2023年, 第47卷, 第8期　
刊出日期：2023-08-20

  

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本刊特约
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  V₃O₇·n H₂O纳米带高倍率储钠性能与机制研究

  曹陶定, 徐嘉伟, 黄海舰, 张卫新

  电源技术. 2023, 47(8): 963-969. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.001

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  通过水热法成功制备出具有大层间距的层状钒基氧化物V₃O₇·n H₂O,其结构中层间H⁺与Na⁺间具有较弱的相互作用力,有利于载流子的快速固态传导。通过非原位X射线衍射与扫描电镜研究了V₃O₇·n H₂O的生长机理。将其应用于钠离子电池负极时,该材料展现出优异的电化学性能：在2 A/g的电流密度下循环1 000次后放电比容量仍可达129 mAh/g,容量保持率为94%。同时,通过非原位表征发现,V₃O₇·n H₂O在循环中展现出的比容量上升现象与其结构相变有关。该研究结果为高倍率钒基储钠负极材料的研发提供了思路。
行业评论
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  恩捷股份—赋能你的未来——访上海恩捷新材料科技有限公司 首席科学家吴惠康博士

  李静

  电源技术. 2023, 47(8): 970-972.

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综述
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  高镍材料优化改性方法的研究进展

  曹家瑜, 李杨, 刘兴江

  电源技术. 2023, 47(8): 973-978. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.002

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  随着社会的快速发展,电子产品对化学电源的能量密度要求不断提高。高镍材料因其极高的能量密度而被广泛研究和应用。因为高镍材料的不稳定性和表面活性,所以需优化改性使其充分发挥高比能量的特性,构筑纳米包覆层和元素替代是优化高镍材料的主要方法。将系统回顾近几年较为出色的优化改性方案,并尝试从生产方法、原料成本和改性结果等角度分析,评估将这些方案产业化的可行性。文章认为元素替代和包覆相结合的双重优化方案能高效改良高镍材料的内、外部结构,提高其电化学性能,是未来材料改性的主要研究方向。
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  锂离子电池生物碳负极材料的制备及应用进展

  李镕臣, 顾佳俊

  电源技术. 2023, 47(8): 979-983. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.003

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  负极材料对于锂离子电池的电化学性能至关重要。近年来,生物碳由于高丰度、可再生、低成本和高孔隙率等特性,作为锂离子电池负极材料被广泛研究。首先阐述了生物碳的形成机理,然后总结了生物碳材料的制备方法并讨论了生物碳负极材料电化学性能的影响因素。在此基础上对生物碳及其复合材料在锂离子电池负极材料领域的研究进展进行综述。
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  质子交换膜燃料电池剩余使用寿命预测研究进展

  任圆圆, 许亮, 蔡远利

  电源技术. 2023, 47(8): 984-988. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.004

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  随着碳排放带来的环境问题日益突出,绿色低碳的氢燃料电池成为人们共同关注和研究的热点。在应用中,为了促进燃料电池长时间的安全可靠运行,需要对燃料电池的使用寿命问题进行研究。首先分析和总结了质子交换膜燃料电池性能退化机制、以及性能缓解方法的研究现状,然后对现有的燃料电池寿命预测方法进行了综述。从基于模型、基于数据及混合的三类方法,探讨了各种主流方法的特点、适用性效果等问题,为氢燃料电池使用寿命的相关研究提供一定参考。
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  铅酸蓄电池正极板栅腐蚀与防护研究进展

  欧阳裕, 韩联欢, 熊建文, 石杰, 詹东平

  电源技术. 2023, 47(8): 989-992. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.005

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  铅酸蓄电池以技术成熟、成本低、安全可靠和材料回收率高等优势,广泛应用于电网储能、电信通讯、交通运输等领域。然而,铅酸蓄电池正极板栅的腐蚀问题,严重制约了其服役寿命。针对正极板栅腐蚀这一行业共性问题,讨论了正极板栅腐蚀机理,并从合金添加剂、导电涂层、电解液添加剂等方面,总结了近年来提升正极板栅耐腐蚀性能的研究进展,为发展高性能铅酸蓄电池技术提供改良思路,并展望了未来研发所面临的关键问题和攻关方向。
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  镁离子电池电解液研究进展

  张易航, 吴斌

  电源技术. 2023, 47(8): 993-996. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.006

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  综述了镁离子电池当前的主要技术要求、液态电解质(无机盐电解质/格氏试剂/硼基电解质/有机卤铝酸镁基电解质)、固态电解质(无机固态电解质/聚合物固态电解质),并对其未来发展进行展望,旨在为镁离子电池电解液的研究工作提供一定的参考和借鉴作用。
研究与设计·化学电源
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  废旧锂电池有价金属的有机酸浸出动力学研究

  杨希峰, 何京恩, 法芸, 仇汝臣

  电源技术. 2023, 47(8): 997-1001. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.007

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  废旧锂电池中正极材料的湿法浸出是其有价金属回收的关键步骤之一。将废旧镍钴锰酸锂电池放电、手动拆解、煅烧得到正极粉末,研究了柠檬酸、酒石酸、抗坏血酸三种混合有机酸浸出正极材料有价金属的最佳条件：柠檬酸浓度0.8 mol/L、酒石酸浓度0.2 mol/L、抗坏血酸浓度0.3 mol/L,固液比20 g/L、搅拌速率600 r/min、反应温度70 ℃、反应时间120 min。在此条件下,有价金属的浸出率分别为Li：97.7%、Co：95.6%、Ni：94.6%、Mn：92.6%。用未反应收缩核模型对有机酸浸出反应进行了动力学分析,锂、钴、镍、锰的浸出反应活化能分别为30.55、46.92、42.67、49.98 kJ/mol。
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  一种制备锂电池用LiFePO₄的方法

  李加勇, 白志鹏, 郑清清

  电源技术. 2023, 47(8): 1002-1005. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.008

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  提出一种用磷酸铁制备LiFePO₄/C的方法,XRD、TEM、ICP结果表明所制材料为内部掺镁表面覆碳的橄榄石结构LiFePO₄,其在0.1 C、1 C、2 C、3 C下的放电比容量可达154.5、136.9、125.1和112.8 mAh/g,1 C、50次循环后容量无明显衰减,2 C、100次循环后容量保持率98.6%。
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  利用层状双氢氧化物涂层增强富镍正极材料的循环稳定性

  赵占, 张禛, 董增波, 王雅倩, 杨云杰

  电源技术. 2023, 47(8): 1006-1009. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.009

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  富镍层状氧化物LiNi_xCo_yMn_zO₂(0.6≤x<1)是用于生产高能量密度和高工作电压电池的有前途的锂离子电池正极材料,但其较差的循环性能严重限制了其商业应用。将具有二维层状结构的Ni-Al层状双氢氧化物(NiAl-LDH)作为涂层材料,通过简单的液相包覆工艺将NiAl-LDH涂覆于LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂上,以显著提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的结构稳定性和电化学性能。NiAl-LDH涂层的Al³⁺在高温烧结过程中向内扩散,在材料的二次粒子表面形成均匀的保护层,其可以抑制电解液对正极材料的侵蚀。Al³⁺迁移到过渡金属层,减少了锂/镍的混合,从而增强了材料的结构稳定性。改性材料在1 C电流密度下循环200次后容量保持率从原始材料的70.8%提高到80.5%。所提出的表面工程策略对于富镍三元正极材料的电化学改进改性提供了新的策略。
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  掺杂对混合锰源合成锰酸锂正极材料的影响

  王正伟, 李娜, 朱华君, 王永琛

  电源技术. 2023, 47(8): 1010-1013. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.010

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  以电解二氧化锰及自带掺杂元素的四氧化三锰为混合锰源,采用高温固相法合成锰酸锂材料,通过XRD、SEM和扣电测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。研究发现,此方法合成的单晶锰酸锂材料,形貌呈类球型,(111)面面积较小,能有效抑制锰溶解的发生。通过掺杂改性,更好地稳定了材料晶体结构,有效抑制了Jahn-Teller畸变,从而得到电化学性能优异的单晶锰酸锂材料。当掺杂质量分数为0.5% LiF、0.1%Al₂O₃时,0.1 C首次放电比容量为106.11 mAh/g,首次效率可达98.07%,常温1 C循环200次容量保持率为95.94%。
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  基于高镍NCA811正极的21700锂离子电池在某装备上的应用研究

  王淼, 王晓丹

  电源技术. 2023, 47(8): 1014-1019. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.011

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  武器装备对储能电源的需求越来越向着更高比能量、极端温度条件、高抗力学等苛刻的应用要求发展。采用基于高镍NCA体系且已商业化应用的圆柱形21700锂离子电池作为对象,针对具体的实际应用工况,研究了单体电池及电池模组在某装备上应用的可能性。实验结果表明,圆柱形21700锂离子电池在电性能、极端温度条件、抗力学性能及安全性上均满足应用指标要求,可以用作该装备的储能电源。
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  氮钯共掺杂生物碳量子点的制备及电化学特征

  冉诗婉, 李忠勇, 文旭东, 刘应科, 周进康

  电源技术. 2023, 47(8): 1020-1023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.012

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  以八月瓜果皮为碳源,经炭化、酸处理获得了碳量子点(CQDs),以硝酸铵为氮源、四氯钯酸铵为钯来源,采用水热法制备了氮钯共掺杂碳量子点(Pb/N@CQDs)。利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其结构、形貌进行了表征。考察了氮钯掺杂碳量子点修饰电极的电化学特征。结果表明,氮钯共掺杂碳量子点Pb/N@CQDs修饰电极具有较好的电催化还原峰、表现出较强的还原能力。
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  Li₅FeO₄的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

  王丽, 张帅, 赵海菁, 唐其伟

  电源技术. 2023, 47(8): 1024-1027. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.013

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  以Fe₂O₃和Li₂O为原料,采用高温固相法制备了Li₅FeO₄材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li₅FeO₄首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的 Li₅FeO₄时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li₅FeO₄的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10% Li₅FeO₄的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。
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  材料对锂离子电池低温性能影响研究

  赵俊丽, 李保鹏, 蔡洪波

  电源技术. 2023, 47(8): 1028-1032. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.014

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  锂离子电池在-40 ℃以下使用时能量和功率迅速下降,主要是由于电解质电导率下降、锂离子在固体电解质界面(SEI)膜上动力学性能差,以及锂离子在电极表面层和电极本体的扩散差^[1]。主要从锂离子电池的材料角度出发,重点研究了正负极活性物质粒径、电解液对磷酸铁锂电池低温性能的影响。结果表明正负极活性物质粒径越小,锂离子电池低温性能越好,间接证明了锂离子在电极表面层和电极本体的扩散是影响锂离子电池低温性能最主要的原因,尤其是锂离子在正极上的扩散对低温放电性能起主导性作用。
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  电动飞行器用电池SOC估计算法多指标量化研究

  张丹红, 王榘, 呼文韬, 孙国瑞

  电源技术. 2023, 47(8): 1033-1039. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.015

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  电动飞行器用储能电池系统具有比能量高、老化速率快、电磁环境复杂等特点,存在荷电状态(SOC)估计不准、可用能量受限、算法鲁棒性降低等问题。提出一种SOC估计算法多指标量化分析方法,基于分析算法实时性、工况适应性、噪声鲁棒性、估算精准性四个性能6个指标,综合评估多个SOC估计算法在储能电池系统中的应用潜力。结果表明：SMO观测器具有较好的估计精度和实时性;EKF、UKF、HIF具有相似的估算精准性和算法收敛速度,HIF算法具有更强的抗噪声鲁棒性。
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  不同荷电状态三元锂离子电池热失控动力学研究

  孙建丹, 汪红辉, 储德韧, 许铤, 商照聪

  电源技术. 2023, 47(8): 1040-1045. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.016

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  荷电状态(SOC)作为锂电池运输安全的重要指标之一,研究其对锂电池热失控行为的影响至关重要。采用加速量热仪(ARC)对不同SOC的商用18650三元锂电池进行热失控研究。通过对电池热失控过程进行阶段划分,分别研究了其动力学行为。采用X射线衍射技术(XRD)分析了热失控前后电池正极材料的结构演变。结果表明,当电池SOC≥30%的情况下都存在发生热失控的风险。随着SOC的增加,电池在热失控前的绝热温升段时间间隔逐渐减小;同时在热失控阶段前期,电池内部反应的表观活化能随着SOC的增加而减小,说明高SOC电池热安全性明显降低。XRD分析结果表明,SOC≥30%的锂电池在热失控过程中其正极材料都发生了显著分解。通过分析锂电池热失控链式反应及其与SOC的关系,表明限制锂电池的荷电状态(SOC)对于抑制其潜在的热失控风险非常关键,也是保障其运输安全的有效手段之一。
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  液、气灭火剂作用下磷酸铁锂储能电池热失控降温研究

  张宏

  电源技术. 2023, 47(8): 1046-1049. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.017

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  围绕磷酸铁锂储能电池包热失控后降温为研究重点,分别使用氮气、七氟丙烷、全氟己酮、细水雾等灭火介质开展降温效果研究。结果表明各灭火剂的降温效果依次为：细水雾>全氟己酮>七氟丙烷>氮气,降温速率分别为0.24、0.15、0.05、0.07 ℃/min,氮气降温速率与空白对照组一致,可认为无降温效果;此外,实验发现在灭火剂一次完全喷放工况下,降温效果仅维持20 min左右,若需进一步发挥灭火剂降温效果,需多次开启灭火剂降温。
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  基于SSA-BP改进EKF算法的锂电池SOC估算

  张淞, 周永军, 蒋淑霞, 梁杨

  电源技术. 2023, 47(8): 1050-1054. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.018

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  针对EKF算法与BP神经网络的缺陷,搭建一阶RC等效电池模型模拟锂电池的实际动态特性,提出在模型基础上利用麻雀搜索算法优化BP神经网络的初始权值与阈值,离线训练优化后的BP神经网络可在线补偿EKF算法估计出的SOC,得到SOC最佳估计值。根据实验数据在MATLAB/Simulink中搭建仿真模块验证算法精度。结果表明提出的算法具有优于EKF算法和BP-EKF算法的准确性与收敛性,可有效提高锂电池SOC估算精度,具有一定的实际应用价值。
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  锂离子电池组温度传感器分布设计方法研究

  裴磊, 施以恒, 王天鸶, 吴宝坤

  电源技术. 2023, 47(8): 1055-1059. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.019

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  锂离子电池组的热监控对电动汽车的安全性至关重要,然而现有的传感器分布方式只能以点测量值代表单体电池的温度,忽略了电池本身的发热不均匀性,更无法做到对电池包整体热场的还原。为此,通过建立不同温度采集点数据集与整体热场数据集之间的多个神经网络,结合其各自相关系数的对比分析,实现对其中最优安置方案的确定,最终完成了有限传感器条件下的电池组热场的可靠还原。在具体实施过程中,针对21700型锂离子电池组建立了集总参数热模型,使用有限元分析方法得到电池组划分网格后各点位置-温度信息的数据集,选择BP神经网络对数据集进行训练和测试。结果表明,沿单体电池各自温度梯度下降方向的布置方式能够得到更好的预测精度;在电池组温度传感器布置方案中比对得到最优解,其预测温度与仿真温度的相关系数达到0.999 86。以上结果为热失控预警和进一步的热管理操作提供可靠的数据支撑。
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  新能源动力电池包模态分析及优化设计

  秦玉英, 曹俊杰

  电源技术. 2023, 47(8): 1060-1063. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.020

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  为了预测新能源动力电池包的动态特性,使得电池包固有频率避开外界激励频率,建立动力电池包的有限元模型,进行模态分析和形貌优化,改善薄弱位置连接可显著提高整体模态,并在优化、计算后,运用静力学分析做进一步的合理性验证。结果表明：动力电池包质量在减重的情况下,一阶模态由最初版的11.07 Hz提升到30.5 Hz,整体模态由33.3 Hz提升到了44.1 Hz,可有效减少共振的发生。
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  某动力电池包箱体结构安全性分析及优化

  乔红娇, 戴道成, 涂家富, 张军

  电源技术. 2023, 47(8): 1064-1068. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.021

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  基于有限元分析软件,对设计的某款动力电池系统进行模态分析、惯性力分析和随机振动及试验验证,分析结果表明其X方向随机振动的箱体最大应力大于其评判标准,且通过试验验证在箱体挂耳连接并靠近挂耳位置出现了箱体开裂的现象,说明设计不满足要求。根据仿真和试验结果对电池箱体局部结构进行优化,并对优化后的电池箱体再次进行仿真分析,分析结果表明优化后的电池箱体结构安全性和可靠性都满足设计要求。该结果不但验证了仿真分析的准确性和优化方案的可行性,也为后续对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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  基于Kriging模型的固体氧化物燃料电池建模研究

  滕浩文, 揭豪, 廖家伟, 洪伟荣

  电源技术. 2023, 47(8): 1069-1074. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.022

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  Kriging模型具有良好的函数逼近能力,能同时给出预测值和误差估计。引入Kriging模型建立固体氧化物燃料电池(SOFC)代理模型,可在准确预测电池性能的同时降低在线计算成本。为构建SOFC变工况操作下的数据集,建立了三维多物理场仿真模型,数值模拟结果与实验数据吻合。利用随机采样和数值模拟生成样本空间,比较了七种采用不同相关函数的Kriging模型,分析了样本数量对模型准确性的影响以及小样本情况下模型的鲁棒性。结果表明,采用高斯相关函数的Kriging模型在SOFC性能预测方面具有较为优越的综合表现,并给出了平衡计算精度和时间成本的样本数量参考值,具有一定实用价值。
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  功能化石墨烯载钯纳米花的制备及电催化甲酸氧化

  罗明洪

  电源技术. 2023, 47(8): 1075-1078. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.023

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  通过溶液法合成了β-环糊精功能化的石墨烯(β-CD-rGO),以其为载体,利用电化学还原法制备了β-环糊精功能化石墨烯载Pd纳米花复合材料(Pd/β-CD-rGO)。运用X射线粉末衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱等对复合材料的组成、结构、形态进行表征,结果表明：实验成功制备了β-环糊精功能化石墨烯载Pd催化剂,且β-环糊精功能化的石墨稀改变了Pd纳米粒子的形貌。运用电化学方法考察了β-环糊精功能化石墨烯对Pd纳米粒子电催化性能的影响。结果表明,相对于Pd催化剂,β-环糊精功能化石墨烯载Pd催化剂表现出更高的催化活性和稳定性,前者归因于Pd的花状形貌,后者是由于β-环糊精功能化石墨烯与Pd纳米花之间的相互作用,减缓了Pd的迁移。
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  锌-空电池防水透气扩散层结构优化研究

  林德坚, 金虹, 周来宏, 方向, 蓝亮

  电源技术. 2023, 47(8): 1079-1081. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.024

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  作为未来有望大量使用的环境友好的新型二次电池,锌-空电池受到越来越广泛的关注。气体扩散层作为阴极氧气通道,其性能不仅影响氧气的供应效果,甚至影响整个电池的性能。通过优化防水扩散层结构,分析防水扩散层厚度对电池性能的影响。利用电化学工作站对电池进行综合性能测试,研究结果表明,采用自制电极组装的锌-空电池,其开路电压基本稳定在1.48 V左右,当防水透气扩散层厚度为0.25 mm时,电池的综合性能最优,在电流密度为227 mA/cm²,可以获得最大功率密度,达到137 mW/cm²。
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  电解液对不同结构氟化碳材料性能的影响

  张红梅, 徐志涛, 王京亮, 王庆杰, 石斌

  电源技术. 2023, 47(8): 1082-1086. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.025

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  分别使用两种结构不同的氟化碳材料(CF_x-A、CF_x-B),电解液LiPF₆、LiBF₄以及锂带制备5 Ah的18650型圆柱电池,利用XRD、SEM、EDS等测试技术对材料的形貌结构进行表征分析,并对电池进行恒功率恒流放电测试,研究了不同的电解液、氟化碳材料、环境温度和高温贮存时长对电池电化学性能的影响。试验结果表明,LiBF₄与氟化碳材料的匹配协同效果较好,但LiBF₄性能的发挥受温度影响较大,环境温度从50 ℃下降到-20 ℃时,比容量下降约25%~35%。相较于CF_x-A,CF_x-B的层间距和比表面积较大,Li/CF_x-B电池具有更高的放电电压,较好的倍率性能,但容量偏低;而Li/CF_x-A电池的放电平台更平稳、容量更高、高温贮存性能更好,但倍率性能较差。
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  一种热电片新型组串式供电模式的提出及仿真分析研究

  程昊, 胡申华, 王涛, 罗予泽

  电源技术. 2023, 47(8): 1087-1091. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.026

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  为解决不同温差下热电片串、并联发电会造成功率损失这一问题,提出了一种新型的热电系统供电模式,其采用MPPT、DC-DC变换及储能单元构建。通过对所建立的仿真模型进行对比分析得出：在三组热电系统小温差的情况下,提出的系统相较于并联和串联能提高9.3%和40.0%的能量利用率,大温差为3.0%和30.9%。该供电模式为更高效利用废热提供了理论指导。
研究与设计·物理电源
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  空间用高效激光电池研究

  张无迪, 倪旺, 王赫, 高鹏

  电源技术. 2023, 47(8): 1092-1094. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.027

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  激光电池在空间无线能量传输领域有很大的应用前景,适合在空间无线传输中,作为能量接收器或信号接收器使用。根据空间应用场景,研制了针对808 nm波段激光的纵向串联2结薄膜激光电池。单体激光电池开路电压达到2.29 V,光电转换效率最高可达52%,电池面密度为0.03 g/cm²。为进一步提升技术成熟度,满足空间实际应用,设计了内级联结构的下一代高效激光电池。该激光电池采用半导体异质集成工艺的金属图形键合技术,为横向纵向混合串联8结结构,预计单体激光电池开路电压超过8 V,光电转换效率突破55%。
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  基于简化PSO算法和扰动观察法的光伏MPPT控制

  王红艳, 胡冠中, 方如举

  电源技术. 2023, 47(8): 1095-1098. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.028

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  局部阴影遮挡使光伏阵列输出功率的极大值点个数增加,常用的最大功率点跟踪(MPPT)算法对阴影环境的适应性比较差,提出一种复合MPPT控制算法。算法将简化的自适应粒子群优化(PSO)算法和扰动观察法有机融合,充分利用粒子群优化算法的全局搜索优势和扰动观察法的局部搜索优势,单一极值点范围内跟踪时采用扰动观察法,多个极值点范围内跟踪时采用简化的自适应PSO算。根据光伏MPPT控制的特点对基本PSO算法进行了简化改进,去除基本PSO算法中的随机参数,并对其他参数进行自适应调整。在MATLAB/Simulink环境下的仿真结果表明,不同光照情况下所提出的算法表现出更快的跟踪速度和更高的准确性。
研究与设计·系统技术
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  考虑SOC均衡的直流微网储能系统控制策略研究

  张汀, 雷勇, 王小昔

  电源技术. 2023, 47(8): 1099-1104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.08.029

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  在直流微电网中分布式储能系统起着稳定母线电压、维持系统功率平衡的关键作用。针对多个储能单元中荷电状态(SOC)不同会造成过充或者过放,从而影响系统稳定性的问题,提出一种改进SOC均衡下垂控制策略。首先,将储能装置的下垂系数与SOC嵌套反正切函数联系,充分利用反正切函数和幂函数的优点。其次引入变加速因子,在SOC差异较小时进一步加快均衡速度。同时,为了解决均衡过程中引起的母线电压偏差问题,在上述改进控制策略基础上增加二次电压补偿环节,使用一致性电压均衡器减少母线电压的波动。最后搭建了直流微网储能系统的仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可以动态实现SOC快速均衡,并有效维持了微网内功率平衡和母线电压稳定。