锂离子电池凭借其高能量密度和成熟技术路线在消费电子和动力电池领域占据主导地位,而锂金属电池因其理论容量优势被视为下一代高能存储器件的重要发展方向。然而,锂离子电池正极材料在深度脱嵌锂过程中易发生结构畸变和界面副反应,导致容量衰减;锂金属电池则面临低亲锂性、枝晶生长及锂离子迁移受限等挑战,制约了其实际应用进程。针对这些问题,综述了近年来的改性策略,在富锂层状氧化物正极中预先嵌入无序结构重构氧框架并激活晶格氧,实现高容量和循环稳定性,在锂金属负极中构建梯度骨架实现无枝晶的阶梯式锂沉积。展望了锂电池未来发展趋势以及应用前景。

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。

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。

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。

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。

随着储能系统、电动汽车和便携式电子产品的快速发展,锂离子电池安全性备受关注。隔膜作为正负极间的核心功能层,直接决定电池寿命、安全边界与可靠性。聚烯烃隔膜因工艺成熟与成本优势仍占主流,但其热稳定性、机械强度、润湿性和化学相容性不足,难以满足高能量密度和复杂工况需求。综述了隔膜的主要类型与性能要求,并将其失效机理归纳为热失效、机械失效、电化学失效、功能退化及多物理场耦合五类。在分析方法上,提出了涵盖形貌、热学、力学、电化学及成分的多维度表征框架,结合实验案例揭示了隔膜退化与电池安全衰减的内在联系。针对失效风险,重点评述了陶瓷涂覆、纳米纤维增强、功能化涂层和阻燃组分引入等改性手段,并指出未来隔膜将由单一改性走向多功能协同,需兼顾薄型化、高强度、耐高温与阻燃、自修复、智能感知等新特性。最后,展望了多物理场建模、先进原位表征及智能隔膜的发展趋势,为高安全、高性能电池提供参考。

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。

低温启动性能是质子交换膜燃料电池堆的关键技术指标之一,为研究低温启动前后对膜电极的影响,分析了燃料电池堆低温启动方法,通过停机吹扫和“间歇启停小循环+降低空气计量比”方法,实现了60 kW燃料电池堆–30 ℃无辅助低温启动。最后,通过多次启机后膜电极关键组件的拆解表征,研究了低温启动过程对膜电极的影响。

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。

随着电动汽车的普及及其保有量的逐步提升,市场对快充电池的需求日益迫切。近年来,快充锂离子电池的技术进步非常明显,充电倍率逐步由2 C过渡到4 C,并逐渐向6 C甚至8 C方向发展。为了应对超级快充带来的挑战,分析了电解液在快充电池中的作用及改善方向,聚焦于溶剂、电解质及添加剂三个方面。分析了快速充电时,电解液对极片的浸润性问题,并探讨了二次注液工艺在降低阻抗、提升电池循环性能方面的潜力。这将有利于学术界及产业界理解电解液在快速充电中所产生的影响,为电解液的设计与工艺优化奠定基础。

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。

以石墨||磷酸铁锂软包电池为研究对象,对其进行25、45、60、70和80 ℃下充放电循环测试,计算电池循环容量衰减速率数据。利用Arrhenius公式,推导计算不同温度下铁锂电池活化能。采用微分容量(dQ/dV)曲线做容量损失分析;结合扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体光谱分析(ICP)、X射线衍射(XRD)等表征数据,结果表明,当温度超过60 ℃进行循环测试时,石墨负极界面SEI膜生长加速、正负极活性材料微观结构破裂、过渡金属离子出现溶出/沉淀现象,导致电池性能恶化,容量加速衰减。

自由活塞斯特林发电机由斯特林发动机与直线电机高效耦合而成,描述了一种单气隙动磁式结构的直线电机,工作过程中电机动子部件在活塞驱动下往复振荡。开展了直线电机电磁性能有限元仿真分析,通过空载输出特性、负载输出特性等参数的综合评价确定了磁路结构参数,通过对直线电机的动力学特性分析,明确了直线电机的谐振工作特性,基于优化的结构参数开展设计并研制样机进行实验测试,验证了直线电机的工作性能。

为优化电池热管理系统热力性能,基于新型吹胀式液冷板设计了三种流道结构。利用实验和CFD仿真模拟分析对比了三种流道结构在不同入口流量、温度下液冷板的传热特性、流动特性和阻力特性,选定合适的流道形式并进一步结构优化。结果表明：优化后的吹胀式液冷板均温性得到了显著改善,与原流道结构液冷板相比,模组顶部截面温差和最大温差分别降低了0.733 1和0.563 4 K,电池最高温度和压降仅升高0.15 K和2.206 kPa。

Li₂NiO₂具有高首次充电比容量优势,且脱锂电压与多数正极材料相匹配,因此成为正极补锂领域的研究热点之一。然而Li₂NiO₂极易与空气中的H₂O、CO₂发生反应而变质,使其失去补锂剂作用。低空气耐受性为Li₂NiO₂正极补锂剂的存储与极片涂布、干燥等电池制造工程增加了难度。首次采用多巴胺干混结合后续高温煅烧流程制备了碳包覆Li₂NiO₂补锂剂,有效地抑制了空气对其侵蚀,副产物Li₂CO₃、LiOH显著减少。在空气中暴露24 h后,Li₂NiO₂的首次充电比容量衰减幅度由51.9%大幅降至14.2%。将碳包覆Li₂NiO₂作为NCM9055正极材料的补锂剂时,全电池的首次放电比容量提升了14.9%,150次循环后的容量保持率提升了11.5%。

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。

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。

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。

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。

选取不同物理指标(如吸油值、粒度、比表面积、振实密度)的人造石墨,采用锂离子电池常规湿法和干法配料工艺配制浆料,并涂布干燥得到负极片。然后对浆料和负极片进行粘度、细度、过筛时间、流变、压实密度、反弹等加工性能测试。结果表明：吸油值越大,粒度分布越广,比表面积越大,振实密度越小,浆料的流变性能越差;湿法配料工艺更容易获得分散网络稳定的浆料,干法配料工艺制得的合格浆料过筛时间短,但在高剪切力下会破坏浆料的分散网络,引起浆料沉降。该研究成果对人造石墨类材料的制造工艺改善和锂离子电池制造过程具有重要指导意义。

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。

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。

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。

针对电池剩余使用寿命(RUL)预测过程中有限的早期老化数据进行长周期预测的问题,提出了一种结合局部估计散点图平滑(LOESS)与Transformer的混合预测模型(LOESS-Transformer,L-T)。该模型通过LOESS算法对电池容量衰减数据进行预处理,有效滤除噪声并捕捉核心退化趋势。利用Transformer模型具有长序列依赖捕获能力进行RUL预测。结果表明,所提模型相较于LSTM、CNN-LSTM等基准模型,在仅使用前30%的数据进行输入时,预测精度与鲁棒性均有显著提升。具体而言,在NASA B0005电池上,L-T模型的平均绝对误差(MAE)为0.015 7,均方根误差(RMSE)为0.021 6,RUL相对误差为5.77%;在CALCE CS2_38电池上,预测性能尤为突出,决定系数(R²)达到0.982 2,RUL相对误差更是低至0.13%。该方法为有限信息下的电池RUL预测提供了有效的新思路。

针对锂氟化碳软包装电池成组放电时在厚度方向膨胀所带来的壳体结构强度设计难题,以22 Ah锂氟化碳软包电池为研究对象,通过压力传感器测试了不同数量的软包电池在放电过程中厚度方向的膨胀力变化,通过公式推导建立了不同电池数量和对器壁膨胀压力的数学模型,以该模型为依据对16并电池单元外壳进行了设计并采用ANSYS Workbench软件对其受力情况进行了仿真分析。结果表明仿真结果与实际放电后的壳体膨胀形变结果基本一致,验证了该方法的准确性。该方法的建立,为电池单元外壳结构安全裕度设计提供了重要支撑。

氢燃料电池因其功率密度高、零排放和低噪音等特性,在无人机领域具有显著应用潜力。然而峰值功率受限、动态特性不足等因素是限制其大规模应用的瓶颈,采用燃料电池-锂电池复合能源系统架构,构建基于动态功率分配的协同控制策略。通过搭建实验平台并建立孪生仿真模型对该控制策略进行验证,结果表明该控制策略具有瞬时响应速度快、功率输出稳定、执行效率高的特点。同时仿真模型和实验结果吻合度较高,通过仿真计算可以实现对预设负载下无人机的续航时间等进行预测。

具有高理论比容量(1 672 mAh/g)的全固态锂硫电池(ASSLSBs)是最有前景的下一代储能技术之一。构建良好的离子/电子通道是实现高性能全固态锂硫电池的关键。利用Li₇P₃S₁₁(LPS)作为电解质,通过高能两步球磨法制备硫含量高达50%(质量分数)的复合硫正极。在高硫载量(6 mg/cm²)下研究了离子与电子导电剂的比例、球磨参数以及炭材料种类对复合硫正极电化学性能的影响。结果表明,当复合正极中固体电解质LPS与乙炔黑(AB)质量比为3∶2时,有利于构建良好离子/电子传输通道,获得优异电化学性能;在此基础上,进一步优化球磨复合过程的球料比,发现球料比为70∶1时所制备的复合硫正极S₅₀-LPS₃₀-AB₂₀表现出最优的电化学性能,其初始放电比容量高达1 312 mAh/g,具有良好的倍率性能和循环稳定性。

在对空间太阳电池阵发展及应用情况进行回顾的基础上,总结了刚性、半刚性、柔性太阳电池阵的技术特点及工程应用情况。传统刚性、半刚性太阳电池阵质量比功率及体积比功率较低,无法满足未来航天任务对太阳电池阵轻质量、小收纳体积的需求。采用柔性电池、柔性基板及柔性伸展机构的全柔性太阳电池阵,质量比功率预计可达200 W/kg以上,体积比功率可达40 kW/m³以上,较传统太阳电池阵有大幅提升,是未来空间用太阳电池阵的重要发展方向。基于未来应用需求及国内外技术现状,对全柔性太阳电池阵亟待解决的柔性电连接、柔性组件封装、高性能伸展机构等关键技术进行了分析,提出了可行的技术攻关方案,为后续全柔性太阳电池阵的研制及应用提供参考。

合适的流场能提高燃料电池性能以及燃料的利用率,仿真模拟可以作为流场板设计与优化的重要工具。通过Fluent软件,对509 cm²的大面积燃料电池进行了101和200 kPa两种不同操作压力下的数值模拟。仿真结果表明：在不同的操作压力下,燃料浓度沿流动方向均呈现出降低的趋势,并且随着操作压力的增加,各组件的气体分布均匀性更高,燃料电池的输出电流密度也越高。燃料电池仿真的极化曲线与实验结果吻合较好,该电池结构在燃料电池实际工程化应用方面具有一定的参考价值。

对于二次电池电极材料而言,高熵设计可以获得更好的结构稳定性、体相电子电导率以及离子扩散速率。综述了近年来锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs)和水系锌离子电池(ZIBs)中的高熵改性电极材料,深刻剖析了优越的电化学性能与高熵结构之间的构效关系,系统总结了高熵电极材料的发展现状与挑战,并对高熵材料的优化设计提出了见解,为推动二次电池高熵电极材料的产业化提供参考。

随着锂离子电池应用领域的拓宽和电子产品的快速迭代,对安全性能和极速充电能力提出了更高的要求。在锂离子电池的极速充电过程,易在石墨负极表面析出金属锂,产生电池容量衰减、安全风险增加、使用寿命缩短等诸多问题。阐述了负极析锂的机理。列举了负极析锂的三种分布状态,并说明了这些分布状态形成的原因。分析了负极析锂的影响因素,如电芯N/P值、充电温度、充电倍率、过充、Overhang设计。提出了解决负极析锂的对策。对负极析锂问题的研究现状进行了总结,并提出了未来负极析锂的可能研究方向。

基于第一性原理利用密度泛函理论对磷酸锰锂材料改性进行了理论计算。相较于磷酸铁锂,磷酸锰锂在比容量接近的基础上具有较高电压,但其电导率和锂离子扩散系数较低,电化学性能差。因此,通过掺杂方式对磷酸锰锂材料进行改性来提高其电化学性能,达到兼顾高比能量和高安全性,其衡量指标为体积变化、电子电导率、电压、锂离子传输性质和热力学稳定性。选取Fe,Co,Ni,Nb,Ti这五种元素进行掺杂改性,掺杂异种元素后,材料的带隙均减小,提高了电子电导率;Ni、Co掺杂提高了磷酸锰锂的电压,但降低了材料的安全性;五种衡量指标的雷达图显示,Fe掺杂后综合性能最佳。在磷酸锰铁锂材料基础上选取Ni、Co进行第二种元素掺杂改性。相较于Ni掺杂改性,Co掺杂进一步提高了材料的电子电导率。

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。

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。

为探究集装箱外环境温度变化和辐射对储能锂电池的综合热效应,选取位于严寒地区包头的某储能电站的45英尺高柜集装箱为原型进行渗入热量分析,并分析冬夏季集装箱外界对锂电池不同放电倍率运行和非运行状态下热特性的影响。结果表明,在锂电池运行状态下,随着电池放电倍率的增加,锂电池的最高温度逐渐趋于一致,冬季条件下,温升影响程度最大可达20.93%,夏季最大可达8.20%;在全天非运行状态下,冬夏季环境影响时间与锂电池温度变化呈线性关系,冬季影响24 h后,降低锂电池初始温度的43.6%;夏季影响24 h后,升高锂电池初始温度的11.4%。研究结果有助于预估储能锂电池在无热管理下的温度变化情况,为电池热管理技术设计提供参考。

提出了一种融合物理寿命模型与数据驱动模型的锂离子电池健康状态(SOH)估计方法。该方法通过将实际实验数据与物理约束相结合,在神经网络(NN)中嵌入物理模型约束,借助融合损失函数,实现了物理模型与数据驱动模型的有效融合,从而提升了模型的可解释性和准确性。仿真结果表明,所提出的融合模型在预测精度方面显著优于单纯基于神经网络的数据驱动方法、物理模型方法以及基于二阶戴维南(Thevenin)的等效电路模型(ECM)方法。

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。

在构建高比能、高安全以及长寿命的固态锂电池体系时,解决固态电解质与电极之间界面接触问题以及兼容问题尤为关键。在原位聚合一体化制备条件下,对固态电解质膜电极/电解质界面进行改性可优化固态电解质和电极的界面。原位聚合策略可有效降低界面阻抗,增强界面接触以改善锂离子传输性能,并简化可规模化的制备工艺。根据聚合物的类型,综述了以紫外光或热为引发条件的无溶剂原位聚合物电解质用于锂金属固态电池的研究进展及其应用前景和挑战。

调研了国内外无线传能技术和燃料电池技术的研究现状,在探月四期工程的整体规划框架下,对月球科研站基本型能源系统任务需求进行分析研究;提出了月球科研站基本型的能源系统组成,对能源系统的功能、工作原理和工作模式进行分析,给出了主要技术指标;对能源系统涉及到的关键技术进行初步分析,包括热电一体化能源综合利用技术、可再生燃料电池高可靠及高效控制技术、小型化高效远场激光无线传能技术、千瓦级近场无线传能技术和复杂多源能源系统稳定性建模与分析技术;基于方案设计和关键技术分析,对后续工作进行探讨,给出了下一步工作建议。

锂硫电池具有较高的理论比能量(2 600 Wh/kg)和理论比容量(1 675 mAh/g),因此被认为是下一代最具潜力的储能设备之一。以锂硫电池正极存在的主要问题,重点讨论了不同宿主材料[包括碳基材料、聚合物、无机金属化合物等与硫化锂(Li₂S)形成的复合正极材料]的研究进展和优缺点,分析了各代表性材料的结构特性及其提升Li₂S正极性能的基本方法,并对Li₂S正极材料未来的研究趋势作了展望。