锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而,锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来,钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点,成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本,被广泛用作SIB的负极材料。然而,硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展,包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。

锂离子电池以高能量密度、高功率密度和长使用寿命的特点被广泛应用于储能系统中。在长期运行状态下,可用容量的准确估计是储能系统参与电力调节的关键。为了解决这一问题,提出了一种基于奇异值分解的双自适应无迹卡尔曼滤波算法(singular value decomposition-double adaptive unscented Kalman filter, SVD-DAUKF)的锂离子电池可用容量损失估计方法。构建了考虑老化的电池可用容量表达式;利用SVD-DAUKF算法结合等效电路模型,进行模型参数辨识和电池荷电状态估计;结合参数辨识结果和可用容量定义,在1 C下进行可用容量损失估计结果的验证,可用容量损失估计误差低于4%。

针对软包电芯生产过程中出现外观变形的问题,首先结合电芯的生产制程全过程分析了可能的变形机理,然后针对化成分容工序,提出了减小分容电流、加压分容和满电化成等一系列解决方案,最后展开实验验证。实验结果表明,加热加压满电化成能有效地优化外观不良、减小电芯的堆叠厚度,同时改善界面提高电芯的循环性能。但是满电化成后的老化阶段会消耗活性物质,导致电芯容量下降。因此,在电芯满电化成改进外观后进一步调整降低电芯荷电态,可以减少电芯容量的损耗,从而取得最佳的改善效果。

水性工艺制备电极具有成本低、环保等优点,在锂离子电池工业中具有广泛的应用前景。通过海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸(PAA)制备出适用于富锂锰基正极(LLOs)水性工艺的复合粘结剂。结果表明,调节SA和PAA质量比可以控制SA的羟基与PAA的羧基的交联程度,从而调控电极结构,改善电极动力学。当SA/PAA质量比为3∶1时,使用水性工艺制备的LLOs正极电极具有优异的电化学性能。基于该电极的LLOs‖锂半电池具有293.8 mAh/g(4.8 V)的放电比容量,在3 C下具有179.2 mAh/g的放电比容量。该研究结果将有助于设计和优化用于4.8 V高压LLOs的粘结剂。

硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1 000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。

针对硅基负极体积膨胀大,在电池循环过程中易从集流体上脱落的问题,提出了石墨烯涂层改性铜箔集流体的创新思路。石墨烯涂覆增加了集流体表面的粗糙度,从而使集流体与活性物质的粘附力增强,抑制硅基负极中集流体与活性物质脱离的现象发生。与使用商业铜箔集流体的电池相比,使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在倍率性能和循环稳定性方面均有明显提升。使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在2 C高倍率下,硅基负极放电比容量为467.2 mAh/g;在0.2 C循环80次后,容量保持率仍超过50%,而使用常规铜箔作为集流体的电池容量保持率仅为18.2%。

近年来,随着新能源产业的快速发展,高镍三元正极材料(NCM/NCA)因其优异的容量和能量密度,广泛应用于锂电池产业。高镍正极材料通过增加镍含量来提升电池的可逆容量和能量密度,但也面临着一系列挑战,如结构中Li⁺/Ni²⁺阳离子混排、充放电过程中晶格氧逸出、电解液分解以及热稳定性下降,成为引起高镍正极材料失效及安全隐患的主要原因。为了解决这些问题,近年来对高镍正极材料的改良修饰研究成为热点,主要策略有表面涂层包覆、微纳结构设计、元素掺杂,即通过形成颗粒表面保护层或优化晶体结构和颗粒形态,实现基于高镍正极材料的锂离子电池的充放电性能和安全性的提升。总结并比较了针对高镍正极材料的多种改进策略。

锂离子电池在循环老化过程中,内部会发生正负极活性材料结构塌陷、电解液分解产气等副反应,导致电池膨胀、容量衰减。研究电池膨胀力在其生命周期内的演化规律对于加强电池寿命管理具有重要工程意义,然而目前针对这一领域的研究少有文献报道。通过探究锂离子电池在老化过程中膨胀力与寿命的演变趋势,发现将电池在循环过程中的充电膨胀力峰值和容量值进行微分后,两者的绝对值呈现同时上升的趋势,表明电池膨胀力与循环寿命具有强相关关系。将膨胀力引入电池寿命预测模型可以提高锂离子电池寿命预警模型的准确性。

采用溶剂热法和高温煅烧法制备了FeF₃-FeF₂正极材料,并对其物理和电化学性能进行了表征。结果表明：FeF₃-FeF₂正极材料的比表面积为11.8 m²/g,远大于FeS₂的比表面积(0.5 m²/g)。FeF₃-FeF₂正极材料的初始热分解温度为850 ℃,比FeS₂高出300 ℃,比CoS₂高出200 ℃。FeF₃-FeF₂单体电池的空载电压为3.22 V,远高于FeS₂的空载电压(2.05 V)。LiB/LiF-LiCl-Li₂SO₄/FeF₃-FeF₂单体电池在电流密度150 mA/cm²下的初始放电电压为2.65 V,截止电压1.5 V,能够放电308 s,放电比容量达到160.4 mAh/g,较LiCl-KCl和LiF-LiCl-LiBr电解质体系提高75.3%和43.5%,表现出更长的工作时间。因此,对于高电压、高比能量和高比功率热电池的研制,FeF₃-FeF₂是一种极具前景的热电池正极材料。

锂离子电池主导了便携式电子产品和电动汽车市场、储能市场,锂的成本和资源可用性也越来越受到关注。钠离子电池被认为是电网级能量存储系统的理想选择。然而,在钠离子电池实现商业化应用之前,仍有各种挑战需要克服,其中,初始库仑效率低是制约钠离子全电池实际能量密度提升的关键问题。分析了钠离子电池低初始库仑效率的影响因素,包括在初始循环过程中因电解液分解形成的固体电解液界面膜、较差的钠离子嵌入/脱出可逆性、缺陷和表面官能团影响等。总结了结构/形貌设计、表面改性、电解液优化等提高钠离子电池初始库仑效率的策略,对于推动与实现高能量密度钠离子电池的实际应用具有重要意义。

对于固定式安装的大型地面光伏发电项目,如何选择好安装倾角和间距对项目的经济性有着显著的影响。介绍了基于特定项目的条件下如何优化系统的最佳倾角和间距选择,并与常规的方法进行了分析对比,在项目执行过程中可以根据项目特点进行选择实施,以达到降低项目度电成本的目的。

以磷酸铁为铁源,通过碳热还原法制备出磷酸铁锂(LFP)材料,改变进料速度和粉碎压力对LFP进行粉碎,得到具有不同粒度分布的LFP成品。将LFP成品与导电剂、粘结剂一起匀浆并涂覆到集流体上,组装成电芯。结果表明：0.75 kg/h进料速度或21 m³/h粉碎压力下得到的LFP成品,D_max在20 μm以内,浆料细度在35 μm以下,极片压实密度≥2.44 g/m³,电芯0.1 C放电比容量≥159 mAh/g,兼具良好的加工性和电性能。

无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及解决方案进行了全面梳理,从修饰集流体、构筑稳定固态电解质界面(SEI)膜、引入补锂技术以及优化电解液四个改进策略进行了详细论述,并讨论了负极侧影响金属锂沉积/剥离的机制、正极额外锂源的优势以及电解液对无负极锂金属电池可逆性的影响,总结了四种策略的优缺点和未来的发展方向。

卫星供电系统测试现状是使用成熟的Agilent 34980A产品和配电器设备进行集成。针对供电测试系统集成化及智能化的测试需求,提出了一种智能供配电测试设备设计方案——集中供电监控器。它由通路继电器模块、指令发送模块、遥测状态采集模块、状态显示模块组成,具有集成度高、可靠性高、通用性强、维修性好等特点,实现了供配电测试设备的模块化、通用化、标准化、小型化,并实现了远程监控、智能监控等功能。目前已在卫星平台测试系统中得到应用,为卫星自动化测试系统起到了有力的支持作用。

通过测试磷酸铁锂电池在不同温度下的循环衰减曲线,研究其衰减特点和规律,得到电池存在最优循环温度区间,同时运用dV/dQ-Q曲线分解衰减来源。在总容量衰减达到20%后,其主要衰减来源于活性锂的损失,占总损失的80%以上;其次为负极材质的损失约为12%~14%,而正极磷酸铁锂的材质损失约为4%~6%。该结果为长循环寿命磷酸铁锂电池的设计和改善方向提供了理论依据。同时运用温度加速对电芯循环寿命衰减进行寿命拟合和寿命预测,在特定的温度区间内具有较好的预测准确性。

锂离子电池(LIB)应用领域广泛,但其在低温条件下容量、倍率和寿命等指标严重下降,极大限制了LIB在低温领域的应用。造成LIB低温性能差的因素有很多,其中发生在电极/电解质界面附近的微观过程,特别是低温下固态电解质界面(SEI)附近锂离子(Li⁺)脱溶剂化能垒增大以及Li⁺通过SEI的缓慢传输对LIB的低温性能起着决定性作用。因此,低温电解液的改进与发展对低温LIB的进一步应用具有重要意义。从限制低温LIB动力学的因素着手,分析其低温速控步骤,并探讨了溶剂、盐、添加剂在不同电池体系中改善低温性能的机制和规律,期望从电解液设计的角度为下一代低温LIB的研究提供借鉴。

锂离子电池在长期工作中极易发生容量衰减,不同的工作条件下衰减程度不同,相关机理也不同。通过研究不同条件下锂离子电池的循环失效并探究机理,可以为优化电池设计提供参考,提高锂离子电池使用的安全耐久性。综述了在不同温度、压力、充放电倍率、过充电/过放电、荷电状态(SOC)循环区间下锂离子电池的循环容量衰减情况及失效机理,并提出相关策略提高锂离子电池的使用性能,确保锂离子电池安全稳定地运行。

近年来,锂离子电池(LIB)已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能领域,是目前最有前景的新能源应用技术之一。然而低温条件下,LIB仍面临循环寿命和能量/功率密度衰减过大等诸多挑战,严重限制了其在极端工况下的实际应用。其主要原因包括：Li⁺在电极材料中的扩散及其界面处的电荷传递和去溶剂化过程较为缓慢;电解液粘度增大,对材料和隔膜的润湿性变差;石墨负极嵌锂时容易形成锂枝晶等。基于多年来低温锂离子电池的开发经验和相关文献报道,从电解液的角度综述了提高低温锂离子电池的策略,重点介绍了低粘度、宽液程的共溶剂,高电导率、低去溶剂化能的新型锂盐以及形成薄且致密固体电解质中间相(solid electrolyte interphase,SEI)的成膜添加剂对低温性能的影响及其挑战,并对未来低温电解液的发展方向进行了展望。

全固态锂金属电池(ASSLB)由于其安全性和潜在的高能量密度而被认为是下一代能量存储电池首选。固态电解质作为ASSLB的关键组成部分,具有不燃性和对锂金属阳极的良好适应性,近年来受到广泛关注。在目前报道的固体电解质中,石榴石型氧化物复合固态电解质表现出了巨大的应用潜力。由于其结合单相无机氧化物固态电解质和聚合物固态电解质的优点,既提高了离子电导率,又有效降低了界面电阻,所以能切实提高电池的安全性和能量密度。从石榴石型氧化物复合固态电解质的组分组成、复合方式、结构、锂离子的传输机制和复合电解质中的界面问题进行阐述,指出了复合固态电解质中存在的问题,并对其应用进行了展望。

对美国诺格公司“天鹅座”飞船入轨后,一个太阳翼无法展开到位的事件过程进行了梳理。并结合“天鹅座”飞船总体方案以及电源系统太阳翼设计方案演变,对飞船UltraFlex太阳翼的方案进行了分析。结合“猎户座”UltraFlex太阳翼相关技术细节和“露西”小行星探测器圆形太阳翼展开故障,对故障原因进行了分析研究,对国内航天器圆形柔性太阳翼研制提出了建议,后续将持续跟踪事件进展,开展进一步深入研究。

锂离子电池(LIBs)自投入商用以来,其在低温环境下工作时容量衰退的问题广受学者关注。对低温环境下导致LIBs性能差的影响因素进行了分析与讨论,并从四个方面总结概括了近几年改善低温电池动力学的方法,分别为电解液设计,正极材料改性,负极材料改性和电池加热技术。最后,对改善低温LIBs性能的方法做出了总结并提出新的见解和方案,以促进高性能低温LIBs的持续发展。

以280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,在标准环境下测得电池在0.5 C的放电曲线。先将电池以0.5 C放电至30%荷电状态(SOC)并记录静置3 h后稳定的开路电压(OCV),然后继续在0.5 C下从30%SOC放电至10%SOC,过程中每步放电2%SOC后静置3 h记录相应OCV,最终获得电池的实际SOC-OCV曲线。该区间内SOC-OCV曲线非线性,特别在24%~26%SOC区间存在明显斜率变化。因此,对30%~10% SOC区间数据进行多项式拟合,得到的多项式拟合方程的拟合R值为0.996 5;同时对26%~32%SOC区间数据进行线性拟合,得到的线性方程拟合R值为0.999 49;两种拟合结果均有较好的拟合度。将电池充电至100%SOC后再放电至接近30%SOC以保证电池性能和出货带电态,并将流程结束电池进行静置,记录电池从100%SOC放电至接近30%SOC时的总放电容量C_y、实际放电总容量C以及静置过程中的OCV。根据电池的SOC、C_y、C和OCV之间的关系,推出基于上述两种拟合方程下的容量预测模型。将OCV和C_y代入容量预测模型进行容量预测。研究表明：静置12 h后OCV值接近稳定,利用该OCV值进行容量预测的预测误差在±1.5%以内;在静置时间较短的情况下,引入校正因子来修正预测容量值可保证同样的预测误差;在本研究的SOC区间内,该预测方法具有可行性且两种预测模型下的预测误差基本一致。

采用高镍三元正极材料和硅碳复合负极材料,通过对负极材料选型、电极面密度参数优化,成功制备出容量大于3.6 Ah的18650型锂离子电池。该18650电池体积比能量达到751 Wh/L,可3 C放电,工作温度范围为–40~60 ℃。电池具备良好的倍率性能、循环性能、低温放电性能、高温放电性能,综合性能良好,能满足用电设备的宽温域、长循环使用要求。

热失控是影响锂离子电池向更高能量密度发展进而得到更大规模应用的主要问题之一。锂离子电池的热安全性不仅取决于电池材料和电池设计,还会随着其老化的方式和程度而变化。针对高温循环后的老化锂离子电池电化学性能的衰退和热失控行为进行了研究。将三元锂离子电池在72和25 ℃以1 C进行恒流恒压充放电循环老化,比较了新鲜和老化电池的电化学性能;采用加速绝热量热仪对新鲜和老化的电池进行热失控实验,探究高温循环下电池热安全性的变化规律;对老化电池进行拆解分析,以研究其老化机理。结果表明,高温循环使电池的电化学性能发生了严重衰退,这是正负极都发生了大量活性材料的损失导致的。在加速绝热量热测试中,新鲜和老化的电池都发生了热失控。分析表明老化电池中的电解液被大量消耗,减缓了其热失控动力学过程,老化电池热失控的整体危害性有所下降。

选取了作为典型储能电池单体的商用磷酸铁锂/石墨电池为研究对象,探究其在不同充电截止电压(3.65、4.20、4.40、4.60和4.80 V)下的过充循环性能演变特性。通过构建电池容量衰减模型,分析了磷酸铁锂电池在不同程度过充循环下的容量衰减情况。进一步借助电压微分曲线(DV)无损分析,同时结合关键电极材料的微观形貌表征和元素分析,对磷酸铁锂电池过充循环下的容量衰减机理进行了深入研究。结果表明,过充电压越高,电池容量衰减越快。特别是在4.60 V过充循环时,平均容量衰减速率达到了每循环0.232‰,是正常循环下的3.1倍。

建设分布式光伏的用户配置储能可以促进分布式光伏消纳。针对目前单一用户难以承受储能系统较高配置成本的问题,研究了用户侧共享储能电站的容量优化配置。基于用户侧分时电价,综合考虑了用户侧储能投资和运维成本、用户购电成本以及用户使用共享储能电站的服务成本,以配置共享储能电站后用户群日运行成本最低为目标,构建了共享储能容量优化模型,并给出了模型中非线性项的转换方法。基于晴、多云、雨、雪4种典型日场景,开展了算例分析,验证了考虑多种典型日场景的共享储能配置相比于独立储能配置的经济性,以及相比于仅考虑单个特殊天气场景时共享储能配置的可靠性。

废旧锂离子电池正极材料的高效回收和利用,契合我国低碳发展的新形势,有利于能源循环再利用。介绍了废旧电池容量失效机理、预处理方式、正极材料火法回收、湿法回收等传统回收的研究现状;重点介绍了当前最为理想的正极材料直接再生回收方法(固相再生、水热修复、熔盐修复、电化学再生),综述各方法的优劣势;多角度展望了废旧锂离子电池回收面临的问题与挑战。

在锂离子电池电解液添加剂中,二氟磷酸锂(LiDFP)可改善电池多方面的性能,尤其是其出色的低阻抗效果受到高度关注。综述了LiDFP在调节固体电解质界面膜(SEI)阻抗,改善电池低温性能、倍率性能和高温稳定性等方面的研究进展,介绍了LiDFP在实际应用中存在的问题和解决方案。阐述了LiDFP的作用机理,并对低阻抗电解液添加剂的开发进行了展望。

硅负极材料作为锂离子电池理论容量最大的负极材料,具有容量高、资源丰富、环境友好等特点。以Mg₂Si为还原剂,采用机械球磨法先将Mg₂Si均匀包覆在SiO₂表面,随后通过高温还原反应及酸洗处理,得到中空多孔硅负极材料,并对所得材料进行结构和形貌表征及电化学储锂性能研究。结果表明,以Mg₂Si为还原剂能够有效降低反应产热量,所得硅材料整体呈现中空的球形结构,很好地保留了SiO₂的原始结构;此外,外球壳属于多孔结构,较大的空腔及丰富的孔洞均为硅材料的体积膨胀提供充足的缓冲空间,从而有效释放硅材料在体积膨胀过程中产生的应力。得益于此,该材料作为锂离子电池负极材料具有容量高、循环稳定性高等优势。

磷酸铁锂电池凭借安全性高和成本低等优势广泛用于新能源汽车和新型储能等领域,但在寒冷冬季、高海拔地区以及航空基站等低温工作环境中因性能大幅度降低而受到限制。综述了基于磷酸铁锂电池在低温下的性能衰退机理,重点从电极材料改性、电解液优化和低温预热技术三个方面综述近期国内外改善磷酸铁锂电池低温性能的研究动态,最后对磷酸铁锂电池低温性能改善提出新见解,并指明了未来发展方向。

在实际车辆运行工况下,电池包内电池的温度分布呈现出不均匀的特征,且在较高工作温度下电池的衰减速度会加快,可能促使容量和功率的减退加速。以锂离子电池为研究对象,通过对电池组进行长周期的1 C充放电循环,对电池组的温度分布、衰减情况以及电流分布行为进行了系统的表征和分析,并将其与单个基准电池进行了对比。研究结果显示,电池组中的所有电池都经历了更高的温度上升,且衰减速度较基准电池更快。尤其值得注意的是,经过1 815个循环后,电池组中间的电池容量减退至初始容量的61.2%,而基准电池的容量保持率为86.5%。此外,电池组中的电阻和电流也呈现了类似的变化趋势。通过实验性地量化非均匀温度分布对电池衰减的影响,有助于更深入地理解在存在温度梯度情况下模块化锂离子电池的衰减行为。这对于优化电池设计、提高电池性能和延长电池寿命具有重要的指导意义。

退役动力锂电池(额定容量80%以上)梯次利用可有效缓解电池回收和环境污染压力,提高资源利用率和经济效益,然而对其进行快速、无损和准确的状态评估仍是一个挑战。与其他已报道的方法相比,电化学交流电测量电池并收集数据绘制阻抗谱图是研究电池状态的核心方法,具有快速、无损这两种优势。通过这种方式检测的电池可以建立起内部阻抗和状态相关性,快速完成电池状态评测。电化学阻抗谱图的分析方法主要包括依靠测量数据和机器学习的方法进行阻抗的预测,依靠等效电路图对电路各个等效元件的变化情况进行分析,以及用积分算法将阻抗谱图转化为更直观的弛豫时间分布图谱。这些方法都提供了电池内部老化情况的分析方法,为电池内部阻抗和健康状态之间的联系提供了电化学方面的基础。基于此,综述了电化学阻抗谱结合机器学习评估动力锂电池状态在国内外最新研究进展,重点针对电化学阻抗谱、等效电路模型、弛豫时间分布和机器学习之间的关系进行总结和探讨。

为实现锂离子电池比能量提升,使用硅基材料提升负极的平均比容量是一种常用的方法。其中氧化亚硅由于循环性能优异,已经在动力电池中得到应用。然而氧化亚硅基负极颗粒在充放电过程中体积膨胀收缩率较大,会影响电池的循环寿命。探究硅颗粒在膨胀收缩过程中颗粒的粉化和SEI膜的过渡生长与预紧力的关系,有助于改善含硅高比能体系的循环寿命。通过研究不同应力条件下高比能量锂离子电池循环后硅负极颗粒的失效状态,分析氧化亚硅颗粒失效机理。

固态锂金属电池以其突出的安全性与高理论比容量成为目前最具发展前景的锂电池技术。在构建高比能固态锂电池体系时,如何较好地解决正极与固体电解质之间的界面问题以及二者之间的兼容性,是高安全性和高比能量固态锂电池技术的痛点之一。通过对固体电解质膜机械特性改性、正极/电解质界面特性改性及其一体化制备技术、界面理论计算等介绍,总结综述了如优化固态电解质与正极材料的物理接触、加强正极/电解质渗透性、改善界面兼容性和正极/电解质固体界面相构建等正极/电解质界面改性技术进展情况,并对固态锂金属电池界面改性技术的发展趋势做了展望。

纤维状锂离子电池作为柔性电子设备的核心储能元件,表现出高灵活性、轻量化、可编织的优点。传统工艺制备的电极材料通常采用金属集流体涂覆活性物质的形式,在多种形变下容易造成活性物质龟裂、脱落等现象,影响储能性能的稳定。碳纤维(CF)具有电导率高、柔性好、机械性能强、可编织等优点,将其作为电极的导电骨架应用于柔性自支撑电极受到了广泛的关注。而碳纳米管(CNT)是常用在电极领域并具有大长径比、大比表面积的导电纳米材料,阵列碳纳米管(VACNTs)还能够提供高度有序的传导结构以及提高电极的机械强度。通过在CF上原位生长VACNTs作为柔性自支撑导电骨架,水热负载磷酸铁锂、钛酸锂分别作为正极、负极,组装成纤维全电池。在0.2 C的充放电倍率下,初始放电线比容量达到1.38 mAh/cm,线能量密度高达2.62 mWh/cm。

燃料供应不足会导致质子交换膜燃料电池膜电极电压反转,造成阳极催化层中的碳载体发生严重腐蚀,进而给燃料电池带来不可逆的损伤。为了解决该问题,采用双功能PtIr合金作为阳极催化剂制备膜电极,并对其进行了电极极化性能、反极和交流阻抗等测试。结果表明,PtIr/C电极的峰值功率密度可达1.49 W/cm²,较Pt/C- IrO₂(50%)电极(1.46 W/cm²)提高2.1%。反极结果表明, PtIr/C电极抗反极时间725 s,较掺杂IrO₂的Pt/C电极反极性能略差,但在整个反极过程中PtIr/C电极呈现出更低的绝对反转电压,以及反极后保持更高的结构稳定性。反极后PtIr/C电极峰值功率密度降为1.18 W/cm²,衰减约20.80%,而Pt/C- IrO₂(50%)电极的峰值功率密度降至1.09 W/cm²,衰减约25.34%。PtIr/C电极相较掺杂IrO₂的Pt/C电极具有更佳的初始极化性能和优异的抗反极能力。该研究结果对质子交换膜燃料电池高性能长寿命膜电极催化层设计具有重要的意义。

为实现对动态工况下质子交换膜燃料电池(PEMFC)的老化预测,并提升门控循环单元网络(GRU)的预测能力,提出了一种将时间卷积网络(TCN)、注意力机制(Attention)和GRU结合起来的TCN-GRU-A预测方法,通过引入TCN层提升GRU特征提取能力,并用注意力机制对GRU输出特征进行加权以提升预测精度。采用PEMFC动态耐久实验数据集进行验证,通过与多种深度学习模型的预测结果对比表明：在对全电流负载数据和定电流负载数据进行的预测中,该预测方法均具有更小的预测误差和更好的拟合度。