2023年, 第47卷, 第7期　
刊出日期：2023-07-20

  

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编辑部资讯
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  《电源技术》“月球科研站能源系统技术”专刊的征文通知

  电源技术. 2023, 47(7): 823-824.

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人物专访
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  创新力神 协同力神 全球力神——访天津力神电池股份有限公司党委副书记、总经理张强

  李静

  电源技术. 2023, 47(7): 825-827.

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本刊特约
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  适用于可穿戴设备的柔性能源系统研究与设计

  吕冬翔, 张晓辉, 李钏, 游藩

  电源技术. 2023, 47(7): 828-833. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.001

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  随着可穿戴设备的快速发展,智能手表、智能耳机、智能眼镜等设备已经越来越多地应用于社会生活的各种场景。这些可穿戴设备的供电也成为产品使用中亟待解决的核心问题。设计了一种适用于可穿戴设备的柔性能源系统,并在具有多种智能设备的头盔上进行了实验验证,能源系统采用了柔性太阳电池和柔性控制器,系统的质量和体积得到大幅优化,在太阳充足的条件下系统可直接为电池充电,也可以为用电设备供电,该研究对于未来可穿戴设备能源系统具有重要的探索和示范作用。
行业评论
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  欧盟新电池法对我国锂离子电池行业制造和出口的启发

  付甜甜, 任杰, 万力, 郁济敏

  电源技术. 2023, 47(7): 834-837. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.002

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  欧盟为应对全球气候变化,实现碳中和目标,聚焦电池行业,于2020年12月提出了欧盟《电池与废电池法规》(简称：新电池法规),该法规较2006年的欧盟电池指令,其等级已由“指令”上升为“法规”层面,这将更大程度地减少进入欧盟市场的电池在各阶段对环境和社会影响,同时加强了欧盟电池市场的保护。目前,欧盟是我国锂离子电池出口的最大目的地,对我国锂离子电池企业来说是非常重要的市场,如何响应欧盟新电池法规相关要求,使国产锂离子电池在激烈的国际竞争中占据主动和优势,是我国锂离子电池企业迫切需要解决的共同任务。因此,总结了欧盟新电池法规与中国电池行业政策在关键指标上的异同,旨在为国内电池行业企业适应欧盟新电池法规时提供建议和启发。
综述
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  锂离子电池石墨负极材料改性研究进展

  史淇森, 燕溪溪, 吴敏昌, 乔永民, 王利军

  电源技术. 2023, 47(7): 838-843. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.003

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  石墨材料具有储量丰富、价格低廉、充放电平台安全平稳等优点,仍将成为锂离子电池负极材料的主流。但随着工业和产业化的升级转型,天然石墨的倍率性能和循环性能等无法满足市场的需求,所以对于天然石墨改性技术的研究和突破,将决定其未来的应用方向和市场格局。综述了石墨负极材料改性技术的最新研究进展,总结了各种改性技术的优缺点,复合改性技术对性能可能会有进一步提升。
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  导电水凝胶的研究进展及应用

  鲍伟丰, 齐盼弟, 卢志威

  电源技术. 2023, 47(7): 844-847. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.004

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  导电水凝胶作为一种新型功能性凝胶材料,引起了许多研究者的关注。综述了导电水凝胶的制备方法和应用领域。介绍了导电水凝胶的制备过程及不同水凝胶的性能特点,列举了导电水凝胶的应用领域及技术指标,指出了现有导电水凝胶存在的问题和解决路径,并展望了导电水凝胶材料的未来研究重点。
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  质子交换膜燃料电池仿生流道研究进展

  杨蕊, 谢旭良

  电源技术. 2023, 47(7): 848-851. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.005

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  质子交换膜燃料电池(PEMFC)中流道具有不可替代的作用,双极板中的流道设计是目前最活跃的研究领域之一。结合国内外文献,根据仿生学的不同原型,将仿生流场分为叶形、肺形、非常规形三类,分别分析不同阶段设计重点,并从优化方法、制造方法总结了近年来双极板设计及制造的重点趋势,为未来质子交换膜燃料电池流场的设计提供相应的参考和指导。
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  锌空气电池钴铁基电催化剂的制备方法

  张为超, 樊丽权, 王宇威, 刘星梅, 张德庆

  电源技术. 2023, 47(7): 852-856. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.006

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  氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(OER)的缓慢的动力学,是影响锌空气电池发展的制约因素,高效稳定的电催化剂是使OER和ORR快速发生的重要途径。综述了应用于锌空气电池阴极部分的CoFe基电催化剂的制备方法和催化性能方面的进展。
研究与设计:化学电源
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  基于锂离子固相传质速率设计正极材料的技术研究

  马洪运, 刘承喆, 易阳, 王睿, 许刚

  电源技术. 2023, 47(7): 857-860. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.007

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  研究对比了不同形貌和不同尺度大小特征的高镍正极材料LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂(简称NCM811)的电化学反应活性及锂离子固相传质速率性能,通过复配交换电流密度、固相传质系数和传质阻抗更相近的单晶颗粒和多晶大颗粒材料,使得材料整体的电化学反应速率和传质速率更加均匀。与目前常规的大、小颗粒多晶掺混方案相比,单晶颗粒和大颗粒多晶掺混方案的材料比容量发挥提升了1.3 mAh/g,同时该掺混方案的45 ℃的循环寿命得到明显提升,60 ℃下高温存储21 d内阻增长率降低1.85%,60 ℃高温存储30 d的残余容量保持率提高0.54%。基于相近的锂离子固相传质速率设计的单晶颗粒和大颗粒多晶两种正极材料进行掺混,可以克服材料整体的不均衡反应活性和材料稳定性引起的失效。
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  Li₂ZrO₃原位包覆提升LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂三元材料电化学性能研究

  张家祥, 田小龙, 李西安

  电源技术. 2023, 47(7): 861-865. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.008

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  高镍三元LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li₂ZrO₃快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li₂ZrO₃层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li₂ZrO₃具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反应程度。正如预期,适量Li₂ZrO₃改性的材料(LZO@NCM60)展现出优异的电化学性能,在1 C(170 mA/g)电流密度,2.95~4.6 V电压范围内循环150次后仍有158.5 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达86.7%。深入研究了表面修饰对材料界面机制的影响,对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。
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  三元锂离子电池材料燃烧热值及爆炸当量分析研究

  种晋

  电源技术. 2023, 47(7): 866-869. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.009

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  锂离子电池因其能量密度大、高输出电压、无记忆效应以及长循环寿命等特点,在储能、汽车、航天和电子信息等工业领域得到了广泛的应用。然而随着动力锂离子电池热失控引发的火灾和爆炸事件时有发生,因此对锂离子电池各组分燃烧产生的能量及其爆炸当量进行分析研究具有极其重要的意义。建立了一种三元锂离子电池的爆炸危害评价模型,通过对多种型号的三元锂离子电池热失控残骸的分析,确认了三元锂离子电池热失控时的燃烧组分及各组分燃烧放热能量,并将该能量换算为爆炸死亡、重伤、轻伤和财产损失半径,从而直观呈现了其危害范围。
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  液相预锂制备高首次库仑效率硅基负极材料

  林少雄, 余华斌, 王辉, 丁男

  电源技术. 2023, 47(7): 870-872. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.010

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  通过液相预锂的方式对氧化亚硅/碳(SiO/C)材料进行改性。扫描电镜测试结果表明,预锂后材料表面碳层未受到破坏,XRD测试表明经过预锂化反应后,原SiO₂峰消失,出现新锂硅酸盐相,晶粒尺寸由9.26 nm增长到10.28 nm。由于在材料端提前生成了不可逆Li₂O及锂硅酸盐,降低了在电芯中的锂离子损耗,因此改性后的材料首次库仑效率得到了显著的提升,由76.7%提高至85.5%。材料首次库仑效率的提高将大幅度提高电池的首次库仑效率,从而提高电池的容量、能量。
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  NCM811-SiO/石墨锂离子电池电解液研究

  于利伟, 岳仍利, 张方忠, 朱莎, 孟繁慧

  电源技术. 2023, 47(7): 873-877. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.011

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  研究了电解液配方对NCM811-SiO/石墨锂离子电池性能的影响。本研究的电解液配方中,FEC、LiPO₂F₂、VC和PS等添加剂的选择及配比影响电池的容量、首效、电压平台和内阻。FEC和VC不利于倍率性能及电池高温性能,但有助于电池的循环性能。LiPO₂F₂和PS有利于高温存储性能,但是不利于电池循环性能,PS可提升电池倍率性能。LiFSI作为LiPF₆的辅助锂盐,有利于电池的容量、首效、电压平台提升和电池内阻降低;同时,LiFSI的添加有助于改善电池的倍率性能、低温性能和循环性能。电池设计开发时,需要结合电池性能要求,对电解液添加剂和锂盐进行综合考虑。
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  锂离子电池固态扩散阻抗的Voigt建模与参数辨识

  刘昆朋, 朱广焱, 张鹏博, 方小红

  电源技术. 2023, 47(7): 878-884. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.012

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  固态扩散阻抗表征锂离子电池电极性能,为测试和改进电极材料提供了便利。将可兼顾分析电极参数影响和模拟过电压且具有物理意义的Voigt模型从表示正极平面、球形颗粒阻抗推广至圆柱形颗粒阻抗模型用于石墨等负极材料,将颗粒粒径等电极参数与模型参数相关联,建立模型过电压表达式,分析电极参数对电压的影响,并引入具有全局搜索方式的花朵授粉算法将表达式拟合电压测量值,得到模型参数的最优解。进一步地将该模型用于商用磷酸铁锂电池的测试分析,预测电极在各类工况下的固态扩散过电压,为锂离子电池电极材料的开发和性能提升提供技术支撑。
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  极端工况下动力锂电池模组散热特性研究

  金标, 费强, 邹武元, 王延宁

  电源技术. 2023, 47(7): 885-888. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.013

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  针对基于膨胀石墨/石蜡复合相变材料(composite phase change material, CPCM)电池模组在极端工况下的散热性能问题,提出采用高导热石墨片(graphite sheets, GS)来提高方型动力锂电池模组在大倍率充放电循环工况下的热管理性能,建立了基于CPCM/GS电池模组二维热模型,利用曲面响应法探究了大倍率放电工况下石墨质量分数、CPCM压缩密度对电池模组散热性能的影响,以及在充放电循环工况下GS对电池模组温控和温均性能的影响,结果表明随着石墨质量分数和CPCM压缩密度增加,电池模组最高温度和最大温差均减小;在充放电循环阶段,与CPCM模组相比,CPCM/GS模组表现出更好的温控和温均性能。
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  基于BiLSTM-STW神经网络的锂电池剩余容量预测

  姚俊荣, 唐学用, 李庆生

  电源技术. 2023, 47(7): 889-893. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.014

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  针对锂电池剩余容量预测精度无法满足当前工程应用的问题,结合双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)与滑动时间窗口(sliding time window,STW)算法的优点,提出一种电池剩余容量预测方法。首先分析BILSTM神经网络和STW算法原理,构建了BiLSTM-STW神经网络模型,采用自适应矩优化算法(adaptive moment estimation, Adam)对模型超参数进行优化,实现模型修正;然后选取美国国家航空航天局(National Aeronautics Space and Administration,NASA)埃姆斯研究中心锂电池数据,对数据进行处理并选取容量衰减特征数据作为神经网络的预测输入量;最后利用构建的神经网络对NASA锂电池数据集进行剩余容量预测实验。实验结果表明,所构建的神经网络模型能够精确预测锂电池的剩余容量,相比LSTM神经网络模型有更好的精确度。
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  高功率磷酸铁锂电池老化筛选工艺研究

  张俊洋, 刘聪, 魏恺莹, 杜建国, 张健

  电源技术. 2023, 47(7): 894-897. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.015

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  高功率锂离子电池广泛应用于电动工具、启停电源等领域,是锂离子电池领域重要的研究方向。高功率电池具有自放电率高、放电倍率大的特点,内阻与自放电率的不一致在高功率电池组中会被放大,为了避免不良品高功率电池影响电源系统性能,需要准确高效地识别单体电池自放电、内阻等异常。研究了不同老化与筛选制度对电池筛选的准确性以及对电池性能的影响,并提出了充分老化后进行大倍率放电再进行自放电筛选的方案。
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  基于有限元的动力电池系统机械性能仿真分析与研究

  乔红娇, 宋春雷, 张新宇, 孙慧

  电源技术. 2023, 47(7): 898-902. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.016

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  为了探究动力电池系统箱体及其内部结构的安全性能,结合企业某款纯电动汽车动力电池系统的几何模型,对其进行仿真分析。基于有限元分析软件对其进行模态分析、静载荷惯性力分析、机械冲击、模拟碰撞以及挤压分析等,多维度进行仿真分析来综合评判其机械性能。通过仿真分析,可验证该动力电池系统机械性能的安全性和可靠性。该结果也表明了该动力电池系统设计的合理性,对后续该动力电池系统的进一步研究奠定了一定的基础。
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  Li₂AQ-Li₂S_n复合材料在锂硫电池中的研究

  秦永康, 张艳艳

  电源技术. 2023, 47(7): 903-905. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.017

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  多硫化物中间体的“穿梭效应”是抑制锂硫电池商业化应用的关键问题之一。基于此,引入一种添加剂通过锂化作用形成锂化蒽醌(Li₂AQ)和可溶性多硫化物(Li₂S_n)结合,形成固态有机多硫化物复合物(Li₂AQ -Li₂S_n聚合物),进而将多硫化物固定在正极上。该复合物极大地限制了Li₂S_n的溶解,促进了硫物质的充分利用,提高了电极材料的电化学性能。使用Li₂AQ后,Li-S电池在0.1 C时表现出1 316 mAh/g的大初始比容量,较不引入Li₂AQ添加剂的电池有了较大提升。1 C下1 000次稳定循环,剩余比容量为421 mAh/g,具有优异的循环性能。
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  闭口质子交换膜燃料电池温度分布特性研究

  马棒棒, 涂正凯, 裴后昌

  电源技术. 2023, 47(7): 906-909. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.018

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  热管理对质子交换膜燃料电池性能、寿命和稳定运行起着重要作用。通过设置热电偶,对闭口质子交换膜燃料电池的温度分布特性进行了实验研究。结果显示,闭口质子交换膜燃料电池内温度最高点位于阴极流道出口段。同时,对闭口电池发生水淹现象时的温度分布进行了研究,结果显示,电池温度低于50 ℃时,发生水淹时电池内热点位于阴极出口段;当电池运行温度超过50 ℃时,随着电池运行温度的升高,热点的位置由阴极出口处向进口处移动。
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  纳米复合SDC-Li_0.05ZnO电解质材料性能研究

  杨鑫磊, 杨帆, 张毅飞, 孙万里

  电源技术. 2023, 47(7): 910-913. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.019

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  掺杂氧化铈在低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质中被广泛研究并应用,而其在还原氛围中的本征电子电导和低温下(300~600 ℃)较低的离子电导率仍是亟需解决的问题。基于离子导体SDC和半导体Li_0.05ZnO构建半导体离子型纳米复合SDC-Li_0.05ZnO材料体系,并将其作为LTSOFC的电解质,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对复合材料进行了实验表征。结果表明：SDC电解质通过引入半导体Li_0.05ZnO,利用电子-空穴复合机理有效抑制了电子电导,同时提升了284%的功率输出。
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  氢燃料电池性能检测系统设计

  姚健, 范伟军, 郭斌, 胡晓峰

  电源技术. 2023, 47(7): 914-917. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.020

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  设计了一套氢燃料电池性能检测系统。基于比例调节阀、电磁阀、质量流量计、加热保温管路等设计了供气及尾排系统,实现了反应气体的温度和流量的精确控制;基于电磁阀、变频水泵、热交换器、增湿罐等设计了冷却及加湿系统,使电堆温度始终维持在最佳工作温度,增湿器原理为鼓泡和喷淋式增湿,可实现高效增湿;基于西门子PLC和研华工控机设计数据采集与控制系统,实现对传感器数据的采集,设计了实验对测试系统进行验证。实验结果表明,系统稳定可靠,具有较好的应用效果。
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  铝氧化银电池壳体结构有限元分析

  成海超, 闻杰, 李学海

  电源技术. 2023, 47(7): 918-921. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.021

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  针对某型铝氧化银电池壳体结构,利用有限元分析软件对其进行结构强度、失稳等仿真分析,辅助壳体结构设计。结果表明,通过有限元仿真分析手段,可以得到壳体结构应力、应变、变形、屈曲失稳载荷等数据,从而评估壳体结构是否满足设计要求,提高设计效率。此外,介绍的方法对于其他外压壳体设计也具有借鉴意义。
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  不同热电池电解质吸附剂及其性能研究

  王京亮, 陈祥华, 唐立成, 吴启兵, 李云伟

  电源技术. 2023, 47(7): 922-925. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.022

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  研究了不同热电池电解质吸附剂ZrO₂、α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的理化特性和及其隔膜对热电池性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜和比表面积分析仪等对不同吸附剂的晶体结构、微观相貌、比表面积进行了表征分析,结果表明ZrO₂、α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃的比表面积和电解质吸附能力均远高于轻质氧化镁;电性能测试表明基于γ-Al₂O₃隔膜的热电池表现出较长的工作时间和较低的极化内阻,综合性能最为优异。
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  热电池用Co_xFe_yNi_1–x–yS₂正极材料的性能研究

  李伟, 叶丹宏, 强杉杉, 胡冉, 胡华荣

  电源技术. 2023, 47(7): 926-929. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.023

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  采用高温固相法合成了Co_xFe_yNi_1–x–yS₂正极材料,并研究了掺杂金属比例对其性能的影响。测试结果表明,制备的Co_xFe_yNi_1–x–yS₂为单一的固溶体材料,微观形貌为多面体颗粒,材料的热分解温度在640 ℃以上,且随着x的增大和y值的减小而增大。当x=0.5,y=0.3时, Co_xFe_yNi_1–x–yS₂具有最佳的电性能,工作时间可达2 774 s,比容量为1 733.8 As/g,工作初期内阻低于15 mΩ。
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  CoMn-LDH超电材料组成对电性能影响的研究

  王大鹏, 范宝安, 袁岚

  电源技术. 2023, 47(7): 930-934. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.024

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  水滑石(LDH)是一类非常有潜力的二维超级电容器电极材料,但其循环稳定性差和过窄的电压窗口限制了其应用。采用水热法,通过向溶液中添加Ni(NO₃)₂和Na₂S₂O₃将Ni²⁺和SO₄^2-/SO₃^2-引入CoMn基水滑石材料中,并采用多种手段对其进行物理、化学表征。结果表明该材料在1.0 A/g的电流密度下,比电容达到了1 017 F/g;电流密度增大至10.0 A/g,衰减率只有15.5%。经1 000次循环充放电后,比电容保持率高达95.5%,同时电压窗口也明显拓宽(由0~0.35 V拓宽至-1.0~0.56 V)。这项研究表明通过调节LDH材料的组成可以显著改善其电性能。
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  基于Mogrifier LSTM-SVR的超级电容寿命预测

  王福忠, 任淯琳, 张丽

  电源技术. 2023, 47(7): 935-939. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.025

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  超级电容是储能系统中常用的储能元件,为了解决在对其使用寿命预测时,影响因子考虑不全面,预测精度不高的问题,提出基于支持向量机回归算法与改进的长短期记忆网络算法(Mogrifier LSTM-SVR)相结合的超级电容的使用寿命预测模型。通过引入温度、电压和电流三种超级电容寿命影响因子,建立更贴近实际的超级电容寿命模型,选取剩余容量作为特征参数。构建Mogrifier LSTM网络,在传统的LSTM中增加Mogrifier门机制,并利用支持向量机回归(SVR)对Mogrifier LSTM网络预测误差回归预测,修正误差。通过仿真实验和模型的预测结果对比分析表明,Mogrifier LSTM-SVR对超级电容寿命预测的准确性更高,误差波动量级更小。
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  基于扩展卡尔曼滤波的超级电容容值测量

  潘浩, 尹相辉, 伦秀春, 高翔, 龚学余

  电源技术. 2023, 47(7): 940-944. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.026

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  超级电容作为目前大容量储能装置,有着容量大、内阻小、功率密度高等特点,其容值和等效内阻值是决定超级电容寿命的两个重要因素,也是目前研究的重要内容。通过研究交流注入法测量超级电容容值和等效内阻值发现,频谱分析中相频特性对于干扰非常敏感,在一定噪声干扰下,所测得的阻抗角有较大的误差,使得容值计算偏差较大。针对该点,通过扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)对结果进行预测和修正,仿真实验结果表明,容值计算相对误差由原来的±3.056%下降到±1.744%。
研究与设计:物理电源
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  关于平流层飞艇能源系统的可靠性分析

  宋建青, 周晋成, 王海政, 杨孟凯

  电源技术. 2023, 47(7): 945-947. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.027

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  为提高平流层飞艇能源系统的可靠性,对分布式拓扑与集中式拓扑进行对比。通过对比,找到了提高平流层飞艇能源系统可靠性的基本解决方案。结合多种因素,尤其是基于平流层飞艇的长航时飞行目标,分布式的拓扑结构具有更高的可靠性,对于实际工程中提高能源系统的可靠性具有重要指导意义。
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  ODR反射器结构对InGaAs电池性能增益的研究

  刘丽蕊, 李晓云, 郭宏亮, 姚立勇

  电源技术. 2023, 47(7): 948-951. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.028

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  光谱匹配更良好的反向三结InGaP/GaAs/InGaAs太阳电池是进一步提高空间用太阳电池性能的重要技术方案。然而,整个电池的性能受InGaAs子电池弱的抗辐射性能影响,制约其空间应用。基区减薄是提高电池抗辐照性能的主要手段,然而会带来电流不足的问题。通过在基区减薄的InGaAs电池底部引入全方位反射器(omni-directional reflector, ODR)结构,在提高其抗辐射性能的同时保证了其电流密度。通过光照I-V测试及外量子效率(EQE)测试,发现ODR结构的引入可增加载流子收集率提高短路电流密度。通过光照I-V测试及暗态I-V测试,发现ODR结构的引入降低了复合电流,并提高了开路电压。结合理论分析,载流子收集率的增益以及复合电流的降低有利于提高填充因子。最终,ODR背反射结构有效提高了基区减薄InGaAs电池的性能。
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  一种适用于空间太阳电池的MPPT限压控制技术

  韩娜, 鲁伟, 张泰峰, 宋涛

  电源技术. 2023, 47(7): 952-956. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.029

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  峰值功率跟踪器(MPPT)的特点是在低温条件下和寿命初期,使太阳电池输出最大功率。太阳电池出影后电压较高,增加了电源控制器(PCU)的电压应力,PCU可靠性降低。采用增加MPPT基准限制电路,针对低温太阳电池电压较高的现象,提出了限制太阳电池最高输出电压的控制方法,以此提高可靠性。分析了MPPT电路的控制方法,给出了满足能源平衡时太阳电池电压的工作范围,得到了MPPT基准限制电压,从而降低了电压应力,放宽了参数设计的约束条件,由此简化了PCU设计,提高了可靠性。通过计算、仿真和实验验证了理论分析的正确性。
研究与设计:系统技术
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  一种APWM结合PFM降频的CLLC谐振变换器软启动策略

  陈兆岭, 黄博, 娄金山, 葛绍志

  电源技术. 2023, 47(7): 957-960. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.07.030

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  为减小CLLC谐振变换器在启动阶段的谐振冲击电流,提出一种不对称脉冲宽度调制(APWM)和脉冲频率调制(PFM)降频相结合的CLLC谐振变换器软启动策略。该策略由半桥APWM、全桥APWM和PFM降频等三个阶段组成。在半桥APWM阶段,开关管S1逐步增大占空比但保持最大开关频率;在全桥APWM阶段,开关管S4逐步减小占空比但保持最大开关频率;在PFM降频阶段,各个开关管固定占空比但逐步降低开关频率至谐振频率。在CLLC谐振变换器原理样机上验证了所提方案的可行性,同时与现有的软启动方案进行对比分析,仿真和实验结果表明,所提出的软启动策略能进一步减小启动阶段谐振电流。