034

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  质子交换膜(PEM)电解水作为一项高效制氢技术在可再生能源储能方面有巨大的潜能,降低PEM电解水的成本是研究的重点。对阳极氧析出反应(OER)催化剂进行分类：非贵金属掺杂型催化剂,单原子催化剂以及非贵金属催化剂。非贵金属掺杂催化剂在掺杂成分的活性与稳定性兼顾方面仍然有一定的挑战。单原子催化剂在大幅降低贵金属含量(质量分数小于5%)、提升活性(过电势220~270 mV@10 mA/cm²)方面具有明显优势,但其发展往往需要借助特异性结构的载体材料,如氧缺陷型二氧化钛、金属有机框架材料(MOFs)、迈克烯等。非贵金属催化剂的研究目前较少,相比贵金属催化剂,其活性相差甚远。
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  电化学阻抗谱测量与应用研究综述

  吴磊, 吕桃林, 陈启忠, 刘咏晖, 解晶莹

  电源技术. 2021, 45(9): 1227-1230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2021.09.035

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  电化学阻抗谱(EIS)是一种广泛应用的锂离子电池无损表征方法,其表征的阻抗是确定电池工作边界、评估性能和跟踪功能状态的关键之一,它已被广泛应用于锂离子电池的研究,可用于电池筛选、运维以及性能评估等各环节。综述了基于电化学阻抗谱的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)估计的应用概况,并概述了电化学阻抗谱测量的频域和时域方法。总结了电化学阻抗谱在电池状态估计中的应用前景和挑战,展望了电化学阻抗谱应用的发展方向。