基于电化学阻抗特征选择和高斯过程回归的锂离子电池健康状态估计方法北大核心CSCD

电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)蕴含丰富的电池健康状态(state of health,SOH)信息,但不同频率的电化学阻抗数据间并不相互独立,直接利用全频段EIS数据构建SOH估计模型,往往存在精度低、计算复杂度高等问题。鉴于此,本文提出了一种基于特征选择和高斯过程回归的SOH估计方法,可通过序贯前向搜索策略,结合交叉验证均方根误差指标,逐步搜索阻抗特征子集。基于此,采用基于水平图的多目标可视化决策方法,以均衡模型复杂度与精度为目标,综合考虑特征个数与交叉验证均方根误差,实施阻抗特征子集优选。所提方法已成功地应用于公开发表数据集。相比全频段EIS建模方法,本文作者所提方法可显著提升SOH估计精度,大幅降低EIS测试时间,为电化学阻抗技术应用于SOH在线估计提供理论和技术支撑。     

富锂材料Li1.2[Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的Mo掺杂及电化学性能研究

富锂锰基正极材料由于其高理论比容量和较高的工作电压深受人们的青睐,然而循环稳定性差、电压衰减严重和倍率性能差等一系列问题限制了其在锂离子电池中的商业应用。为了改善其电化学性能,利用共沉淀-煅烧法成功制备了不同摩尔量钼元素掺杂的富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Mn_(0.54-)_xNi_(0.13)Co_(0.13)Mo_x]O_2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)。钼元素主要取代富锂材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2结构中的锰位,由XRD衍射结果可知,钼元素的掺杂保持了材料本体的晶体结构。富锂材料经掺杂改性表现出优异的电化学性能,Li_(1.2)[Mn_(0.51)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.03)]O_2在0.5C倍率下循环100圈的放电比容量达到200.6 mAh/g,容量保持率为89.27%;Li_(1.2)[Mn_(0.52)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.02)]O_2的首圈库伦效率由74.41%提高到81.47%。这主要是由于钼的掺入抑制了晶格氧的脱出,提高了材料的结构稳定性。电化学阻抗测试也进一步表明钼掺杂可以有效提高材料的导电性和界面电化学反应活性。     

锂离子电池电化学性能及阻抗参数的Arrhenius特性分析

本文考察了环境温度对18650型磷酸铁锂（LFP）电池和高镍三元(NCA)电池充电容量的影响,比较了两种电池的低温性能。对不同环境温度的满电状态电池进行电化学阻抗测试,根据等效电路拟合计算了电池的欧姆电阻值(RS)、膜电阻值(Rf)和电荷转移电阻值(Rct),并分析了各电阻与温度的特定关系,结果表明LFP电池的欧姆电阻和膜电阻在-10~25 ℃温度区间具有Arrhenius关系,电荷转移电阻在-10~50 ℃温度区间具有Arrhenius关系;NCA电池的膜电阻和电荷转移电阻在0~50 ℃温度区间具有Arrhenius关系。对比分析不同温度的固相离子扩散系数表明,LFP电池的固相离子迁移速率受低温影响较大,NCA电池的固相离子扩散过程受环境温度影响较小。     

基于EIS和神经网络的退役电池SOH快速估计

为了提高退役电池健康状态估计的速度和精度,针对某电动大巴车退役的方形磷酸铁锂电池,选取其中8只电池继续进行循环老化实验,并在不同循环周期后进行电化学阻抗测试.根据锂离子电池阻抗特性,提取300 Hz、60 Hz以及1 Hz下的实部、虚部和模值为特征参量,将测试时间由十几分钟缩短至几秒钟.以特征参量为输入参数,结合BP神...     

静电纺丝法制备空心钛酸锂材料

为进一步提升钛酸锂材料的性能, 本文在传统静电纺丝技术的基础上, 将纺丝喷头改进成内外嵌套的同轴喷头, 以两种溶液的形式进行同轴共纺, 得到了具有空心结构的钛酸锂纤维丝.将其与传统静电纺丝法制备的实心结构钛酸锂纤维丝进行对比, 结果表明: 空心钛酸锂材料粒度均一、无团聚现象, 材料具有明显的空心结构, 结晶性能良好, 比表面积是实心结构的1.3倍.形貌结构的改善极大地提高了空心钛酸锂材料的电化学性能, 表现为小倍率下二者的放电比容量接近理论比容量, 但在20C倍率下空心结构的钛酸锂材料优于实心钛酸锂, 仍可达到130 mA·h·g-1, 循环200周后容量保持率仍达98%, 具有良好的稳定性; 循环伏安和交流阻抗曲线也表明: 空心结构使得钛酸锂材料的极化程度减少, 电化学反应阻抗降低, 更有利于电化学反应的进行.      

择优取向SnS2纳米片的可控制备和储钠性能研究

作为储钠负极材料,二硫化锡(SnS_2)来源广泛,且具有较高的理论比容量(837 mAh/g)。然而由于其晶体结构的各项异性,充放电过程中Na~+嵌入和脱出存在方向性,因此,可控调节SnS_2片层材料生长方向,并深入研究生长取向对电化学性能的影响机理至关重要。采用水热法,于SnS_2材料生长过程中引入表面活性剂聚乙二醇(PEG),制备具有不同生长取向的SnS_2片层材料,其中以(101)面择尤生长的SnS_2纳米片可以提供较丰富的电化学反应活性位点以及快速的Na~+迁移路径,从而加快电极反应动力学,因此电极表现出优异的倍率特性:在0.1 A/g电流密度下的可逆比容量为367 mAh/g,在更大电流密度2 A/g下的比容量依然有284 mAh/g。     

退役三元电池再利用时衰减机理分析

以某型号退役三元电池为研究对象,评测了电池的剩余寿命,研究了循环过程中电池交流阻抗的变化规律,分析了正负极的表面形貌、材料晶体结构以及石墨负极表面成分。结果表明：该型号退役三元电池的剩余寿命大约在1 870次,1 200次循环后,欧姆阻抗增大约16%,电荷转移阻抗增大了80%;正极材料出现裂纹且不断增大,最终出现严重的破裂,负极SEI膜逐渐变厚;正极材料的层状结构逐渐被破坏,晶格缺陷增加,负极材料的层间距持续增大;负极表面的LiF、Li₂O、C-Li和P-O/P=O化合物的相对含量逐渐增加,引起电荷转移阻抗的增加。该研究对退役三元电池再利用时性能评估、重组和管理有重要的指导意义。     

基于CiteSpace知识图谱的近20年城市开放空间研究

在城市土地存量化利用背景下,如何盘活碎片化城市开放空间、营造高质量城市开放空间体系成为人居环境学科面临的困境。本文利用CiteSpace软件对城市开放空间近20年的文献进行图示化分析,整合不同视角的开放空间研究,总结开放空间研究现状与研究前沿。同时,从量化分析模型角度归纳总结基于不同角度开放空间量化评价方法。通过对开放空间理论研究与量化方法研究总结,探索开放空间研究的总体趋势与发展方向,为城市更新新阶段开放空间规划设计提供研究思路。     

七氟丙烷对磷酸铁锂储能电池的灭火效果

以磷酸铁锂储能电池为实验对象，研究了自由膨胀、夹板限定膨胀的空间条件下，七氟丙烷灭磷酸铁锂储能电池火灾过程中温度、电压的变化，分析灭火效果。结果表明，对于自由膨胀的电池火灾，七氟丙烷可以有效终止其热失控反应；对于膨胀受限的电池，电池本身热失控过程更剧烈，灭火后持续升温时间更长，电池出现第二次热失控甚至出现复燃现象。在实际应用中，应当综合考虑安全性以及成本问题，给电池设置适当的膨胀空间，七氟丙烷灭火剂也应尽早释放。