LiFePO4锂离子动力电池45℃容量衰减机理

以电动汽车的方型LiFePO₄/石墨动力实验电池为研究对象,探究其在45℃恒温箱下1C充放电循环的失效机理。通过对电池进行解剖,系统分析了电池循环前后正负极片的厚度、形貌、结构和克容量的变化。随着电池在45℃高温下循环,电解液分解以及Fe溶出损失、SEI膜再生长,消耗大量的活性锂,交流内阻增加导致电化学极化增大,活性锂消耗引起负极容量损失为6.7%,负极结构变化造成的容量损失为22.64%。结果表明石墨负极动力学性能的衰减是电池失效的主要因素。     

微生物燃料电池的研究应用进展

微生物燃料电池是利用微生物作为催化剂,氧化分解生物质同时输出电能的一种新装置,因其可将生物质中化学能直接转化为电能,可获得更高的能量转化效率,是未来缓解能源和环境问题的有效途径,引起了科研工作者的广泛关注。本文结合近几年微生物燃料电池的发展,综述了产电微生物种类、电池材料及其改性、反应器的放大以及微生物燃料电池应用方面的研究进展,分析了该领域未来发展的主要方向及面临的问题,指出筛选和诱导产电菌对不同有机底物的耐受性,开发高效价廉的电极材料以及构建易于放大的电池模式,是微生物燃料电池未来研究的重点。在此基础上,应该着重于反应器放大,深入研究其在废水处理、产氢、微生物电化学合成以及传感器方面的应用,确定其实际应用的相关参数和模型,为微生物燃料电池早日实际应用打下坚实基础。     

废旧三元动力电池电热特性的实验研究

动力电池老化容易引发荷电状态不准、退役电池筛选困难以及热安全性等问题，限制了电动汽车及废旧电池梯次利用的发展。而研究高比能量电池的老化特性，对比分析多种环境、多种条件下废旧电池的电热性能变化有助于为解决上述问题提供理论依据，因此基于动力电池测试系统对其进行了实验研究与讨论。研究表明：电池随着循环次数增加，有效容量和能量逐渐衰减，能量效率逐渐降低，底部截面发生膨胀；随着电池老化程度的增加，其倍率性能、环境温度适应性均会变差，内阻、内阻温度敏感度明显增大；电池电性能的变化直接影响其热性能，电池的工作温度以及温升速率与新电池相比明显增加，新旧电池工作温度的差异在低温环境或高倍率放电的条件下更为严重。     

光催化型微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池是利用电化学技术将微生物代谢产生的能量转化为电能并同时降解环境污染物的一种理想发电装置。总结了国内外研究不多的利用半导体材料的阴极将光能引入到微生物燃料电池体系的研究,重点对其光催化微生物燃料电池的机理、光电协同产电的技术特点、目前在污染物去除方面的应用进行总结,对其发展的方向及在废水处理方面的应用进行展望。     

土壤微生物燃料电池的研究进展及展望

微生物燃料电池（microbial fuel cells,MFCs）是一种利用产电微生物将化学能直接转化为电能的技术,其在运行期间不消耗外界能量且无二次污染,日益得到人们的广泛关注。土壤因富含有机质和庞大的微生物种群,是产电微生物的“天然培养基”。近几年来,以土壤为基质的MFCs在产电、土壤污染评价和修复等方面展现了较大的研究潜能和应用前景。本文全面介绍了目前MFCs在土壤产电、有机污染物降解、重金属污染治理、温室气体减排以及生物传感器等方面的应用研究;总结了目前土壤MFCs研究中应用的反应器构型、电极和产电微生物种群;在此基础上提出了以土壤为基质的MFCs在研究及应用过程中存在的主要问题,并对其研究前景进行展望。     

铁掺杂对磷酸锰锂电化学性能的影响

利用球磨-固相烧结法制备出一系列不同铁掺杂量的LiMn(1-x)Fex PO4(x=0~1.0)材料,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜对所得样品结构和形貌进行表征。以所得材料为锂二次电池正极组装电池,并运用恒流充放电、循环伏安对其电化学性能进行测试。结果表明:所得LiMn(1-x)Fex PO4材料均呈现单一均相橄榄石结构;其粒径为50~100nm,粒径分布均匀。未经铁掺杂的LiMnPO4比容量仅为19.3mA·h/g,比能量仅为71.20mW·h/g,经铁掺杂后材料的比容量和比能量都获得显著提高,当x=0.4时,LiMn0.6Fe0.4PO4的比容量为133.6mA·h/g,比能量达到483.58mW·h/g。比容量和比能量随着铁掺杂量的提高而产生的增量分别符合指数递减和倒S型曲线。     

碳纳米管涂层提升电池性能

<正>理论上,以硫为负极的锂离子电池比目前销售的可充电电池可存储更多的能量,这意味着电动汽车和移动设备两次充电的时间间隔可相应延长。最近,德克萨斯州的研究人员表明,向电池的某个元件增加一层碳纳米管,取得的能效可与锂-硫电池相媲美。与当今最好的商业电池相比,锂-硫电池可储存5倍于其的能量。当锂离子电池充放电时,锂离子在两个电极之间移动并通过外部环路产生电流。电池负极容纳的锂离子越多,电池能够存储的能量     

煤气站能量利用效率评价

采用冷煤气效率、热煤气效率和能量转化效率等技术特性指标,对煤气站能量利用情况的不完整性进行了系统分析,提出了评价煤气站能量利用情况：首先需要确定考核系统、有效产出能量和系统消耗能量,最后计算出煤气站能量利用效率的评价步骤和方法。     

正极材料的优化及其改善锂硫电池充放电性能的研究

穿梭效应导致锂硫电池(LSBs)充放电性能衰减、寿命短,阻碍其成功进入商业化。穿梭效应的抑制策略可阻止聚硫负离子移动和减少可溶性Li_2Sx浓度。前者对穿梭效应的抑制存在饱和现象,因此在优化锂硫电池正极材料中,引入过渡金属催化剂加速聚硫化锂的转化是进一步抑制穿梭效应、提高电池寿命的可行方案。通过优化碳复合材料设计制备了氧化亚锰(MnO)@空心碳球复合材料,两面三点(物理:多孔笼状结构的阻碍;化学:极性材料共价吸附和催化剂加速多硫化锂转化)协同抑制穿梭效应。结果表明,该优化材料能有效提升锂硫电池充放电性能、改善循环寿命,且倍率性能良好。在0.5 C倍率下,其初始放电比容量达到1009 m A·h/g,经过200次循环之后,其比容量为853 m A·h/g,容量保持率达到84.5%。     

番禺200KW磷酸燃料电池发电系统之污水处理

燃料电池由于其燃料利用率高、对环境友好等优点,成为清洁、高效的能量转化形式。目前广东省番禺天力畜牧有限公司利用猪的排泄物发酵制得沼气,经过脱硫、重整而得富氢气体供磷酸燃料电池使用。本文主要详细介绍该项目对于发酵后废水进行处理的原理和应用情况。     

基于稀疏化最小二乘支持向量机的WSN区域定位算法

本文提出了一种基于稀疏化最小二乘支持向量机的WSN节点区域定位算法。算法将WSN室内定位问题看作以传感器节点RSSI值为特征量的多分类问题,将节点RSSI值转化为节点位置,利用SVC良好的泛化能力和稀疏化的特点,实现区域定位,以达到较高的定位精度。实验结果表明,与SVC的区域定位比较,该算法有较好的定位精度与时效性。     

硫酸转化系统优化设计方案的比较

分别以转化催化剂用量最少、催化剂和换热器投产最少以及运行总年费最少为目标函数进行转化系统的优化设计。对计算结果进行比较并讨论转化系统优化设计的方向。     

高容量型锂离子电池的制备及其电化学性能研究

锰酸锂(Li Mn2O4)圆柱形电池具有良好的循环性能、热稳定性、较高的容量以及相对低廉的价格,近年来成为电池研究的热点。采用刮刀涂布法制成电池,电池测试仪对电池的容量、寿命、电化学性能进行表征,电池的容量达到1520m Ah,稳定倍率可以达到1C,寿命达到400次以上,针刺测试表明其安全性能良好。     

锂离子电池中硅负极材料的研究进展

锂离子电池自身存在诸多优点,它的储存能量密度高,额定电压高,自放电小,电池寿命长,且工作温度区间很大,故其广泛应用于智能手机以及电动车中。构成锂离子电池的负极材料中最常见的是石墨,其层间的范德华力确保该材料在充放电过程中的稳定性以及循环使用寿命,但也存在两面性,由于晶格常数较小限制了锂离子能够插层的位置,容量值低,这限制了锂离子电池在各领域的应用。因此对高容量负极材料的探索研究得到广泛关注,硅材料因具有目前最高的理论比容量、合适的嵌锂平台、大储量等优点,引起了众多研究者的关注,成为最具潜力的下一代锂离子电池的负极材料。但其也存在一些问题,针对硅材料目前存在的问题及解决该问题的方法进行了综述。     

锂离子电池硅基阳极预锂化研究进展

硅基阳极材料具有超高的理论比容量，是替代石墨类材料、提高锂离子电池能量密度的有效途径。但与石墨类材料相比，硅基阳极材料在首次嵌锂过程中，会大量消耗来自正极的锂离子，造成活性锂损失，形成较大的初始不可逆容量，影响材料的首次库伦效率，严重降低了锂离子电池的能量密度。预锂化技术，通过使电极材料接触额外的锂源，可以补偿锂离子电池在首次循环过程中造成的活性锂损失，是目前提高锂离子电池首次库伦效率的最有效手段，可使锂离子电池获得更高的能量密度和更好的循环性能。对当前主要的预锂化手段进行了概述，总结了各种预锂化技术的优缺点，并提出预锂化技术未来面临的挑战，为预锂化策略的实际性应用提供方向。     

燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、寿命长、比功率和比能量高、以及对环境友好等优点。质子交换膜则是关键部件之一,它起到分隔燃料和氧化剂、传导质子和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命。本文主要介绍了有机无机杂化质子交换膜的特点,并对近几年的发展状况进行了综述,就其设计原理、制备方法及优缺点作了简要评述。     

PVA/APP改性锂电隔膜的制备与性能

以高聚合度的聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂，聚乙烯醇(PVA)为成膜骨架材料，通过相转化的方法制备PVA/APP改性隔膜，使用在锂电池中。对改性隔膜的机械强度、湿润性、热稳定性、微观形貌以及电化学性能进行表征。探究不同APP添加量对隔膜性能的影响，对其组装电池的循环倍率性能进行评价。结果表明，当PVA质量分数为10%、APP添加量为8%时，改性隔膜具有优异的电解液湿润性以及热稳定性，吸液率达到215%，在200 ℃下几乎不收缩；拉伸强度达到47.4 MPa。使用改性隔膜组装电池，在0.1 C放电条件下循环50次，放电比容量为143.2 mAh/g，库伦效率均大于97%，容量保持率达到95.1%，而商用锂电池隔膜所组装电池的容量保持率只有82.8%。改性隔膜在具有阻燃性能的同时所组装电池能保持良好的电化学性能。     

乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜及其在锂硫电池中的应用研究

锂硫电池因其硫电极导电性差及容量衰减快等问题限制了其应用。为了提高锂硫电池的比容量、倍率性能及循环稳定性等电化学性能,本研究利用乙炔黑对玻璃纤维(GF)进行表面修饰,得到了一种新型的乙炔黑/玻璃纤维复合隔膜(CGF)。研究发现,在纯硫电极下,使用CGF隔膜的锂硫电池在电流密度为0.2C时,其起始比容量达到1550mAh/g。且在1C和2C高电流密度下,其比容量仍分别达到了960mAh/g和691mAh/g,长循环300圈后容量保持率分别为65%和58%。然而,使用GF隔膜的锂硫电池在0.2C时起始比容量仅为1113mAh/g。且其比容量衰减快,循环300圈后,比容量仅为517mAh/g;当电流密度增加到0.5C及以上时,锂硫电池基本不能释放容量。通过乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜并将其应用于锂硫电池,有效地提高了电池的比容量、循环稳定性和倍率性能。     

以偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的锂离子电池负极的研究

粘结剂虽然在硅基锂离子电池中的占比虽然较少,但是在对电池的电化学性能起到重要的作用,本研究使用偕胺肟基聚丙烯腈为硅基锂离子电池的粘结剂,与聚丙烯腈(PAN)为粘结剂的锂离子电池硅基负极在电化学性能方面进行对比,利用扫描电镜(SEM)对偕胺肟基聚丙烯腈和聚丙烯腈的负极极片进行的表征。本研究以聚丙烯腈为原材料制备的偕胺肟基聚丙烯腈复合纳米硅以及导电炭为电池负极,以铜箔为集流体,隔膜为celgard2400,实验结果显示,采用偕胺肟基聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在电流密度为1000mA/g的情况下,首圈放电比容量达到了1496. 1mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仍有434. 7mAh/g,而以聚丙烯腈为粘结剂的硅基负极在同样的条件下,首圈放电比容量有1411. 6mAh/g,经过了200圈的循环后,其放电比容量仅有57mAh/g。     

生物甲烷系统技术评价与集成的研究进展

生物甲烷系统是实现生物质资源化高效转化利用和二氧化碳减排的重要途径之一,符合我国国家战略的重大需求,但目前对该系统中的能量物质转化效率、经济环境性等问题的分析不够深入。为了深入认识生物甲烷系统的物质能量转化和利用情况,实现生烷甲烷体系结构的最优,本文从系统工程的思路出发,对影响整个生物甲烷系统的关键单元和子系统中的关键技术进行了分析对比,包括原料收集、发酵、甲烷提纯等过程,并结合实例进行综合分析与评价。对生物甲烷系统中各单元的技术、经济、环境的影响评价和系统网络结构多目标优化的国内外研究进展进行了简要论述,提出了生物甲烷系统研究所面临的技术瓶颈和挑战。指出针对资源的特殊性,需要建立综合考虑过程模拟、能效分析、全生命周期及经济评价的系统集成方法,对生物甲烷反应、产物分离、储运、输送等各个环节的物质转化、能量利用效率及环境影响进行评价和分析,发现影响其可持续性能的瓶颈;进一步考虑技术、经济和环境等指标进行多目标优化,获得优化策略,实现生物甲烷系统物质能量利用效率的最优化和能源资源的最优配置。