2024年, 第48卷, 第5期　
刊出日期：2024-05-20

  

• 全选
  |

本刊特约
• Select
  聚合物人工固体电解质界面层的研究进展

  宋芊颖, 胡桔溏, 唐一帆, 娜仁托雅, 喻颖枝, 旷桂超, 陈立宝

  电源技术. 2024, 48(5): 757-766. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  锂金属负极因具有极高的比容量(3 860 mAh/g)和低电化学电势(–3.04 V),成为可充电电池领域的研究热点。然而,锂金属的不稳定性会促使枝晶形成,在充放电过程中发生不可控的界面反应,导致生成的固体电解质界面(solid electrolyte interphase, SEI)层不稳定,进而影响电池循环寿命。通过锂金属负极表面引入聚合物人工SEI (ASEI),改善机械性能和电化学性能,从而制备长循环寿命和高能量密度的锂金属电池(LMBs)。聚合物具有灵活度高及结构可设计等特点,是人工SEI的理想材料。概述了人工SEI的性质及作用,根据聚合物官能团类型和所起作用,系统总结了聚合物人工SEI的研究进展,并对未来的研究方向和发展前景作出展望。
行业评论
• Select
  锂离子电池前沿技术

  赵子寿, 王家钧, 付甜甜

  电源技术. 2024, 48(5): 767-770.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
综述
• Select
  锂离子电池热失控早期特征及预警方法综述

  曹志成, 管敏渊, 楼平, 沈建良, 张炜鑫, 曹元成

  电源技术. 2024, 48(5): 771-780. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  锂电池的使用在工业化进程中的重要性不言而喻。热失控故障预警技术对储能系统的安全至关重要。以储能系统背景下锂离子电池热失控为出发点,介绍了基于电池温度、气体、内阻、电压特征以及基于多维信号的机器学习预警方法,对上述锂离子电池热失控预警方法在储能系统中的应用进行了总结,对应用于储能系统的锂离子电池热失控预警方法的发展前景进行了展望并提出了建议。
• Select
  钾离子电池碳基负极材料研究进展

  岳丽娜, 杨天芮, 何义川, 张轩瑞, 朱桃花

  电源技术. 2024, 48(5): 781-791. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着锂电池的大范围应用,锂资源匮乏及其价格升高逐渐成为一个全球性的问题。钾离子电池以其原料储量丰富的优点,有望成为锂离子电池的替代品。各类钾电池负极材料中,碳基材料价格低廉,并且有着特殊的多孔结构、良好的导电性以及稳定的电极特性。从软碳、硬碳、石墨三方面综述了近年来国内外钾电池碳基负极材料的相关研究,分析总结了材料改性方法和材料的比容量、循环性能、倍率性能及其影响因素,展望了钾电池碳基负极材料在实现高可逆容量、长循环稳定性等方面的发展方向。
• Select
  钠离子电池过渡金属氧化物正极材料研究进展

  高士元, 张树祥, 薛胜凡, 张波, 董捷, 王金梅, 蔡运功, 韩婷婷, 钱门祥, 杜飞

  电源技术. 2024, 48(5): 792-805. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  近年来,钠离子电池(SIBs)由于资源丰富、价格低廉等特点,逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率,成为制约储钠材料发展的主要因素,而发展高性能的嵌钠正极材料是提高钠离子电池比能量和推进其应用的关键。围绕近几年氧化物类嵌钠正极材料体系方面的研究工作,综述了SIBs中过渡金属氧化物正极材料近十年的研究进展,并探讨过渡金属氧化物正极材料的结构和提高电化学性能的关系,分析了提高正极材料可逆容量、电压、结构稳定性的可能途径,为SIBs电极材料的发展提供参考。
• Select
  国外空间太阳电池阵先进制造技术综述

  姜钊, 吕伟, 林君毅, 张琦, 刘汉英

  电源技术. 2024, 48(5): 806-811. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为达到经济、科学、军事等领域的深层次发展,近年来,世界先进航天强国在卫星系统建设方面纷纷展开竞争。空间太阳电池阵作为卫星唯一在轨能量来源,以SpaceX为代表的众多公司均对其需求量呈现井喷式增长,在运用机器人、先进检测技术之外,国外空间太阳电池阵研制厂商也在通过大数据采集应用、数字孪生等先进辅助制造技术进行太阳电池阵智能化研制模式升级,以满足卫星整体批量化发射要求。
• Select
  铁铬液流电池专利技术分析

  崔海星, 马莉

  电源技术. 2024, 48(5): 812-817. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  从专利角度梳理了铁铬液流电池专利申请趋势、技术输出国和目标市场分布、主要申请人、发明人、技术改进热点分布以及关键材料研究进展。结果表明,近年来全球铁铬液流电池相关专利申请量保持稳定增长,中国申请量近五年增长迅速。中国、日本和美国是主要的专利技术输出国和目标市场,全球主要申请人、近五年活跃申请人和发明人也主要集中在上述国家,其中住友电气株式会社和中国科学院大连化学物理研究所相关专利申请量最大。电极材料、电解液和离子交换膜这些关键材料是技术改进的热点。电极材料方面,主要改进技术手段包括碳基材料的优选,对碳基材料采用氧化法、表面催化剂法进行表面修饰改性,或者开发新型电极材料;电解液方面,主要通过电解液体系的优化,在电解液中加入添加剂,或者将铬离子与络合剂形成络合物进行技术改进;离子交换膜的改进,则主要通过特定结构树脂的选择,在树脂中加入添加剂,采用多层复合结构膜或者优化制备方法实现。
• Select
  海水电解制氢研究进展

  路文龙, 张帅, 吴亮

  电源技术. 2024, 48(5): 818-828. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着清洁能源的深度发展和电解水制氢技术的革新,海水电解制氢成为了研究热点之一。海洋作为地球上水资源最丰富的区域,从电解水角度考虑是实现大规模电解水制氢的绝佳选择。但是海水中的物质组成丰富,以现有电解水技术进行海水制氢仍无法规模化应用。综述了海水直接电解制氢的总体进展,对电解海水反应涉及的析氢、析氧半反应的机制进行了详细阐述,对电解海水用关键催化剂的研究进展进行了概括和分析,对该领域存在的挑战和技术进展进行了总结和展望。海水直接制氢技术从实验室走向工业化依然面临着很大挑战,其未来发展仍需要经过大量的理论研究和实际测试。
研究与设计：化学电源
• Select
  外载对球形颗粒电极锂化过程的扩散影响

  冯超, 张锴, 郑百林

  电源技术. 2024, 48(5): 829-834. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  锂离子电池在使用过程中不可避免地受到外部机械载荷的作用,而这种载荷会对电池产生重要影响。基于小变形和线弹性等理论建立了在外部机械载荷作用下的球形颗粒电极锂化过程的力化耦合模型。计算结果表明,随着扩散持续,外部应力梯度对扩散过程的影响逐渐增大,稳态时球心处锂离子浓度低于球表面处浓度。正应力梯度对离子的扩散具有抑制作用。而对于复杂形式的外载,稳态时锂离子浓度沿径向呈现非线性不均匀分布状态。
• Select
  基于弛豫时间归一化参数的锂离子电池析锂量检测方法

  王建, 王杰, 王天鸶, 栗欢欢

  电源技术. 2024, 48(5): 835-842. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  析锂作为锂离子电池使用的主要安全隐患之一,不仅会造成电池的寿命极速衰减,还可能引发燃烧、爆炸等灾难性后果。随着近年来快充技术的发展,对于锂离子电池析锂情况的诊断需求愈发迫切。针对现有定量方法诊断精度严重受制于测试温度的问题,提出了一种基于弛豫时间归一化表征的改进电压释放法。从理论上分析了“析锂量与温度”因素组合对电池电压释放行为的影响规律。在此基础上,将释放阶段弛豫电压差分曲线峰值处所对应时间,与完全释放时间作比,得到“弛豫时间归一化参数”这一温度脱敏的析锂量诊断无量纲特征参数。分别利用多物理模型仿真与实验测试,验证了新方法诊断的准确性与温度适应性。
• Select
  不同比例CeO₂包覆LNMO材料的电化学性能研究

  董怡辰, 王振波

  电源技术. 2024, 48(5): 843-849. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用pH调控辅助共沉淀法制备LiNi_0.5Mn_1.5O₄ (LNMO)正极材料,扫描电子显微镜(SEM)物理表征显示材料呈团聚球状颗粒形态。不同比例的CeO₂对LNMO正极材料包覆并优化其电化学性能,通过物理测试表征CeO₂-LNMO材料的结构及形貌,通过循环、倍率、伏安及阻抗等测试对CeO₂-LNMO材料进行电化学性能分析,研究得到：CeO₂包覆量为2%(质量分数)的CeO₂-LNMO材料表现出最优的电化学性能,5 C、10 C大倍率首次放电比容量为108.8和97.6 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率为92.5%。CeO₂包覆可增强LNMO材料的导电性,提升材料的界面稳定性,从而使LNMO正极材料的电化学性能得到优化。
• Select
  团聚和单晶型NCM811正极材料应用基础研究

  于鹏, 刘亚飞, 陈彦彬, 景燕

  电源技术. 2024, 48(5): 850-856. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对比研究了以团聚型、单晶型以及团聚掺混单晶型LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)高镍正极材料制作软包锂电池的加工性能和电化学性能。研究表明：团聚掺混单晶型NCM811因大小颗粒相互匹配具有较好的辊压加工性能;团聚型NCM811具有最高的容量发挥和最低的阻抗,单晶型NCM811具有最优异的高温存储性能和循环性能,团聚掺混单晶型NCM811具有更均衡的电化学性能。为NCM811应用提供了实验依据,有助于推动材料的进一步应用。
• Select
  EC、PC溶剂在石墨表面反应的第一性原理研究

  丁爽, 刘恋, 周江

  电源技术. 2024, 48(5): 857-861. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于第一性原理利用密度泛函理论对溶剂EC、PC和EMC的电子性质及其与石墨负极的反应进行了理论计算。相较于EC和EMC溶剂,PC具有更小的带隙,最容易发生电子跃迁进而发生氧化还原反应。EC和EMC溶剂分子嵌入石墨层中仅仅扩大了石墨的层间距,而PC嵌入后与石墨发生了反应,破坏了石墨结构。随着充电程度的增加,PC与石墨的反应能减小,石墨结构更容易被破坏。比较了锂离子和钠离子的溶剂化能和嵌入石墨的反应能。计算结果显示：电解液中的杂质钠离子具有更小的去溶剂化能,在石墨负极表面与锂离子发生竞争,优先嵌入到石墨中,阻碍锂离子嵌入。
• Select
  界面三维扩散通道与富锂锰基的协同效应研究

  杨书棋

  电源技术. 2024, 48(5): 862-868. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  富锂锰基正极材料具有诸多优点,但是其低锂离子电导率和高扩散势垒严重影响其倍率性能。提出了快离子导体磷酸钛铝锂表面包覆改性策略,分析了富锂锰基正极材料与磷酸钛铝锂包覆层的协同效应。结果表明：在700 ℃煅烧5 h,包覆量为3%(质量分数) Li_1.3Ti_1.7Al_0.3(PO₄)₃的Li-[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂具有最佳的性能,在100次循环后,放电比容量为226.5 mAh/g,保持率为89.7%。其优异的电化学性能可归因于包覆层提供三维锂离子扩散通道,减小了电极-电解液界面迁移阻抗。
• Select
  大颗粒掺铝四氧化三钴的制备条件优化

  夏勇, 祝婷

  电源技术. 2024, 48(5): 869-873. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用液相沉淀-热分解制备出电池级大颗粒掺铝四氧化三钴,考察了液相沉淀过程中钴液流量、反应温度、反应pH值对大颗粒掺铝碳酸钴中间品杂质S含量、振实密度、上清Co含量等的影响;探究了碳酸钴烧结过程预热温度、进料量对大颗粒掺铝四氧化三钴振实密度和开裂情况的影响。结果表明：钴液进料流量2.5 L/h、反应过程温度45 ℃、反应过程pH值7.4的条件为沉淀大颗粒掺铝碳酸钴较优条件;引风风量30 m³/h、碳酸钴进料速度15 kg/h的条件为烧结较优条件。
• Select
  基于电化学阻抗谱的锂离子电池分级安全预警方法

  田爱娜, 潘壮壮, 姜久春, 王鹿军, 常春, 廖力

  电源技术. 2024, 48(5): 874-880. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  电化学阻抗谱(EIS)是一种无创原位检测和无损检测方法,可以反映电池内部不同结构的状态。基于EIS的指标可以作为故障预警的重要和优良指标,解决不及时和误报的问题。根据不同过充阶段的EIS特点,分阶段建立了与之对应的分数阶模型。用固态电解质相间膜电阻(R_SEI)和电荷转移电阻(R_ct)来表示中频段两个电弧随过充的变化。基于与电池内部结构损伤相关的R_SEI和R_ct指标,提出了三级预警方法。同时采用了新电池和循环老化过的软包电池进行了不同倍率的过充实验,验证了该方法的可靠性。
• Select
  基于集成聚类的退役锂电池直接分组

  段双明, 王恩吉, 朱微

  电源技术. 2024, 48(5): 881-887. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对退役电池筛选分组效率低的问题,提出了一种基于加权表决集成聚类算法的退役锂离子电池直接分组方法。提取充电电压片段特征,对特征进行降维,并使用集成聚类算法直接对特征进行分组,实现退役锂离子电池分组。该方法只需要得到部分恒流充电曲线便可实现退役锂离子电池的按容量分组,提高了筛选效率。搭建了磷酸铁锂电池仿真和实验平台,对所提的电池筛选、分组策略进行仿真和实验分析。从退役电池分组容量精度和分组效率的角度验证了所提策略的正确性和有效性。
• Select
  液冷锂电池热管理系统性能与电池热物性特征耦合分析

  马力群, 张涛, 王森, 王保卫

  电源技术. 2024, 48(5): 888-894. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  温度是影响锂离子电池安全性及电化学性能的重要因素。设计高效的电池热管理系统对锂离子电池进行温度控制,是确保电池安全性、提升电化学性能的关键。构建了基于液冷的圆柱形锂离子电池组热管理模型,采用数值模拟的方法分析了冷却工质入口流速、电池冷却面积等系统参数以及电池径向热阻等电池自身参数对系统冷却性能的影响。结果表明：冷却工质流速增大,在提高电池冷却性能的同时也会导致系统压降大幅提高而降低系统经济性;通过增加冷却块数目或者冷却块高度的方式均可以提高电池冷却面积,前者效果更优;在相同冷却面积下,采用高度较小而数量较多的冷却块,能够实现多点冷却,从而提高电池模组温度均匀性;锂离子电池散热性能由电池内部导热热阻主导,提高电池径向热导率能够显著降低电池最高温度并提高其温度均匀性。因此,电池热管理系统的设计,必须综合考虑冷却系统参数、电池热物性参数以及电池运行情况,以确保电池组及热管理系统安全、高效、稳定运行。
• Select
  高温质子交换膜水电解用Nafion/BN复合膜的制备与性能研究

  陈泰朴, 孙树成, 郝金凯, 邵志刚

  电源技术. 2024, 48(5): 895-900. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在研究高温质子交换膜水电解系统时,膜脱水引致质子传导率降低的情况是造成电解性能较低的主要问题。针对该问题,引入了氮化硼(BN)作为一种无机吸湿改性剂。通过采用掺杂浇铸技术,成功制备了Nafion/BN复合膜。氮化硼的卓越吸湿能力,以及其表面碱性基团与Nafion分子链上磺酸基团之间的酸碱相互作用,共同形成了一个密集的氢键网络,从而推进质子的传递。扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量散射光谱(EDS)的分析结果验证了氮化硼在复合膜中的均匀分布。吸水率的测试结果显示,BN的引入显著增强了复合膜的水吸附能力。通过质子电导率的测试,证实BN的掺杂显著提升了复合膜的质子电导率。在130 ℃的高温条件下,采用Nafion/BN复合膜构建的水电解装置表现出了卓越的电解效能,尤其是在2.0 V电压下,电流密度达到2.04 A/cm²,表明Nafion/BN复合膜在高温质子交换膜水电解领域内具有一定的发展潜力。
• Select
  用于氨水电解的自支撑Ni₄Cu₁Co_x/CC氨氧化电极研究

  张奎, 赵云, 方达晖, 周利, 邵志刚

  电源技术. 2024, 48(5): 901-907. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  氨作为一种零碳能源载体,由于其较高的体积比能量和氢含量,被视为一种理想的氢载体。以氨作为燃料,通过电解的方式结合氨氧化反应,可以实现氨到氢的高效转化。以碳布为基底,采用电沉积法制备了一系列Ni₄Cu₁Co_x/CC一体化自支撑电极。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等物理表征证明了材料的合成,通过循环伏安测试、电化学阻抗测试和计时电流测试等电化学测试以及氨水电解池测试证明了Co的掺杂能够提高氨氧化性能,并在氨水电解池中测试了其电解氨水性能。
• Select
  基于DRT分析的SOFC极化性能与反应机理研究

  王涛, 张涛, 孙元娜, 王俊勃, 李青山

  电源技术. 2024, 48(5): 908-915. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  固体氧化物燃料电池(SOFC)是一个不透明的实体,有时被称为“黑盒子”,动力学过程在其运行中发挥着关键作用。对电池内部的动力学过程进行深入研究,可以促进电池的精确诊断,并推动电池机理研究的进步。弛豫时间分布(DRT)技术是近年来备受瞩目的一种方法,可以有效地评估SOFC系统中的电化学特性。然而,传统的DRT分析技术中,由于正则化参数选择的问题,会使DRT结果出现伪峰和表示不对称现象,这干扰了时域分析中时间常数识别的稳定性和准确性。基于最佳参数自动确定的DRT技术,通过不同物理参数(SOFC阴极厚度、反应温度、进气流量)条件下动力学过程的特性差异对电化学阻抗的时域信息进行了分析,将DRT得出的四个高峰分别总结为：P1的欧姆极化、P2的活化极化、P3的浓差极化、P4的物理吸附和气体扩散。通过判断各个峰所代表的物理意义进一步发现：阴极厚度的增加会导致电催化层厚度的相应增加,如果电催化层厚度超过17 μm的临界厚度,就会导致迁移电阻的活化极化显著降低。
• Select
  大功率PEMFC电堆维修后活化工艺研究

  裴冯来

  电源技术. 2024, 48(5): 916-921. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  大功率质子交换膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell,PEMFC)的膜电极(membrane electrode assembly,MEA)对电堆性能有着重要影响。为了探讨大功率PEMFC电堆维修后的活化工艺及典型问题,综述了电堆的不同的MEA活化工艺,提出了电堆维修后的恒流自然活化、恒流强制活化和变流强制活化工艺,对电堆维修后的不同活化工艺进行了对比和分析。研究结果表明,将更换的MEA放置在电堆配气头侧,并采用变流强制活化可以快速活化电堆并提高性能。
• Select
  CuAg双金属催化剂的性能及在锌空气电池中的应用

  李亚, 诸葛祥群, 贾树勇, 罗鲲

  电源技术. 2024, 48(5): 922-930. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用化学还原法两步合成了CuAg催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对CuAg催化剂进行表征分析,并对其进行循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等电化学测试。结果表明：在氧饱和的碱性电解质中,CuAg氧还原反应是4电子过程,随着Ag含量的增加,催化活性逐渐增强。将CuAg负载碳黑上,催化性能得到了进一步提高,CuAg/C的起始电位为0.815 V (vs. RHE),Tafel斜率为84.92 mV/(°)。将催化剂应用于锌空气电池时,电池功率密度达到128.96 mW/cm²,极限放电比容量达到792 mAh/g,在5 mA/cm²充、放电循环下具有长期循环稳定性。
• Select
  热电池用高电位NiCl₂正极材料的制备及改性研究

  唐立成, 唐军, 罗莉, 王旭峰, 潘旗

  电源技术. 2024, 48(5): 931-935. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用两步法除水工艺制备了无水NiCl₂,通过物理掺杂改性方式制备了NiCl₂-FeS₂复合正极材料,并对其理化特性和电化学性能进行了研究。研究结果表明：低温翻松脱水工艺叠加高温升华工艺可以批量制备出无氧化杂质、低吸水率和高结晶度的无水NiCl₂;在NiCl₂中添加FeS₂可以提高热电池的峰值电压和前期大电流负载能力,并大幅延长工作时间;当FeS₂添加量为10%时,电池整体性能优异,脉冲比功率高达20 kW/kg,对高电压、高比功率热电池的研发具有重要价值。
• Select
  稀土元素镧对于电池板栅耐蚀作用的研究

  韩尚辰, 李贝贝, 李超雄, 李冰

  电源技术. 2024, 48(5): 936-942. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  稀土金属用于制造合金,可改善合金的性能,提高材料韧性、耐磨性能、抗腐蚀性能等。通过在板栅Pb-Sn-Ca-Al合金掺杂La,在电解液中加入La₂(SO₄)₃,使用循环伏安(CV)、电化学交流阻抗频谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)等电化学测试和场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征方法,多方位探究了稀土金属La对铅酸蓄电池的影响。结果表明：正极板栅中添加镧细化了合金晶粒、增加氢氧析出过电位,电解液中的硫酸镧能够降低极板反应电流、减少枝晶产生。
• Select
  水热法制备MoS₂/导电碳复合材料及其电化学性能研究

  张梦琦, 韩玉龙, 欧阳丽霞, 张元治

  电源技术. 2024, 48(5): 943-948. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以水热法制备不同导电碳含量的MoS₂/导电碳复合材料,采用扫描电镜(SEM)和电化学性能测试及交流阻抗测试分析导电碳含量对MoS₂/C复合材料的电化学性能。结果分析表明,当导电碳添加量为10%(质量分数)时,MoS₂/C复合材料微观形貌呈现为花瓣状的纳米片结构,颗粒粒径大小相对更为均匀,约为500~700 nm。根据电化学测试结果,当电流密度为1 A/g时,随着导电碳的增加,复合材料的质量比电容先增加后减小。其中导电碳添加量为10%的MoS₂/C复合材料具有最高质量比电容,为337.63 F/g且阻抗值相对更小,电池倍率性能相对较好,经300次恒流充放电,比电容保持率为88%。因此,将10%的导电碳与MoS₂进行复合作为超级电容器的电极材料,有助于提升超级电容的电化学性能。
研究与设计：物理电源
• Select
  Li掺杂对铜锌锡硫硒太阳电池的影响研究

  申绪男, 张超, 黄洪昌

  电源技术. 2024, 48(5): 949-953. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  开展了基于二甲基亚砜溶剂体系的溶胶凝胶法制备铜锌锡硫硒薄膜中掺杂Li的相关研究。对不同Li掺杂量的CZTSSe薄膜分别进行了表截面形貌、晶体结构、成分比例测试,结果表明：在CZTSSe薄膜中掺杂Li可以提升薄膜的结晶质量,且随着Li掺杂量的增加,结晶质量变好。分析原因为,高温硒化过程中形成的Li₂Se相辅助生长改善了薄膜的结晶质量,抑制了Zn_Cu和Sn_Cu等施主能级缺陷生成。但是,同样发现在Li/Cu摩尔比为1%~10%之间存在阈值,过量的Li并不能进入晶格而富集在晶界处。对不同Li掺杂的CZTSSe薄膜进行太阳电池的制备,结果表明Li/Cu为1%的太阳电池具有最高的转换效率,达到8.5%。
• Select
  热电臂与换热结构对低温温差发电系统性能影响

  蓝云成, 鲁军辉, 穆连波, 王随林

  电源技术. 2024, 48(5): 954-962. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  低温(<100 ℃)热能广泛存在于能源系统和自然界中,低温热能利用对节能降碳具有重要意义。半导体温差发电无需动力循环、通过塞贝克效应将低温热能直接转为高品位电能,具有很好的发展前景。提升半导体温差发电系统性能途径主要有热电臂和冷热源换热结构及其系统优化。在低温热能利用中热电臂与冷热源换热器结构优化特征规律尚不明确。建立了半导体低温温差发电系统数值模型,分析不同热电臂与冷热源换热结构,在不同工况下,考虑冷热源换热系统阻力与水泵能耗条件下,对温差发电系统净输出功率和发电效率的影响。结果表明,热源为35~100 ℃时热电臂为矮宽形净输出功率高;热源在60~100 ℃时,热电臂为瘦高形发电效率高,厚高换热翅片发电量与净输出功率较优;热源35 ℃时热电臂矮宽形系统净发电效率较高,薄高换热翅片净输出功率与净效率最高。
研究与设计：系统技术
• Select
  兼容火箭推进剂的燃料电池混合能源系统

  马菡, 王绍成, 孙凤换, 齐济

  电源技术. 2024, 48(5): 963-968. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2024.05.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对使用液氢/液氧的重型火箭发动机上存在氢氧蒸发气体无法有效利用的问题,提出了一种与火箭推进剂兼容的氢氧燃料电池混合能源系统设计方案。混合能源系统以满足负载使用需求为主要目标,综合考虑氢氧燃料电池效率和锂电池使用寿命,制定了混合能源系统的控制策略以及混合能源系统评价函数。基于MATLAB的仿真分析结果表明,在火箭上使用混合能源系统比单一的锂电池减重约940 kg,系统比能量提高约214.5%,且可以与箭上生命保障、环境热控系统相结合,具有广阔的实际应用前景。