熔盐电解制备锂离子电池Cu3Si/Si负极及其倍率性能研究

采用熔盐电解法,以质量比为1:1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,制备得到Cu3Si/Si多孔颗粒,粒径为0.05~2.8μm。结合XRD、SEM和EDS等手段,分析了CuO/SiO2的电脱氧反应路径。结果表明,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2则与熔盐中的Ca^2+和O2^-结合生成中间产物CaSiO3。CaSiO3进一步脱氧得到单质Si。硅铜合金化反应生成中间产物Cu9Si、Cu15 Si4和Cu3Si。将Cu3Si/Si复合物组装成锂离子电池负极,在200、500、800、1000、2000和200 mA/g放电电流密度下,可逆比容量分别为1346.22、754.3、661.4、564.8、192.1和1030.6 mAh/g,材料的倍率性能显著提升。     

钛含量对硅钛复合物储锂容量的影响

为研究钛含量对硅钛复合材料储锂性能的影响,将钛质量百分数含量分别为3.3%、6.4%和8%的硅钛复合物组装成锂离子电池负极并测试其电化学储锂能力。结果表明,钛的加入未改变活性物质硅的嵌/脱锂反应电位,但对负极的储锂能力影响显著。随着钛含量的增加,硅钛复合物的首次嵌锂比容量降低,首次库伦效率增大,当钛含量为8%时,负极的储锂能力最佳:首次嵌锂比容量为2107.02 mAh/g,首次库伦效率为89.95%,经过经50圈循环后,容量保持率高达80.72%,平均衰减率仅有0.38%/圈。     

硅钛摩尔比对熔盐电化学制备硅钛合金的影响

为研究硅/钛摩尔比对熔盐电解制备硅钛合金组分及形貌的影响,以等摩尔比的CaCl2-NaCl熔盐为电解质,通过改变电解原料中硅/钛摩尔比,在槽电压2.4 V、电解温度700℃下电解5 h获得电解产物。结果表明,当硅/钛摩尔比分别为20、25和50时,电解产物均为单质Si和TiSi2合金,微观形貌分别为50~100 nm纳米线和50~200 nm微粒混合、30~50 nm纳米线和100~250 nm微粒以及粒径0.2~2.5μm的块状颗粒。     

FRP管增强混凝土结构的性能研究

纤维缠绕聚合物基复合材料(FRP)管增强混凝土结构已成为目前国际土木工程界研究的新热点.本文从组分材料特性和组合结构两方面综合阐述了FRP管增强混凝土结构的工作机理,并与传统钢管混凝土结构进行对比分析,表明该组合结构具有极大的优越性.全面介绍了该技术的国内外研究发展现状,并对今后的发展和研究方向进行了展望.     

引汉济渭二期高地下水位盾构隧洞渗流应力耦合研究

白鹿塬洞段是引汉济渭二期工程黄土区隧洞中埋深最大、地下水位最高的隧洞工程,其盾构法施工的可行性与安全性尚不明确。为此,应用ABAQUS渗流-应力全耦合数值模拟方法,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型与刚度迁移法,对白鹿塬282.22 m埋深泥岩洞段的盾构掘进过程进行了三维仿真,重点分析了隧洞掘进阶段典型断面围岩孔隙水压力、应力变形、塑性区以及衬砌结构受力变形的变化规律。结果表明：典型断面处孔隙水压力随开挖过程先降低后回升,随后趋于稳定,距离掌子面前缘约3.6 m的隧洞断面处产生体积收缩,从而造成超孔隙水压力,压力水头最大值约248.0 m;洞周收敛,顶拱下沉,底拱隆起,隧洞周围围岩应力、应变、径向变形呈对称性分布,等效塑性应变主要发生在洞侧3 m深度范围内,顶拱无明显的塑性区,故围岩的最可能破坏模式为侧拱围岩塌落;在施工阶段衬砌结构内外缘以压应力为主,最大压应力为18.77 MPa,衬砌顶拱、底拱外缘以及拱腰内缘边墙产生较小的拉应力,约为0.85 MPa,均满足抗压承载力和抗拉强度要求。研究结果可为引汉济渭二期工程的安全运营及灾害防治提供参考依据。     

三河口大坝坝基岩体波速特征及爆破影响分析

以引汉济渭工程三河口大坝坝基岩体为研究对象,采用声波测试、电磁波CT探测等手段,分析了坝基岩体钻孔波速特征及电磁波CT特征规律,研究了爆破开挖对岩体的影响。结果表明：坝基岩体高程高于一定范围(504.5～511.5 m)时,波速显著下降,高程504.5 m以下波速高且稳定,岩体完整性较好,局部岩体波速低于4 000 m/s,原因是附近断层、裂隙等导致局部岩体完整性较差;坝基整体电磁波CT衰减系数较小,仅局部岩体区域衰减系数较大,其分布高程主要在498.5～501.0 m,河谷坝段上游边界的坝基岩体完整性优于下游边界的,靠近左右岸的坝基岩体完整性优于坝段中部的;坝基岩体在爆破开挖作用下,受影响深度主要在2.0 m范围内,坝基高程为504.0、504.5 m时,波速值高于3 400 m/s的岩体区域面积占比均在80%以上,通过固结灌浆处理可基本满足坝基设计要求。     

基于直觉模糊的城市灾害应急管理综合能力评估

城市灾害应急管理综合能力是衡量一座城市未来发展前景的重要指标。针对城市灾害应急管理的主要特点,运用直觉模糊集的有关知识,对城市灾害应急管理综合能力进行了评估。依据城市灾害应急管理的框架结构,构建了综合能力评价指标并针对此评估体系的特点采用基于直觉模糊集的评估方法。最后,以我国3个不同地区的城市为例对各城市的灾害应急管理能力进行了评估。     

重油在催化剂中的有效扩散系数及扩散受阻因子

通过对大港减压渣油超临界萃取（SFEF）窄馏分在FCC催化剂与SiO2模型催化剂中有效扩散系数的研究,得到了催化剂孔径对有效扩散系数的影响和催化剂的扩散受阻因子。结果表明,SFEF窄馏分在FCC催化剂中的扩散受阻因子均小于1,为受限扩散,在大孔FCC催化剂中的扩散受阻因子是参比催化剂中的2～3倍。当扩散分子直径小于1．8nm时,SFEF窄馏分在孔径大于5．6nm的SiO2模型催化剂中的扩散受阻因子均大于1;当扩散分子直径大于1．8nm时,SFEF窄馏分在孔径为5．6～7．9nm的模型催化剂中的扩散为受限扩散。SiO2模型催化剂的曲折因子为2．87,在经验值范围内。当平均孔径相近时,SFEF窄馏分在模型催化剂中的有效扩散系数比大孔FCC催化剂中大两个数量级,说明有效扩散系数不仅与扩散分子直径与催化剂孔径的比值A有关,还与催化剂的孔结构密切相关,仅用λ来关联扩散受限程度是不准确的。采用SiO2模型催化剂研究有效扩散系数与孔径的关系更为准确合理。     

湿式离合器滑摩过程的数值模拟

通过对湿式离合器滑摩过程的分析,研究了摩擦系数变化对离合器动态特性和热负荷特性的影响,建立了某湿式离合器接合过程中不同摩擦系数的有限元热力耦合分析模型,并通过实验结果与分析结果的比较,确定了离合器摩擦片合理的摩擦系数.     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。