利用模拟仿真方法对磷酸铁锂电池过充热失控行为进行了深入研究。通过建立三维电化学-热耦合模型,研究热失控过程各组件演变规律并进行多参量分析优化。研究发现,磷酸铁锂电池在400 K时发生不可逆热失控,热失控主要由SEI膜分解开始,正负极处最为剧烈;减小充电倍率、降低环境温度及增强对流换热可延缓热失控;正交实验优化电池组件结构,可有效降低热失控风险,最优结构时热失控时间为13 488 s,电池比容量为25.786 Ah/m²。相关研究为预防和抑制电池过充热失控提供了理论支持。

锂离子电池因其优异的性能,在动力电池领域得到了快速的发展和大量的应用。但过大的电流密度和较高的电极表面粗糙度,导致其在充放电过程中形成不均匀锂沉积。锂枝晶的生长刺破负极材料与电解液反应后生成的固体电解质相界面膜(SEI),会使锂枝晶与电解液直接接触而持续发生副反应产生锂化物,即死锂,对锂离子电池的安全和嵌锂性能有着很大影响。目前锂枝晶和死锂等问题仍没得到有效解决。综述了锂离子电池中SEI膜、锂枝晶和死锂的形成机理及现阶段提出的一些抑制方法,并对其存在的关键问题和后续研究方向进行了讨论。

寿命和安全是锂离子电池规模化应用的核心挑战,而析锂是电池寿命加速衰减和热失控等安全问题的重要诱因,因此析锂检测始终是电池领域的研究重点。电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)是一种无损原位的电化学分析方法,可揭示电池内部不同时间尺度的电极动力学过程,包括电荷转移反应、界面演化和传质过程等受析锂影响的过程,因此能够作为一种析锂检测手段。总结了近年来基于EIS的析锂检测方法,包括：静态EIS法、动态EIS法和电流中断法,综述了三类方法的原理、优势及不足,并对上述方法的应用前景进行了展望。

建立模型预测锂离子电池在不同工况下的性能以及寿命的发挥,有助于缩短电池的设计和验证周期,实现电池全生命周期高可靠运维。锂离子电池在实际使用过程中需要受到外力的约束,力对电池的性能和寿命有着不可忽视的影响,在建模过程中同时考虑电化学、温度、力场及其之间的耦合成为了近年来的研究热点。针对锂离子电池电化学-热-力耦合建模的研究现状进行分析,介绍了电化学-热、电化学-热-力耦合性能模型以及老化模型的建模方法,综述了现阶段电化学-热-力耦合模型的研究进展,并展望了未来模型发展所亟需解决的关键技术挑战。

空间环境中复杂的高能粒子和电磁辐射要求太阳电池在具备较高功质比的同时,还必须具备优良的抗辐照性能和可靠性。钙钛矿太阳电池(perovskite solar cell,PSC)凭借其低成本、优异的耐辐照性和轻质特性,在空间应用中展现出广阔的前景。国内外研究者已在PSC的空间应用领域开展了广泛的探索性研究与实证工作。回顾了该领域的最新研究进展及面临的主要技术瓶颈。重点总结了PSC在粒子辐照、高真空和强光照等复杂条件下的实验研究成果,分析了现有空间实测案例,归纳了PSC在空间应用中所面临的挑战,并提出了针对性的解决方案和未来研究方向,旨在为相关技术的发展提供有价值的参考。

围绕标准体系构建、示范应用推进、多元化场景拓展及技术创新趋势四大维度,系统梳理和分析了中国氢燃料电池技术的发展现状、应用成果与未来演进方向。研究表明,我国已建立覆盖氢能、整车、关键部件及核心材料的全链条标准体系,依托五大示范城市群,成功推动技术规模化应用落地。燃料电池汽车在续航里程、功率密度等关键性能指标上实现显著跃升,燃料电池堆、空气压缩机等核心部件国产化率超 90%,质子交换膜、炭纸、催化剂等核心材料国产化进程加速。与此同时,技术应用场景持续向多领域延伸,在船舶、轨道交通、固定发电、无人机及两轮车等领域完成示范验证,充分体现其技术可行性与碳减排效益。未来,液氢/换氢等新型补能模式的成熟、低成本-长寿命技术路线的突破、人工智能与燃料电池技术的深度融合,以及燃料电池乘用车的应用与推广,将成为驱动我国氢燃料电池技术迈向更大规模化的关键方向。

高镍/硅碳体系软包电池存在高温下产气、固体电解质相界面(SEI)膜反复破裂生长等问题,导致电芯循环性能和存储性能差。选用石墨掺混20%硅碳为负极,NCM811为正极,考察四乙烯基硅烷(TVSi)电解液添加剂在正负极表面的成膜作用及机理。实验结果表明,TVSi可以优先在正极和负极表面形成致密且稳定的界面膜,从而极大地改善电池循环性能和存储性能。与基础电解液相比,含TVSi方案的电池25 ℃循环寿命提升112次,45 ℃循环寿命提升407次,60 ℃存储30天容量恢复率提升3%,并通过扫描电子显微镜(SEM)和电感耦合等离子体质谱(ICP)表征了TVSi在正负极表面的作用机理。利用TVSi添加剂可解决当前高镍硅碳电池体系的日历寿命问题,加快高能量密度电池产品的产业化应用。

基于全球价值链理论与资源依赖理论,系统解构中国在镍钴锂供应链中的“双端依赖”困境——对海外资源的高度进口依赖与对加工环节的过度集中依赖,剖析地缘政治冲突、技术标准博弈、市场周期波动等多维风险的作用机制。研究发现,中国企业通过“资源绑定+技术输出+本地化生产”的三维策略,正在重构全球供应链格局,但仍需突破资源国政策壁垒与高端材料专利封锁。

针对磷酸铁锂电池因过充引起的失效问题,通过对比不同批次磷酸铁锂电池的过充曲线特性,结合多种表征分析手段,研究电池因过充引起的失效现象和失效机理。B批次电池过充至1 070 s时,电池短路引发热失控。负极片R角处解剖照片呈现灰黑色形貌,出现严重析Fe反应。Fe元素来源于正极片中33.22%(质量分数) 的Fe棒状杂质。析出的Fe金属均匀填充隔膜基膜层,造成电池过充短路。电池短路放电会导致Li⁺回嵌正极,正极片首次放电比容量仅为92.21 mAh/g。该结果为300 Ah大容量高安全磷酸铁锂电池的设计和耐受过充性能的改善方向提供了理论依据。

磷酸钛钠[NaTi₂(PO₄)₃]具有NASICON稳定结构,超大规格的三维开放式架构,显著的能量密度及稳定性,成为当前水系钠离子电池(aqueous sodium-ion batteries,ASIBs)热门研究的负极材料。但NaTi₂(PO₄)₃在ASIBs中存在导电性差、与水易发生副反应以及材料溶解等诸多问题。为克服上述问题,通常采用纳米化、碳包覆和元素掺杂等方式解决上述问题,从而优化材料性能,使其具有高电导率和长循环性能。从NaTi₂(PO₄)₃材料的结构、改性方法及电化学性能等方面进行综述,以加深对NaTi₂(PO₄)₃结构改善和性能优化技术路径与方法的了解。

随着储能锂离子电池的大规模应用,电池热失控(thermal runaway, TR)过程中的气体扩散行为及其早期检测受到广泛关注。对280 Ah磷酸铁锂电池进行外部加热触发的热失控实验,系统分析了热失控过程中释放的气体成分,并探讨了不同荷电状态(state of charge, SOC)下的热失控特征。实验结果表明,高SOC条件下,电池热失控触发时间短,表面温升速率更高,100% SOC电池热失控释放气体中的H₂占比高达44.84%。相较之下,低SOC电池的热失控过程较缓和,主要释放CO₂(0% SOC电池热失控释放气体中CO₂占比78.41%)。此外,利用ANSYS Fluent软件对储能系统中磷酸铁锂电池热失控过程中气体的扩散行为进行了模拟。仿真结果表明,不同SOC条件下,气体扩散路径存在显著差异：在高SOC下,气体主要沿垂直方向迅速上升并在顶部区域扩散,而在低SOC下,气体首先在底部积聚,随后逐步扩散至整个空间。揭示了SOC对磷酸铁锂电池热失控特征及气体扩散行为的影响,为锂离子储能系统的安全优化设计提供了重要的理论参考。

随着电动汽车和便携式电子设备的迅速发展,对锂离子电池的能量密度和快速充电能力提出了更高的要求,高容量负极材料因此受到广泛关注。常见的高容量负极材料主要包括硅、磷、锡等,对于快充有着各自的优势,但它们有一个共同的缺点,即锂化/去锂化过程中较高的膨胀率,导致循环过程中电极的断裂、粉化与脱落。粘结剂仅占电极的一小部分,但在此过程中发挥着保持电极结构完整的关键作用。介绍了锂离子电池高容量负极材料的现状以及面临的挑战,解释了粘结剂与负极材料的作用机理,从提高粘结能力、提高机械性能和增强功能性三个方面对粘结剂的改进策略进行综述,展望了粘结剂的发展前景。

退役磷酸铁锂电池极片的高效无损剥离技术,旨在实现正极材料与集流体之间的高效、无损分离,同时保持材料的完整性。研究结果发现,以碳酸二甲酯(DMC)作为溶剂对失效LiFePO₄极片进行预处理能够实现失效LiFePO₄粉末的无损回收。使用DMC作为失效LiFePO₄预处理的溶剂,可以最大限度地保持失效LiFePO₄正极材料的原始状态,获得的失效LiFePO₄正极材料的电化学性能和理化性质未发生衰减,避免预处理过程对后续失效LiFePO₄修复与再生产品的品质造成影响。同时,通过该预处理方法还可以去除失效LiFePO₄表面的氟化锂,提高材料成分与性能的一致性,从而获得品质良好的失效LiFePO₄粉末。

以FeC₂O₄·2H₂O为铁源,SnO₂为锡源,柠檬酸为碳源和还原剂,采用溶胶凝胶法制备了铁镍二次电池锡掺杂铁负极材料,探究不同柠檬酸含量对负极材料的影响,考察了NiS和FeS两种硫化物添加剂对所合成负极材料性能的影响,并采用XRD、SEM、CV和EIS对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明：柠檬酸高温烧结成碳为负极材料提供主要的碳源,且金属离子与柠檬酸摩尔比为1∶1.5时,制备的铁比容量达523 mAh/g。适宜比例硫化物的添加均能提升负极材料比容量,其中添加5% FeS的负极材料放电比容量达到582 mAh/g,放电比容量最高,并且具有良好的循环稳定性。

氢燃料电池(PEMFC)与动力电池构成的混合动力系统,其系统设计与能量管理策略的协同优化是提升整体效率、延长系统寿命及改善动态响应性能的关键。首先系统总结了燃-锂混合动力系统的拓扑结构分类及应用,剖析了不同拓扑结构的关键问题。根据问题建立“拓扑-控制”的逻辑关系,为能量管理策略优化设计提供基础。重点对并联和混合两种拓扑结构的能量管理研究方法展开讨论和分析：对以燃料电池为主要供能单元的并联式混合动力系统,研究了其应用与优化设计,强调需综合优化燃料电池的工作状态以提升混合动力系统的效率与稳定性。对混合式动力系统,围绕功率需求预测、能量调度、电池健康管理和系统优化等四个关键方面展开分析,提出建立多目标优化的自适应能量管理体系。通过典型案例的研究与工程应用结合,提高混合动力系统的能源经济性。研究表明：具备在线学习与自适应性的智能能量管理策略,是未来实现混合动力系统性能跃升的重要研究方向。

活化是质子交换膜燃料电池投入使用和达到最佳性能的必要过程之一,各种活化工艺中在线活化工艺是提升电堆性能的关键步骤之一。从膜润湿、传输通道建立和微观电极重构等方面对质子交换膜燃料电池的活化机理阐述说明。主要从电压&电流、操作参数、反应物和综合控制等4个方面对国内外学者关于质子交换膜燃料电池在线活化工艺的研究成果进行了总结分析。随着在线活化方法的不断改进,电堆输出性能提高,活化时长缩短实现了快速活化。对四种在线活化工艺各自的特点和优缺点进行了对比分析并给出了建议,得出在线综合控制活化工艺具有活化效果更好,时间更短等优点,是今后在线活化的热点方向之一。

以280 Ah磷酸铁锂/石墨电池为研究对象,探究在45 ℃高温充放电循环条件下的衰减机理。分析在循环过程中的微分电压曲线(dQ/dV),通过曲线的变化分析容量损失的来源,并通过对100%、90%、60%SOH的电池进行拆解,系统分析电池在不同SOH下正负极形貌、结构和比容量的变化。综合分析表明,高温下储能磷酸铁锂电池容量衰减的最主要原因是石墨结构的破损失效,并导致一系列副反应的发生,如SEI膜增厚、电解液分解和隔膜堵塞。

固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高效能和环保特性而受到研究者广泛关注。钙钛矿基材料作为SOFC负极的潜力载体,具有优良的电导性和催化活性。综述了近期SOFC钙钛矿氧化物阳极材料的改性进展,对比了金属掺杂出溶、表面修饰、A/B位缺陷等改性机理及其电池的最高功率密度、电导率和耐久性等电化学性能的影响,并对阳极材料的优化方向进行了展望。

针对当前均衡电路拓扑和控制策略存在均衡速度慢、均衡路径单一等问题,提出一种基于非对称Buck-Boost电路电池组均衡控制电路拓扑,分析了非对称Buck-Boost电路实现单体-单体和多体-非对称多体均衡控制原理。以锂电池荷电状态(SOC)为均衡变量,构建电池组状态空间模型,利用二次规划算法滚动优化均衡电流。通过调节开关管占空比控制实现锂电池组SOC均衡。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建了非对称Buck-Boost电路及主动均衡控制策略模型。针对马里兰大学公开锂电池充放电实验数据集进行仿真验证,结果表明,非对称Buck-Boost电路均衡拓扑和主动均衡控制策略模型可以快速实现锂电池组SOC均衡,与传统的拓扑和控制策略相比,均衡时间缩短30.9%以上。

电活性有机化合物(EOMs)因其优越的溶解性、低成本和结构可调控性而受到广泛关注。基于EPI Suite™数据库的水溶性统计,从中筛选出优异的EOMs候选者。设计了一种联吡啶鎓盐类的氧化还原单流动电池(SRFB),实现了优选的2,2'-联吡啶鎓盐电解质能够在超高浓度下稳定充放电。结果表明：采用SRFB技术可提供更高的可逆容量和功率密度,基于饱和浓度的2,2'-联吡啶鎓的SRFB在40 mA/cm²电流密度下显示出高达56.0 Ah/L的可逆电解液体积比容量和99.99% 的库仑效率。该研究大大提高了联吡啶鎓基电解质的可逆容量,提供了一种前景广阔且安全的RFB 技术,并且能够适应各种应用场景。

正极材料制约着先进武器装备用热电池的技术进步,优良的正极材料需要具有高热稳定性、高电子传导性、熔盐电解质中低溶解度、快速放电动力学特性和低廉的成本。针对现阶段热电池正极材料的性能缺陷,从纳米化结构设计、表面改性和元素掺杂等方向展开论述,系统地梳理了当前正极材料的发展现状,以期为高比能热电池正极材料的优化设计和应用发展提供有价值的参考方向。

随着光伏组件大量投入使用,在役光伏组件在不同工作环境下产生各种问题,尤其是在恶劣环境下工作的光伏组件,更容易产生输出性能降低的现象甚至发生故障。因此,为保证光伏组件高效平稳运行,大量学者以不同环境因素导致光伏组件性能降低的机制为对象进行了一系列研究。归纳了环境温度、环境湿度、表面积灰、风速风向、空气颗粒物等常见环境因素对光伏组件性能影响的相关研究,总结了各环境因素作用的影响大小,讨论了各个环境因素影响光伏组件性能研究的不足之处,概述了当前光伏组件温度调节技术以及清洁技术的应用现状和发展趋势。

氢能作为一种低排放、零污染的新型动力源,受到各行业的青睐,其在道路交通、船舶、航空等领域均有应用,但相关技术在轨道交通装备上的应用尚处于起步阶段。对国内外氢能轨道交通的应用现状进行了阐述,并针对轨道交通装备大功率、多工况需求,对氢燃料电池多堆集成技术、动力源能量分配技术等进行了深入研究。

近年来,废旧锂离子电池磷酸铁锂(LFP)正极材料的回收和处理引起了广泛关注。除了降低废旧电池中有害成分对环境的污染外,电池材料的再生对于资源利用和经济效益也至关重要。综述了固相法、水热法、共晶法及电化学再生方法等LFP直接再生方法的研究进展,介绍了具有开创性意义的新型LFP再生技术,简单介绍了目前废旧锂离子电池材料直接回收的商业化进程,讨论了LFP直接再生法的优缺点以及目前再生工艺中遇到的一些挑战,对该领域未来的发展进行了展望。

电池技术作为清洁能源高效存储与利用的核心支撑,面临研发周期长、寿命预测难、安全性与回收效率低等瓶颈。人工智能(AI)通过构建数据驱动模型和智能优化算法,在材料筛选、制造工艺、性能预测和回收分拣等环节可显著提速。未来以数字孪生为核心的“物理实体—虚拟映射—智能决策”闭环,将结合可解释AI和轻量化算法,实现从分子设计、制造优化到在线监测与回收再利用的全链条覆盖。要推动这一智能融合范式落地,需构建共享数据平台,解决数据孤岛与模型黑箱问题,并加强跨学科协同,为高安全、低成本、可持续电池系统提供坚实支撑,助力新能源领域智能化转型与绿色发展。

正、负极片和隔膜通过交替层叠的方式叠成极组,正极片的高压实密度导致压切后的正极片随着极卷方向产生不可恢复的弯曲变形。高能量密度、高功率导致箔材越来越薄,模切极耳的面积越来越大,主流的6 μm铜箔在制程中极易发生翻折导致正、负极短路。采用了极片反纠装置,可改善正极片的弯曲度,达到极片表面平整的目的。负极片采用了极耳加强机构,将极耳表面压制出特殊形状的花纹,增加箔材强度,防止极耳弯曲下垂。上述两项措施能够有效改善极片状态,降低生产过程中的不良率。

随着锂离子电池储能电站的不断投运,锂离子电池热失控火灾事故频发。为了预防电池安全事故的发生,保障锂电池储能电站安全运行,通过对近期文献的探讨,梳理了锂电池储能电站安全综合评价流程,系统分析了现有的储能电站安全评价指标并提出新的指标体系,介绍了常用的指标权重赋权方法,详细阐述了关于储能电站安全的评价方法,指出现有研究方法的不足,并提出合理化建议,以保障储能设备及电站的安全可靠运行。

电动汽车续航里程的需求推动着锂离子电池能量密度的提升,以高镍(NCM911)为正极材料,Li-SiO_x和石墨掺混为负极材料,通过对正极面密度和负极Li-SiO_x与石墨掺混比例优化,成功制备出高比能21700圆柱型锂离子电池,比能量达到~300 Wh/kg。该电池具有良好的电化学性能,满足5 C充电倍率下恒流充入容量比大于70%,并改善电池低温性能,首次库仑效率在86%以上,1 C循环800次容量保持率大于80%。通过对正极面密度和Li-SiO_x掺混比例的优化,平衡了高比能量与倍率、循环性能之间的关系,为高比能锂离子电池的发展提供了有价值的参考。

传统热电池采用金属硫化物作为正极材料,随着对电池高能量密度需求的增加,对新型高电压正极材料的需求也越来越迫切,国内外都在开展高电压正极材料在热电池中应用的探索。综述了国内外学者对卤化物、氧化物正极材料的研究进展,对最新实验结果进行报道,总结其出现的问题及优化方向。

沥青包覆改性是改善石墨负极电化学性能的有效手段,沥青的热解活性及炭化产物结构直接影响到负极材料的电化学性质。从沥青角度分析其热解特性、流变性能、润湿性能及炭化结构,解释其在包覆过程中的作用机制。结果表明：沥青的包覆炭化过程分为三个阶段,低温失重阶段主要是低分子量气体挥发,中温快速失重阶段为沥青中的分子剧烈热解,高温失重阶段主要为大分子物质的缩聚反应,沥青炭化后形成一种短程有序、长程无序,具有一定微晶结构的无定形炭材料,改善了改性天然石墨在电池中的电化学行为。

硅负极因有着极高的比容量而受到广泛关注,在负极中少量添加即可显著提升负极比容量,但是其巨大的体积膨胀会制约其循环寿命。在全电池中,可以通过改变N/P比来调节负极利用率,控制硅负极的嵌锂深度,从而改变电池比能量和循环性能。制作了1.09、1.06和1.03三种N/P比的聚合物软包电池,测试结果表明随着N/P比的降低,负极中硅总量减少,电池质量减轻,使电池的首次效率和比能量升高,但是在长循环测试时,硅负极嵌脱锂深度进行,体积膨胀加剧,最终导致循环寿命缩短。因此,在磷酸铁锂体系中引入硅负极,并设计合适的N/P比,有望以牺牲循环寿命为代价提升铁锂体系比能量至200 Wh/kg。

开展了50 Ah磷酸铁锂锂离子电池的侧向加热实验,分析了电池表面温度变化、射流域温度及温度梯度分布、电池质量损失、产热和烟气热释放等特性,总结了电池射流燃烧过程中的本体和烟气能量流传输机制。研究结果表明,电池在296 s时喷发,第385 s时,温升速率达峰值22.7 ℃/s,峰值温度693.1 ℃对应时间点739 s。射流域温度峰值随高度增加而减小,最大温度865.4 ℃出现在10 cm处,温度梯度峰值61.33 ℃/cm位于5 cm处。整个热失控过程中,电池质量损失235 g,第359 s时质量损失速率达4.22 g/s。电池和烟气的总产热量分别为2.59和4.14 MJ,在384 s时二者分别达到产热速率峰值17.3和49.55 kW。热失控过程存在转折点411 s,该时刻前后产热主要来源分别为电池内部放热反应和烟气燃烧。研究结果旨在为电池安全设计及被动防护提供理论参考。

固态电解质界面(SEI)的Li⁺脱溶剂化是制约锂离子电池快速充电和低温性能的关键步骤。通过液相包覆在石墨负极上分别设计了Li₃P、LiF、Li₃PO₄界面相,促进了Li⁺的脱溶剂化并构建了富无机SEI膜,从而加速了Li⁺在电极界面和界面间的传输。由EIS阻抗可以明显发现,相比于常规石墨,添加助剂LiF后,低温内阻明显降低。使用PHG-Q阳极的电池可以在-20 ℃@0.2 C保证充电容量占比49.57%,在-40 ℃@0.2 C,与常规石墨充电容量占比提升7.29%。低温-40 ℃@0.05 C循环LiF助剂有利于Li⁺脱溶剂化作用,循环800次容量保持率可以保持93.95%。

近年来,Si/C负极在商业领域取得了很大的成果,但其低温性能仍有改进的空间。提出了一种新型添加剂,即1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯(EMIM),能够显著提高Si/C负极的低温性能。研究结果表明,添加3% EMIM的纽扣电池在室温条件下循环100次仍有78.9%的容量保持率,并且在低温条件下(-20 ℃)循环150次仍有76.05 %的容量保持率。此外,交流阻抗法(EIS)、循环伏安法(CV)和扫描电子显微镜(SEM)等表征均表明使用含有EMIM电解质形成的SEI拥有较低的界面阻抗,并且具有优异的机械性能。该结果提供了一种简单的方法提高Si/C负极的低温性能,并证明了可以在寒冷气候下运行的商业锂离子电池的方法。

随着汽车产业电气化进程的发展,电池管理系统对电动汽车的智能化运行至关重要,而准确的电池状态估计又依赖于电池模型的有效选择。分数阶模型可以在计算效率和精度之间取得良好平衡,展现出广阔的应用前景。对分数阶模型的建模展开综述：概述了不同电池模型的建模机理,并重点讨论了分数阶模型的原理、结构及相较于其他模型的优势与适用场景;探讨了分数阶-热模型耦合在精确协同监控电池温度与电化学性能方面的潜力;在此基础上,对分数阶模型在电池管理领域未来的研究方向与挑战进行了展望。旨在为车用锂离子电池分数阶模型的理论研究及工程应用提供有益参考,以期促进其在先进电池管理系统中的集成与发展。

质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的发电装置,开发高效且环保的质子交换膜对于满足人们对清洁能源的需求至关重要。Nafion膜是一种商用的质子交换膜,在高湿度下易发生溶胀。为了提高Nafion膜的质子传导能力,可在其中简单掺杂小分子无机酸,然而该方法容易导致交换膜发生泄漏。为了同时提高Nafion质子交换膜的机械性能和质子电导率,通过界面法合成含有磷酸基的共价有机框架(COFs,TpPa-PO₃H₂)并将其掺入Nafion基体中。采用溶液浇铸法制得一系列TpPa-PO₃H₂/Nafion复合质子交换膜,并利用多种方法系统研究了磷酸基COFs掺杂对复合膜的微结构和性能的影响。掺杂TpPa-PO₃H₂可降低复合膜的结晶度,显著提高吸水率。磷酸基COFs和Nafion基质间强烈的静电作用改善了复合膜的机械性能和热稳定性,降低了溶胀率。测试结果表明磷酸基COFs/Nafion复合膜质子电导率比纯Nafion膜最高可提升101%,单电池功率密度最高可提升81.2%,是一类综合性能良好的燃料电池用质子交换膜。

针对高镍NCA/石墨掺硅体系的46型圆柱电池,研究其快充循环的容量衰减机理。通过小电流放电以及dV/dQ曲线进行无损、半定量分析,并通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体光谱分析法(ICP)、半电池等手段来精准量化容量损失的构成。结果表明：容量损失主要由负极活性锂损失和极化损失所导致,二者在容量损失中的占比分别为55.8%和39.4%。负极活性锂损失是因为循环中负极反复的膨胀-收缩过程,以及电池高温所导致的SEI膜生长和副反应。极化损失主要因为正极材料颗粒破碎所导致的内阻增长。研究结果为后续提升46型圆柱电池的快充循环寿命提供了改进方向。

电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)是反映锂离子电池性能的重要参量之一,EIS在线监测系统可用于锂离子电池工况状态的实时评估和故障预警。针对锂离子电池电化学阻抗谱在线监测,设计了一款基于嵌入式微控制器、电池管理芯片以及上位机软件的EIS在线监测系统。该系统能够采集锂离子电池宽频段阻抗特性,实现了0.12~7 812.52 Hz频率范围内交流阻抗的在线测量。通过对锂离子电池进行五次重复性实验,相对阻抗偏差最大仅为0.61%(@0.48 Hz)。采用该系统与电化学工作站分别对锂离子电池进行不同SOC下的EIS静态测试,两者的最大相对误差仅为5.91%(@7 812.52 Hz,30% SOC)。通过对电池工况的动态追踪,分析了充放电过程中EIS动态曲线,提出将幅值变化速率0.61 mΩ/s作为电池过放阈值,可提前180 s进行过放预警。EIS在线监测系统具有数据可视化、硬件结构简单、检测效率高以及成本低廉等优势,可方便集成于电池管理系统(BMS)中,在锂离子电池状态在线估计及故障预警等方面具有应用前景。