节能环保型水面垃圾清理船的设计与实现

为清理城市河道、水库、景观湖等各种限制性水域内的漂浮垃圾,设计并制造了一款绿色环保型水面垃圾清理船。船体为链式结构包裹箱式结构,动力推进系统采用喷水泵,能源供应系统采用24 V锂电池,并引进了机械、微型控制电路和无线遥控的机电一体化技术进行绿色智能控制,应用G-SLAM技术,可实现路径规划和实时避障。船体轻便灵活、节能环保、节约人力资源,避免了传统的螺旋桨系统易被水草缠绕的缺点,且装置制作、运行和保养成本低廉,能在较少投入的情况下带来较大的经济效益,具有良好的应用前景。     

三维双金属硫化物Co9S8/MoS2/C异质结用于增强钠离子存储(英文)

钠离子电池(SIBs)的阳极材料一直备受研究关注，但缓慢的动力学行为和较大的体积变化限制了其在实际应用中的推广。为了克服这些问题，本研究利用金属有机框架和MoS2的优异性能，设计并制备了具有稳定骨架结构的复合材料。以Co-ZIF为前驱体，添加Mo源材料，在高温硫化烧结的过程中，构建了花状的Co9S8/MoS2/C复合材料，探究其在不同温度条件下的结构和电化学性能。此外，通过密度泛函理论(DFT)分析了Co9S8(001)/MoS2异质结对扩散动力学的影响。结果表明，电子结构在异质结构的界面处发生了重塑，Co9S8/MoS2表现出典型的金属性和显著增强的电子导电性。在所有样品中，700°C合成的阳极材料Co9S8/MoS2/C具有更稳定的结构和优异的电化学性能。当电流密度从4 000恢复到40 mA g-¹时，Co9S8/MoS2/C-700的放电容量可以从368 mAh g-1完全恢复到571 mAh g-1，并稳定在543 mAh g-1。综上所述，本研究提供了一些关于异质结材料合理制备的思路，有助于设计高性能的金属钠离子电池负极复合材料。     

正负极混合宏量回收废旧磷酸铁锂电池的探索北大核心CSCD

为模拟实际工业生产中废旧LiFePO_(4)电池回收及其综合应用,本文设计了在酸性条件下对废旧LiFePO_(4)电池正负混合极片中有价金属Li、Cu、Fe的选择性浸出及其产物回收再利用。电池拆解后,将正负混合极片机械粉碎后过筛,得到Cu、Al高含量杂质的正负极混合粉,700℃高温焙烧后,除碳率和除氟率分别为99.03%和99.93%,后对其进行Li、Cu的选择性浸出实验。研究结果表明,浸Li段在H^(+)/Li^(+)的物质的量之比为0.7、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比为3∶1时,金属元素Li、Fe、Cu、Al的浸出率分别为:91.88%、0.0024%、4.71%、0.11%,实现对Li的有效分离。对浸出液引入饱和Na_(2)CO_(3)作为沉淀剂后,成功回收合成电池级碳酸锂。另一方面,对浸出渣进行450℃焙烧后,滴加浓硫酸控制pH为1.5、浸出温度90℃、浸出时间3 h、液固比5∶1,金属元素Fe、Cu浸出率为:0.11%和92.54%,实现了有价金属Cu的选择性浸出。将处理后的浸铜渣进行酸溶,滴加氨水调节pH至1.8,形成二水磷酸铁,沉淀率可达到95%。焙烧除去二水磷酸铁中的结晶水,得到电池级磷酸铁,纯度为99.48%。     

碳基支架在构建稳定复合锂金属阳极方面的研究进展（英文）

因为锂金属电池(LMBs)具有高能量密度、高理论比容量和低氧化电位等优点，被认为是后锂离子电池(LIBs)中理想的能量存储装置之一。然而，锂金属阳极(LMA)面临着多种障碍，包括低库仑效率(CE)、大体积膨胀、锂枝晶的形成、低安全和低稳定性及短寿命，这些问题阻碍了LMBs的实际应用。由于低密度、高机械强度、稳定的化学性质和大比表面积等优势，碳基材料受到了广泛关注。建立复合碳基LMA是各种策略中的一种有效选择，因为其具有缓解体积膨胀、降低局部电流密度以及提供均匀Li⁺沉积的活性成核位点的能力。本文综述了复合碳基LMA的最新研究进展，包括碳基复合材料、元素金属及其化合物与碳基材料的复合物，以及它们与阳极界面稳定性和结构的关系。最后，本文总结并提出了关于将碳基材料作为LMA支架的观点和见解。     

基于ModBus协议的物联网环境监测系统开发

基于工业现场总线ModBus协议设计集Zigbee、WIFI、433 MHz物理层通信方式的物联网环境监测系统,网关硬件平台选用基于CortexTM-A8架构的Samsung S5PV210处理器,采集终端选用STC12C5A16S2、CC2530单片机;系统网关软件平台选用Linux内核,采用Qt/Embedded构建平台的嵌入式GUI系统,同时集成USB摄像头、RFID刷卡器等功能;远程云服务器平台采用第三方物联网平台,在网关部署shell脚本,运行调用CURL工具,实现与云端服务器的数据传输.系统设计具有实时性、实用性和可扩展性等优点.     

量子点及其复合材料作为碱金属离子电池负极的研究进展北大核心CSCD

负极材料作为碱金属离子电池的重要组成部分,对电池的性能有着巨大的影响。传统的负极材料如石墨,由于比容量低很难满足未来对储能的需求。因此,寻找具有高比容量、优异的循环性能和稳定性能的负极材料至关重要。量子点因细小的尺寸和超高的比表面积被广泛用于与负极基体材料复合,由量子点修饰的复合负极材料在碱金属离子电池中表现出优异的电化学性能。然而,目前对量子点及其复合材料用于碱金属离子电池负极的研究缺乏综述和展望。本文从金属氧化物量子点、金属硫化物量子点、金属氮化物量子点、碳量子点、单质类量子点以及其他类型量子点这6个方面对应用于碱金属离子电池负极的量子点进行综述,重点分析了各类量子点修饰的复合材料的作用机理和电化学性能。综合分析表明,量子点复合负极材料能有效缩短碱金属离子的扩散路径,提供更丰富的活性位点以及具有更高的循环稳定性,有望成为碱金属离子电池最具前途的负极材料。此外,本文总结了量子点复合负极材料存在的问题,并对未来量子点及其复合材料在电池领域的发展前景作了展望:(1)优化量子点合成路径;(2)明确量子点作用机理;(3)减少副反应消耗;(4)选用更合适的基体材料。     

醚基电解液中CoS_(2)/NC作为钠离子电池高性能阳极的原因分析北大核心CSCD

高性能钠离子电池负极材料的开发迫在眉睫,过渡金属硫化物具有较高的储钠比容量和良好的氧化还原反应可逆性等优点,但是存在充放电过程中的容量快速衰减问题。和电极材料的改性相比,通过优化电解液来提高电极的电化学性能是一种更加方便、环保且有效的策略。本文研究了CoS_(2)/NC在乙二醇二甲醚(DME)和碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯(EC/DEC)两种电解液中作为钠离子电池负极材料的电化学和反应动力学差异,发现在与中间产物Na_(2)S_(6)副反应更少的DME电解液中,表现出优异的倍率性能、循环性能。通过紫外光谱证明了Na_(2)S_(6)在DME电解液中更高的稳定性,利用电化学阻抗测试和不同扫速下的循环伏安测试对电极材料的电子传输和离子扩散速率进行分析,证明了CoS_(2)/NC与电解液的副反应来自于中间产物多硫化钠与电解液的反应,中间产物在电解液中的稳定性是影响CoS_(2)/NC电化学性能的主要原因之一。我们的工作研究了多硫化钠在两种典型的电解液中的稳定性不同导致的电化学性能差异,并为过渡金属硫化物阳极和电解液之间的相互作用补充了新的见解。     

碳纳米管复合磷酸铁锂材料的制备及性能(英文)

结合磷酸铁锂纳米化,并利用碳纳米管良好的导电性和大长径比等优良特性,采用喷雾干燥方法制备出碳纳米管原位复合磷酸铁锂正极材料。碳纳米管在材料合成过程中均匀分散在活性物质中,形成连续贯通的三维导电网络,这种结构可显著提高磷酸铁锂正极材料的电子导电性和锂离子的扩散速率。所得材料具有良好的大电流放电特性,在50 C充放电时,比容量达到99mAh/g;同时该材料也具有优异的循环性能,在10 C大电流充放电的情况下,450次循环后容量保持率仍大于90%。     

钾离子电池锰基层状氧化物正极的研究进展北大核心CSCD

可再生能源替代传统化石燃料的研究推动了电能存储系统的发展。随着对规模储能的需求不断增加,钾离子电池(PIBs)因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,在未来将成为商用锂离子电池的补充或替代品。电极材料的发展深刻影响电池的电化学性能。石墨作为钾离子电池负极展现出了优异的循环稳定性,然而,找到具有快速的传输动力学和稳定的框架结构来嵌入/脱嵌大尺寸K^(+)的正极材料是钾离子电池面临的主要挑战。层状过渡金属氧化物因其结构稳定、合成过程简单及价格低廉等优点而具有广阔的应用前景。本文介绍了钾含量和合成温度等对过渡金属层状氧化物晶体结构的影响,并说明了各种晶体结构在脱钾过程中的结构演变和容量损失机理;在此基础上,提出了针对不同晶体结构的锰基过渡金属层状氧化物的改性方法以提高其电化学性能;最后,对新型过渡金属层状氧化物正极的主要研究方向和研究热点进行了预测,以指导未来钾离子电池正极材料的发展。