2023年, 第47卷, 第12期　
刊出日期：2023-12-20

  

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综述
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  锂离子电池单晶三元正极材料的研究进展

  王得凯, 孙明亮, 王晓刚, 崔光磊

  电源技术. 2023, 47(12): 1519-1525. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.001

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  单晶三元正极材料既具备层状正极材料的优势,又因为颗粒单晶化而不存在晶间裂纹问题,展现出优良的充放电循环性能,因而被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。从单晶三元正极材料的固相烧结法制备出发,系统地讨论了单晶三元正极材料的优势及其面临的一些挑战,详细阐述了可优化其电化学性能的掺杂和包覆等改性策略,最后展望了单晶三元正极材料可能的发展方向。
研究与设计:化学电源
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  无机双盐水系钠离子电解质的设计及低温性能研究

  李奔, 杨程, 刘家和, 刘宇

  电源技术. 2023, 47(12): 1526-1532. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.002

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  水系钠离子电池由于其环境友好、安全性高等优势成为储能技术的理想选择之一,然而水系电解质相对较高的凝固点限制了储能器件在低温环境下的应用。设计了一种无机双盐水系钠离子电解质,通过引入与钠离子、水分子的结合能不同的CH₃COO^-和Cl^-两种阴离子,调控水中的氢键网络结构和电解质盐电离过程,降低强氢键比例,形成了更多的[Na(H₂O)₆]⁺。基于该设计,无机双盐水系钠离子电解质的凝固点低至-30.1 ℃,而且在-20 ℃下仍然保持较高的离子电导率(23.24 mS/cm)。使用该电解质组装的Na₂CoFe(CN)₆||PTCDI全电池在-20 ℃下能够表现出52.6 mAh/g的比容量(0.1 A/g),且在0.2 A/g的电流密度下可以实现500次稳定循环。
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  磷酸盐双包覆提高Li_1.2Ni_0.185Mn_0.585Fe_0.03O₂正极材料电化学性能

  王艳艳, 于文华, 黄昊

  电源技术. 2023, 47(12): 1533-1537. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.003

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  采用改性的Pechini法制备无钴富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.185Mn_0.585Fe_0.03O₂,按照比例加入磷酸氢二铵和硝酸铝混合反应后经低温煅烧,在材料表面进行磷酸盐修饰。使用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、恒流充放电测试(GCD)对其表面结构和电化学性能进行表征。结果显示,所有样品均由平均尺寸约为100 nm的颗粒组成,形貌没有明显差异,XRD和XPS分析证实表面存在AlPO₄和Li₃PO₄相。以磷酸盐包覆改性后的样品C-LMNF作为正极材料的锂离子电池表现出了良好的电化学性能,在1 C下循环300次,容量保持率为75.8%。在0.1 C下首次放电比容量达到254.6 mAh/g,首次库仑效率达到82.89%。将其与石墨负极组装成纽扣全电池,测得0.1 C电流密度下其最大比能量可达432 Wh/kg,在后续循环中展现出优异的性能,1 C循环100次其容量保持率为76.9%。
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  过渡金属催化石墨化碳包覆LiFePO₄正极材料

  杨桂芬, 黄德权, 卢文斌, 王红强, 李庆余

  电源技术. 2023, 47(12): 1538-1542. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.004

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  橄榄石结构磷酸铁锂(LFP)作为锂离子电池正极材料已实现大规模商业化应用。然而,磷酸铁锂电子导电性和锂离子扩散率较低,导致其质量和电荷传输动力学较低,造成其电化学性能不佳。采用简单砂磨混合法成功制备了过渡金属(Fe、Co、Ni)催化石墨化碳涂层磷酸铁锂。研究结果表明,所制备材料经过渡金属(Fe、Co、Ni)催化石墨化后碳涂层均匀包覆在颗粒表面,能够有效抑制高温烧结过程中颗粒生长以及材料团聚,而不改变LFP的晶体结构。电化学性能测试结果表明,过渡金属催化石墨化碳膜涂层可以提高LFP电子导电性,缩短Li⁺扩散路径,有效改善材料的倍率性能和循环稳定性。在电压范围2.5~4.0 V时,LFP/C-Ni可提供161.3 mAh/g@0.1 C和118.1 mAh/g@5 C的高放电比容量,2 C倍率循环200次的容量保持率仍高达99.1%。
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  氧化铟改性对LiNi_0.95Co_0.025Mn_0.025O₂正极材料电化学性能影响

  侯诗艺, 张同宝, 杨座国

  电源技术. 2023, 47(12): 1543-1548. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.005

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  超高镍三元正极材料LiNi_0.95Co_0.025Mn_0.025O₂（NCM）放电比容量高,环境友好,但容量衰减快和倍率性能差两大问题制约着它的应用。通过高温二次煅烧方法,研究In₂O₃对材料的改性作用,提升材料电化学性能。结果表明,In₂O₃可以通过体相和界面双重协同效应提升材料的电化学性能。在界面可以降低材料表面残碱含量,抑制电极与电解液之间的副反应,同时降低材料表面Ni²⁺含量,降低材料锂镍混排度,提高材料有序性。在体相上,降低循环过程中H2-H3不可逆相转变,减少容量损失。当In₂O₃质量分数为0.5%时,材料的电化学性能表现最优,其中材料在1 C条件下循环百次后容量保持率从65.1%提升至81.5%,10 C条件下放电比容量从106.3 mAh/g提升至146.9 mAh/g。该研究结果对超高镍正极材料的改性具有重要意义。
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  两步煅烧制备高性能Al掺杂富锂锰基正极材料

  高永恩, 李刚, 杜泽学, 侯栓弟

  电源技术. 2023, 47(12): 1549-1554. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.006

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  采用两步煅烧工艺制备了Al掺杂改性的富锂锰基正极材料Li_1.049Mn_0.524Ni_0.126Co_0.126Al_0.024O₂。实验结果表明,两步煅烧可避免LiAlO₂结构的生成,使Al元素充分嵌入到富锂锰基内部晶体结构中。强Al-O键有利于增强富锂锰基材料的结构稳定性,抑制充放电过程中层状结构向尖晶石结构的不可逆相变,提高电化学性能。电化学结果表明,所合成的Al掺杂富锂锰基正极材料在0.2 C下循环50次后的容量保持率高达97.0%,放电中值电压衰减仅为3.498 mV/次。
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  单晶与多晶超高镍LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂动力学研究

  金光, 田小龙, 马松花

  电源技术. 2023, 47(12): 1555-1558. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.007

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  高镍正极因其高容量和高工作电压,在高能量密度锂离子电池中具有很大的前景。然而,随着镍含量的增加,高镍正极出现了阳离子混排、结构退化、副反应和微裂纹等关键问题。制备了单晶和多晶LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂正极材料,并比较了它们在扣式电池中的性能和容量衰减行为,结合相应的XRD、SEM、HRTEM、EIS分析相应的机理演变。结果显示单晶正极的循环稳定性明显优于多晶正极,单晶颗粒的强晶体结构缓解内应力的积累,抑制循环过程中的微裂痕的形成。单晶正极展现出优异的电化学性能,在2.8~4.6 V (Li⁺/Li)之间,在0.5 C时500次容量保持率是多晶正极2倍。这项工作为单晶和多晶材料在高电压下的应用及发展提供了借鉴。
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  红磷/石墨炔复合材料的制备及其储锂性能研究

  艾书照, 谢东, 黄瀚, 麦永津

  电源技术. 2023, 47(12): 1559-1562. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.008

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  开发高性能的红磷基负极材料,是实现红磷在锂离子电池中应用的重要环节。结合具有二维平面和均匀分布的孔隙结构的石墨炔材料,首次利用简单有效的球磨方法构筑了一种新型的红磷/石墨炔复合材料。在红磷/石墨炔复合材料中,石墨炔不仅为电子传输和离子扩散提供了一个导电网络,而且缓解了红磷活性材料在充放电过程中的体积变化,从而大大提高了其比容量、循环稳定性和倍率性能。因此,作为锂离子电池负极时,红磷/石墨炔复合材料在首次放电时表现出1 688.3 mAh/g的高比容量,库仑效率约为75%,在200 mA/g条件下循环390次后保持1 012.2 mAh/g的比容量。
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  锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的研究

  雷少帆, 齐敏杰, 常林荣, 陆鹏飞

  电源技术. 2023, 47(12): 1563-1566. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.009

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  利用X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、电化学工作站与电池检测系统研究了锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的原因。结果表明,存储后正极片中锰酸锂的质量分数与负极片中石墨的质量分数均减少了,锰酸锂晶格表现为收缩,石墨晶格膨胀,正极片中的Mn元素溶出并沉积在负极,负极SEI(solid electrolyte interface)膜生长,造成电池高温存储后放电容量与功率均减少了,容量减少了6.77%,其中5.43%的容量损失由Mn溶出造成,1.34%的容量损失是由SEI的生长与电极反应对石墨界面的破坏造成。
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  基于电化学-热耦合的4680电池模拟研究

  王晓萌, 丁飞, 杨晓光, 张睿

  电源技术. 2023, 47(12): 1567-1573. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.010

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  针对特斯拉4680电池,通过建立动态响应参数的电化学热耦合模型,研究其在不同倍率、不同环境温度下的热特性,并进一步分析电池内部的产热机理。研究发现高放电倍率和低温环境加剧了电池内部的温度不均匀性;高倍率放电下,集流体的欧姆产热占有绝对优势,而4680电池全极耳的设计,则有效改善了传统极耳情况下集流体产热过大的问题,降低了电池的内外温差。该研究对评价锂离子电池的热特性及电池组热管理系统的设计具有重要的参考价值。
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  预留空间对三元锂离子电池循环性能的影响

  孔乾旭, 洪汉池, 牛力, Luigi D'Apolito

  电源技术. 2023, 47(12): 1574-1578. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.011

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  利用回形硅胶框的压缩性能,为三元锂电池提供成组预紧力与循环所需膨胀空间。基于电池全生命周期内理论膨胀空间,研究了不同预留空间下电池的循环性能。采用两种不同的充电策略,在0.40~1.00的预留空间满足率区间内进行实验。实验研究发现,预留空间越大,电池循环寿命越长;为了保证电池循环中的功率性能,2 C充电策略下空间满足率应在0.85左右,1.2 C的空间满足率应在0.75左右。
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  电池包联合工况振动疲劳仿真分析

  秦玉英, 曹俊杰

  电源技术. 2023, 47(12): 1579-1582. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.012

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  为了探究电池包的振动疲劳特性,以某品牌电池包为研究对象,通过ANSA建立了有限元仿真模型,并对其进行了模态分析和频率响应分析。再以扫频分析的有限元结果为基础,外加法规振动测试条件进行nCode随机振动和定频振动联合工况疲劳仿真分析,依据Miner线性损伤累积准则对疲劳分析结果进行评估。结果表明,所研究电池包各部分结构均满足振动疲劳要求。
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  动力电池高倍率放电下浸没冷却性能分析

  杨建辉, 王炎, 李丹阳, 王贺武, 宋增海

  电源技术. 2023, 47(12): 1583-1588. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.013

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  浸没冷却系统是一种新型热管理方法,能够有效改善动力电池温降性和温均性。搭建了液流浸没冷却实验平台,归纳分析了不同冷却方式、电池放电倍率对电子氟化液沸腾过程气泡成核规律,电池模组温升及其抑制特性、最大温差、温升速率、传热速率的影响特性。以高热流密度工况(5 C)为例,风冷电池模组温升为29.6 ℃,温升速率为2.47 ℃/min,最大温差为12.4 ℃(50%SOC)。液流浸没冷却电池模组温升为15.9 ℃,温升速率为1.33 ℃/min,最大温差为5.2 ℃,传热速率为5.28 J/s;相对于风冷,液流浸没冷却温升抑制性能强化了46.4%,温均性能增效58.4%。电池模组液流浸没冷却方式通过增大传热面积、强化对流传热的途径,实现了温升抑制与温均增效的双重目的,在车载动力系统热安全管理方面具有良好的应用价值和发展前景。
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  迂回形冷却管对动力电池冷却性能的模拟研究

  周帅, 赵加佩, 李培政, 袁金良

  电源技术. 2023, 47(12): 1589-1594. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.014

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  针对圆柱形锂离子电池设计了一种以迂回形冷却管为特征的新型液冷系统,建立了系统的三维瞬态数值计算模型,探究了冷却管的流道高度、冷却液流向、入口流量和温度对电池模块冷却性能和压降的影响。结果表明,与蛇形冷却管相比,迂回形冷却管可大大提升电池模块均匀性;在相同的流量下,增大流道高度可以减少泵功;将一股冷却液改为相反方向的两股,可以改善电池模块均温性;增大冷却液流量,可以有效降低电池模块最高温度与最大温差。为验证系统在电动汽车US06工况下的有效性,对系统冷却性能进行模拟和分析。结果表明,在冷却液入口温度25 ℃、流量为1 g/s时,最高温度仅为26.8 ℃、最大温差小于2 ℃,很好地满足了电池组热管理要求。
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  基于超声时域特征的锂离子电池过充电实时检测方法研究

  窦海明, 张闯, 刘素贞, 徐志成

  电源技术. 2023, 47(12): 1595-1602. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.015

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  锂离子电池在迅速发展的同时带来的安全问题愈发严重,过充电是导致电池失效和引发安全事故的主要原因之一,及时准确地识别电池过充电状态对于提高锂离子电池的安全性有着重要意义。针对锂离子电池过充电状态精确识别难题,提出了一种基于超声波振铃计数的锂离子电池过充电实时检测方法。通过研究过充电过程中电池材料动力学特性,分析超声波振铃计数与声衰减之间的变化规律,推导了振铃计数与电极材料损伤和应力之间的映射关系,设计了在线超声波振铃计数测量装置。通过进行电池过充电实验,发现振铃计数在锂离子电池过充电后开始下降,将其作为过充电状态识别特征,可实现对电池过充电状态的实时检测,验证了振铃计数用于锂离子电池过充电状态检测的可行性。
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  多尺度特征融合的锂离子电池循环寿命及拐点预测

  史永胜, 胡玙珺, 翟欣然

  电源技术. 2023, 47(12): 1603-1608. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.016

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  锂离子电池在反复充放电过程中容量逐渐衰减,到达拐点后容量急剧衰减至寿命结束。拐点的出现可能导致电池故障或寿命缩短等问题,为了确保系统的安全使用,提出了一种基于多尺度特征融合模型预测循环寿命及拐点。首先,使用多个扩张率的卷积神经网络(CNN)从电压、电流和温度等数据中提取不同时间尺度的健康特征,并通过长短期记忆神经网络(LSTM)挖掘特征的时间序列依赖关系。其次,对电池早期和后期的衰退轨迹拟合以识别拐点。最后,利用Stanford-MIT数据集验证模型的有效性和准确性,结果显示该模型使用前80个循环数据能准确预测电池循环寿命和拐点,误差RMSE分别低于30和60次,MAPE分别低于2%和5%。准确预测拐点有利于电池性能和寿命的改进,对电池健康管理至关重要。
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  过充条件下磷酸铁锂电池力学特性分析与安全阀优化设计

  尹康涌, 陶风波

  电源技术. 2023, 47(12): 1609-1615. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.017

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  磷酸铁锂电池因具有宽工作温度范围、长循环寿命而被广泛应用于电动汽车和电网储能领域,然而过充等滥用工况下的电池安全问题仍是遏制其发展的主要因素。过充等滥用会引发电池严重变形,且会挤压相邻电池。基于锂离子电池过充产热产气特性,建立了热-气-固耦合模型实现铝壳电池的压力膨胀。结果表明,当内部压力为400~800 kPa时,3003-H14铝壳最大壳体位移为5.7~10.0 mm。此外,模拟了不同材质和不同压印形状安全阀的断裂失效。仿真结果表明,具有圆形压印的Al1050-O铝合金安全阀初始断裂压力比MFX2铝合金小193.76 kPa;十字形压印安全阀的断裂压力比圆形压印小,且断裂位置在压印中心;半圆形压印安全阀的断裂压力最小,断裂位置在顶部圆弧附近。采用十字形压印或半圆形压印的安全阀能够使铝壳电池在较小的内部压力下释放气体。模型和仿真结果可为提高电池安全性提供数值支撑。
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  流延相转换法制备阳极支撑SOFC及其性能研究

  吴琪雯, 朱子翼, 叶梓滨, 周明扬, 刘江

  电源技术. 2023, 47(12): 1616-1620. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.018

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  流延相转换法是一种操作简单、一步成型的可大批量制备多孔陶瓷平板的技术,可用于制备平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的支撑体阳极。然而,相关技术仍有很大的优化空间,通过调控相转换法工艺条件可有效控制电极结构,进而提升SOFC电化学性能。通过改变相转换法中添加的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量,对阳极支撑体结构进行调控。结果显示1% PVP添加量下形成指状孔和胞状大孔结构的阳极支撑体SOFC的电化学性能显著提高,在800 ℃工作温度下最大功率密度可达1.30 W/cm²。
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  MXene/CNTs复合正极在封闭结构锂氧电池中的性能研究

  束文浩, 诸葛祥群, 贾树勇, 罗鲲

  电源技术. 2023, 47(12): 1621-1626. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.019

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  锂氧电池(LOB)具有超高的能量密度和比容量,使用过程中一般采用持续供氧方式运行,但容易造成有机溶剂挥发损失。设计了一种不需要持续供氧的封闭结构LOB,在1.0 A/g电流密度和1 000 mAh/g固定比容量下,CNTs正极在持续供氧条件下LOB仅能正常循环56次;而封闭结构(101 325 Pa)下可循环118次。进一步采用Ti₃C₂T_x MXene/CNTs复合正极LOB在封闭结构101 325 Pa氧压下可循环311次,全放电比容量达到37 617 mAh/g,倍率性能也有明显提高。
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  改性碳添加剂提高储能用铅酸电池的循环性能

  高士元, 张树祥, 徐良, 周凡, 薛胜凡

  电源技术. 2023, 47(12): 1627-1630. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.020

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  在新能源储能和运载设备系统中,电池经常在高倍率部分荷电状态(high-rate partial-state-of-charge,HRPSOC)下运行,即在部分荷电状态下进行大电流脉冲充放电。在HRPSOC条件下,铅酸电池的负极板表面极易产生PbSO₄的堆集,导致电池过早失效。有研究表明,在负极活性物质(NAMs)中添加碳材料,可以有效地抑制PbSO₄在负极表面的聚集,提高铅酸电池的HRPSOC性能。因此,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)作为NAMs的碳添加剂,以提高铅酸电池的HRPSOC循环性能。通过重新设计负极活性物质的配方和优化工艺路线,通过微量的先进改性碳材料的添加,制备了一种新型储能用铅酸电池,实现铅酸电池的HRPSOC循环寿命的提高。
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  热电池CoS₂正极材料的热分解动力学特性研究

  韦义成, 曹勇, 马士平, 崔艳华

  电源技术. 2023, 47(12): 1631-1636. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.021

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  CoS₂因具有高电导、高热分解温度等特性,而被作为热电池正极材料而进行广泛研究。在热电池工作过程中,CoS₂会持续发生热分解反应,导致热电池容量下降甚至危及使用安全。但是,目前关于CoS₂热分解特性的研究是相对缺乏的,导致其对CoS₂基热电池的支撑设计存在明显不足。因此,将通过采用高温原位X射线衍射法、同步热分析法等,对CoS₂的热分解机理及反应动力学特性进行研究,并构建出相应的反应动力学模型。结果表明,在30~750 ℃温度区间内,CoS₂的热分解过程可分为$ \mathrm{CoS}_{2} \rightarrow \frac{1}{3} \mathrm{Co}_{3} \mathrm{~S}_{4}+\frac{1}{3} \mathrm{~S}_{2}$,$ \frac{1}{3} \operatorname{Co}_{3} S_{4} \rightarrow \operatorname{CoS}+\frac{1}{6} S_{2}$两个步骤,其反应机理为柱状对称的相边界反应,所对应的机理函数积分形式为$ G(\alpha)=1-(1-\alpha)^{\frac{1}{2}}$。
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  铝氧化银电池用高活性铝合金阳极研究

  林沛, 王培侨, 王红雨, 李学海

  电源技术. 2023, 47(12): 1637-1640. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.022

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  研究了铝氧化银电池激活初期和放电中后期电解液条件下铝合金电极的性能,分析了含有较高偏铝酸盐浓度时铝合金电极的界面反应,并研制出了高活性铝合金电极。大倍率放电(620 mA/cm²)时,采用高活性铝合金电极的单体电池平均电压较采用现有铝合金电极的单体电池平均电压提高了19和36 mV,平均带载析氢速率仅增加了0.078和0.142 mL/(min·cm²),且保持稳定。这为铝合金电极性能提高提供了新的解决思路,对铝氧化银电池比能量的提升具有极其重要的意义。
研究与设计:物理电源
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  双钙钛矿Cs₄CuSb₂Cl₁₂纳米晶无铅太阳电池的数值研究

  甘永进, 邱贵新, 潘美娣, 蔡文峰, 毕雪光

  电源技术. 2023, 47(12): 1641-1645. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.023

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  提出一种结构为FTO/TiO₂/Cs₄CuSb₂Cl₁₂/Au的无铅、无空穴传输层钙钛矿太阳电池。该电池以Cs₄CuSb₂Cl₁₂双钙钛矿纳米晶为光活性层,FTO和Au为接触电极,TiO₂为电子传输层。数值仿真结果表明,当Cs₄CuSb₂Cl₁₂厚度和缺陷态密度分别为1 050 nm和10¹² cm^-3,TiO₂掺杂浓度和电子亲和势分别为10¹⁹ cm^-3和3.9 eV,界面缺陷态密度为10¹³ cm^-3,背电极功函数为5.1 eV,工作温度为300 K时,电池性能得到提升,优化后电池的V_oc、J_sc、FF以及h_PCE分别提升了6.9%,39.5%,12.0%以及67.7%。这为新型无铅无空穴传输层钙钛矿太阳电池的研究提供了一定的借鉴思路。
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  电池片硫化现象的分析与研究

  吴兢, 杜欢, 杨振威, 糜宇亮

  电源技术. 2023, 47(12): 1646-1649. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.024

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  以晶体硅电池片为研究对象,对电池片出现栅线发暗区域进行分析。采用了SEM扫描、EDS元素分析及烘箱模拟硫化加速等多种分析测试方式,确认栅线发暗是银发生了硫化。同时对此硫化现象的影响因素进行了分析,证明与电池片表面硫含量、封装后电池片所处环境温度、封装包材三者相关。实验表明电池片生产过程中环境中的硫含量越高,电池片越容易硫化;电池片存储或运输温度越高,电池片越容易硫化;封装包材中,EVA泡棉整体为多层孔状结构,可以促进硫化反应的发生,中空板表面为平面结构,可以抑制硫化反应的发生。电池片的栅线硫化不影响其组件的发电性能及可靠性。分析结果有助于电池片厂家解决硫化问题,也有助于组件厂家在遇到有硫化电池片的组件时,分析对组件性能的影响。
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  无人机平台GPS光伏天线一体化研究

  钟豪, 贾子熙, 张洪溪, 刘新

  电源技术. 2023, 47(12): 1650-1654. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.025

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  太阳能无人机具有在有限面积下同时需求高功率太阳电池阵和高性能天线的特点,开展了基于薄膜砷化镓太阳电池的GPS光伏天线一体化技术研究,采用了缝隙天线形式,并以光伏电池作为辐射主体,研制出薄膜砷化镓太阳电池天线。该结构可实现天线与太阳电池阵平面共形,获得可见光辐射接收转换和高增益微波辐射性能,减小无人机平台质量、体积,降低成本和系统复杂度。经户外实测,在具备天线接收功能前提下,光电转换效率达到31.4%。
研究与设计:系统技术
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  集成均衡和保护功能的电池充放电电路

  杨晓光, 赵小兵, 聂宝鑫, 苏昱魁

  电源技术. 2023, 47(12): 1655-1659. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.12.026

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  储能系统包含充电/放电电路、均衡电路和保护电路,三部分通常相互独立。提出了一种集成均衡和保护功能的电池充放电电路,节省了器件,简化了系统。所提出的集成充放电电路能够实现ZVS运行和最小导通损耗,从而具有较高的效率;能够实现串联储能单体之间的荷电状态(SOC)均衡和/或电压均衡,具有均衡方法灵活并且均衡效果优良的优势;不仅能够实现常规的过流、过压、欠压和短路保护,也能够实现故障电池的旁路保护。