数据中心蓄电池自动预防性维护策略探究

本文分析了现有的数据中心蓄电池使用时间和容量不能达到预期设计的问题进行了探究,针对数据中心电池在多次充放电之出现损耗的问题,对单体蓄电池的性能进行分析,首先建立CPU/内存/IO/PSU使用率能耗模型优化,根据预测出的CPU/内存/IO/PSU使用率服务器恒功率负荷曲线,再利用DCIM蓄电池自动预防性维护调度算法得出24h内的服务器恒功率负荷的不同变化区间内最优蓄电池自动预防性维护充放电恒功率策略,即每个服务器负荷恒功率的不同区间内电池是否可进行恒功率充放电维护。以此达到利用服务器恒功率大小来设定蓄电池维护所需放电恒功率大小的目标,完成数据中心蓄电池自动预防性维护策略。     

基于多级脉冲充电的最优充电模式

针对锂离子电池在充放电过程中的不同阶段以不同极化反应为主的特点,提出一种基于锂离子电池简单改进的等效电路模型的多级脉冲充电方式。同时,通过分析消除电池极化反应的机制,结合电池快速充电的基本原理,提出计算锂离子电池多级脉冲充电方式的最优充电模式的方法,为多级脉冲充电方式的科学合理性提供了理论依据和实验基础。与传统的多级恒流充电方式相比,锂离子电池的充电时间缩短13.3%,并有效提高了充电容量,减小充电能量。实验结果验证了所提出方法的有效性。     

大型锂电池常温循环性能及其容量损失

研究了LiCoO2体系80Ah聚合物锂离子蓄电池常温1C循环性能及其容量损失。采用恒流-恒压（CC-CV）充放电制度对锂离子电池常温下进行了500次的充放电循环测试。结果表明,蓄电池的放电平台在4.1V～3.6V,该阶段放电容量大于总放电容量的90%;500次循环后,蓄电池容量保持率为85.299%;恒流充电容量占总充电容量的比率随循环次数的增加而降低;循环过程中充放电效率不受循环次数的影响,平均值为99.58%。     

硅藻土作锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学性能研究

硅藻土作为一种自然材料,拥有很多优异的理化特性。介绍了如何从硅藻土中提取出高纯度SiO_2,并用金属热还原法制备出多孔硅,将其与商业硅进行对比研究。同时采用溶剂热法制备了SiO_2/TiO_2复合材料和球磨法制备SiO/TiO_2复合材料,分别对这三种材料进行粉末衍射、扫描电镜等表征。然后将这三类材料作为锂离子电池的负极材料,以锂片作为正极制作锂离子半电池,并对锂离子半电池的循环稳定性,恒流充放电等电化学性能进行表征。结果表明,制备的单质硅具有孔道结构,电池的循环性能比商业硅好。将本实验所用的三类负极材料进行比较可以发现:在首次充放电容量方面,硅和SiO/TiO_2/Mg复合材料明显高于SiO_2/TiO_2复合材料;在循环稳定性方面,复合材料的循环性能明显高于多孔硅,SiO_2/TiO_2复合材料处于绝对领先地位。     

锂离子电池低速率放电后性能的研究

为了解锂离子电池低速率放电后性能的变化,对新的和经过100次低速率放电的3.7 V、1 000 mAh锂离子电池进行0.2C和1C的充放电实验.结果表明,锂离子电池经过多次低速率放电后,充放电性能明显恶化.尤以1C速率为严重,恒流充电阶段电池端电压上升速度较快,使该阶段充入容量减少,造成电池总体充电时间过长,长于新电池2.50 h,放电时电压平台较低,放电容量降为总容量的80.8%,比新电池降低17.5%.电池经过低速率放电后放空容量并无明显下降,不论0.2 C、0.4 C还是1 C均达到了100%以上.     

基于MCU的锂离子电池管理器设计

锂离子电池对充电器、保护电路的要求比较苛刻,通常要求恒流、恒压的充电方式,而且需要过充、过放保护。为了使锂离子电池安全高效地使用,设计了一种基于Buck变换器的锂离子电池管理器。该管理器采用单片机进行充电控制,通过在程序中运用两个数字PI调节器实现恒流、恒压方式。此外,还用专用保护芯片对电池进行过充、过放等一系列保护。实验结果表明,该管理器不仅满足锂离子电池的充电要求,并且实现对电池的有效保护,达到了管理电池充放电过程的目的。     

镍钴酸锂的空气气氛下高温固相合成

通过改进马弗炉结构,在空气气氛下合成了LiNi0.7Co0.3O2锂离子二次电池正极材料。利用XRD、SEM和循环充放电测试等手段,研究了材料结构与电化学性能之间的关系。实验电池以C/3的电流倍率在2.7~4.2V进行恒流充放电循环,电池首次充电比容量与放电比容量分别为181mAh/g和157mAh/g,库仑效率为86.7%。经过15次循环后,放电比容量趋于稳定,库仑效率保持在98%以上。循环40次,放电比容量为122mAh/g。     

基于非接触IC卡电池托盘的电池综合特性自动测试分选系统

在锂离子电池的生产过程中,需要对锂离子电池的电压、放电容量、内阻、电压自放电率等电池特性参数范围进行测量和分选,以作为对锂离子电池进行品质分选的依据。常规的锂离子电池测试设备只可以测量和分选电池容量;常规的内阻测试仪只可以测量和分选电池内阻;常规的自放电率检测仪[1]只可以测量和分选电池电压、自放电率。如果需要测量电池的全部特性参数,就必需在多种设备上轮流测量,费时费力,效率极低。研究了一种新型的电池综合特性管理系统,电池电压、容量、内阻、自放电率等综合特性参数的测试都在同一个系统上同时完成。测试完成后,通过系统的电池分选仪进行快速、准确的分选。     

锂离子电池锡基负极材料研究进展

目前,商业上普遍使用石墨作为锂离子电池负极材料,由于其理论比容量较低(372 m Ah·g~(–1)),已经不能够满足锂离子电池的发展需求。研究发现,SnO_2作为负极材料可以和锂离子发生良好的可逆反应,且其可逆容量远高于石墨负极。但SnO_2在充放电过程中会出现颗粒粉化导致电极体积膨胀、裂解,从而影响锂电池的循环性能。通过加入石墨烯对SnO_2进行改性,不仅可以缓解SnO_2在运行过程中的体积膨胀,此外,石墨烯本身大的比表面积及良好的导电性,使得石墨烯/SnO_2材料具有较高的可逆容量及较好的循环稳定性。本文综述了几种不同方法制备石墨烯/SnO_2复合材料,在应用到锂离子电池负极材料时,均表现出良好的电化学性能。     

双向DC/DC变换器锂离子电池组主动均衡控制

针对锂离子电池组经过多次充放电带来的电池组容量不一致、使用性能下降等问题，提出一种双向DC/DC变换器锂离子电池主动均衡控制，设计了以Buck-Boost型电路为主体，电感作为储能元件的主动均衡控制拓扑，通过NBT电池测试平台获取 4000据，计算该均衡控制可使电池差异度从5.35％变为 1.82％.实验结果表明:在正常和过充工作环境下均可有效提高电池组充放电的一致性。     

飞机电源系统恒功率电子负载的EMI滤波器设计

功率开关装置驱动的电动机控制系统,作为飞机电源的负载时必须采用EMI滤波器,以消除对电网的高频噪声。由于闭环系统为电源的恒功率负载,有负阻抗特性,在EMI滤波器的设计中,必须考虑系统的稳定性。该论文研究了这种恒功率电子负载的EMI滤波器设计方法,给出了滤波器参数的约束条件。     

基于电－热－老化耦合模型的锂离子电池优化充电策略

快速安全的充电协议对于增强电池的实用性至关重要,文中提出了一种均衡考虑锂离子电池老化损耗和充电时间的多级恒流充电方法。首先,从锂离子电池自身的物理及化学反应机理出发,建立了电－热－老化多参数耦合模型。其次,基于电池模型参数构造了以老化损耗和充电时间为目标的优化方程。最后,采用粒子群优化算法计算确定各个恒流段的最佳充电电流,在相同条件下通过与恒流恒压充电方法的实验比较,表明该多级恒流充电方法在不牺牲电池循环使用寿命的情况下,充电时间缩短了25.14％,平均温升降低了0.4902℃。     

锂离子电池不同充电倍率下的能量效率研究

目前电动汽车用锂离子电池已发布使用的行业标准是QCT/743-2006,其规定的锂离子通用的充放电电流为C/3(C为电池的标称容量),沿用参考的是国际标准ISO WD12405-1-2011,所以目前大多数电池厂家给定的标准充电方法为:以恒定电流速率(C/3)对电池充电,直至达到充电截止电压上限,然后保持该电压级别,同时充电速率会降至涓流充电。而本文通过测试锂离子电池在不同充电倍率下能量效率,综合比较各种充电倍率下的优缺点,从而积累电动汽车用锂离子电池的相关充电特性数据,分析得出一种最优的充电策略。     

LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响北大核心CSCD

以LiFePO4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制。研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能。在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10^-12cm^2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8mAh/g。     

多电飞机不同ATRU带恒功率负载稳定性对比

变频交流多电飞机上恒功率负载的使用,使得具有优良特性的多脉波整流器得到较多应用。多脉波整流器中,自耦变压器漏感的存在,会影响系统的稳定性。但不同的脉波数对系统稳定性能的影响尚是个未知数。文章对此进行研究,在保证以自耦变压器等效漏感及其它各项系统参数相同的情况下,改变恒功率负载获得恒功率负载极限,用以对比不同多脉波整流器的稳定性性能。     

双重化双向DC/DC变换器鲁棒反演滑模控制策略研究

摘要：由于双向DC/DC变换器在储能逆变系统中承担能量双向流动任务,因此,系统能量管理关键是对变换器控制策略进行有效选择。针对双闭环控制策略在双向DC/DC变换器动态性能、谐波抑制和抗干扰能力等方面的不足,提出了一种鲁棒反演滑模控制策略,建立了锂离子电池PNGV等效电路模型,搭建双重化双向DC/DC变换器主电路,最终利用实验平台对锂离子电池组在两种控制策略下的充放电情况进行对比分析,同时对鲁棒反演滑模控制策略下输入电压大幅扰动进行了研究。实验和仿真验证了所提出方法的有效性,在锂离子电池组充放电控制上鲁棒反演滑模控制策略相对于双闭环控制策略更具有优势,且该控制策略对于提高蓄电池的充放电效率具有普遍性。     

锂离子蓄电池组充放电均衡器及均衡策略

本文提出了一种针对锂离子蓄电池组的均衡器,根据电池组充放电状态采取两种不同的均衡策略。当电池组处于充电状态时,对电池组中能量最高的单体电池进行均衡放电,以提高整个电池组的充电容量。当电池组处于放电状态时,对电池组中能量最低的单体电池进行均衡充电,以提高整个电池组的放电容量。均衡器以电感为储能元件,等效的均衡电路为典型的升降压斩波电路和降压斩波电路,均衡电流可控可调。本文详细分析了均衡器的工作原理和均衡策略,同时进行了仿真实验和实际的均衡实验,实验结果均证明了此均衡器的可行性。     

LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池体系的性能研究

采用高温固相法合成了锂离子电池用正极材料LiNi0.5Mn1.5O4和负极材料Li4Ti5O12。通过XRD和SEM分析,并借恒电流充放电和循环伏安法测试了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池体系的电化学性能。结果表明:LiNi0.5Mn1.5O4和Li4Ti5O12均为尖晶石结构,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池具有良好的充放电循环可逆性,以0.5C倍率充放电,首次放电比容量可达124.31mAh·g–1,充放电循环50次后,放电比容量在116mAh·g–1以上,容量保持率为93.32%。     

LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响

以LiFePO_4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li~+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制。研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能。在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10~(-12 )cm~2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8 mAh/g。     

铜箔上制备CoSb3纳米颗粒薄膜在锂离子电池电极中的应用

锂离子电池性能研究和提高已成为化学电源领域热点,使用低压化学气相沉积(LPCVD)法在铜箔上制备CoSb_3纳米颗粒薄膜,该薄膜不添加任何粘合剂,直接用作锂离子电池电极。50次充放电测试数据表明:使用CoSb_3纳米颗粒薄膜的电极充放电性能良好,电荷存储容量较高;初始放电容量为378.8 mA·h/g,在初始充电过程中测试得到充入电容量为205.2 mA·h/g、库仑效率为54.1%;在第二个充放电周期获得了低了些的放电容量为222.6 mA·h/g和相应的充电容量205.2 mA·h/g,库仑效率为92.2%,从第二个循环周期开始锂离子电池已经有较高的充放电效率;在50个充放电周期后CoSb_3纳米薄膜的电容量下降到55.4 mA·h/g。在CoSb_3纳米薄膜的充放电周期中如此重大的电容量损失是归因于在锂化过程中产生了大型结构变化。