液流电池SOC测定用指示电极的电位稳定性

全钒液流电池电解液荷电状态的测定是液流电池运行控制和电解液维护管理的一项重要内容。在电极电位法或电位差法测定全钒液流电池荷电状态的技术中,电解液荷电状态的测定是通过测定指示电极的电极电位来测定的。由于指示电极的电极电位在电解质溶液中达不到稳定,电极电位值随着时间发生漂移,给电极电位的测量带来误差,也因此对荷电状态测定造成显著的误差。通过实验测定了各种指示电极在正极钒电解液中的电位稳定性,结果表明玻碳电极在正极钒电解液中的电位稳定,适宜作为正极电解液荷电状态测定用的指示电极。     

电位测量误差对液流电池SOC误差的影响

通过理论分析和计算研究了电极电位法测量全钒液流电池正极电解液荷电状态(SOC)技术中,电极电位测量误差对电解液荷电状态测量误差的影响。理论分析结果表明,正极电解液荷电状态的绝对误差分别与电位测量误差、"SOC(1-SOC)"成正比,并在SOC=0.5时达到极大值。电解液荷电状态的相对测量误差与电位测量误差成正比,且与(1-SOC)成正比;在电解液荷电状态值较小时,电极电位测量误差会对电解液荷电状态的相对测量误差带来显著的影响;与大小相等的负误差相比,电极电位的正误差引起的电解液荷电状态误差更大。根据实际测量数据所进行的计算结果,与理论分析结果一致。     

添加剂对全钒液流电池正极电解液的影响

研究了正极电解液添加剂尿素、乙二胺四乙酸(EDTA)、柠檬酸和K2SO4对全钒液流电池正极电解液荷电状态(SOC)及氧化还原电位的影响。研究结果表明,无机添加剂K2SO4和有机添加剂尿素、EDTA和柠檬酸的加入均使正极电解液的氧化还原电位负移,且EDTA和柠檬酸的加入使正极电解液的氧化还原电位的变化范围明显减小。加入EDTA和柠檬酸使正极电解液的SOC减小,SOC变化范围显著变窄;加入尿素和K2SO4使正极电解液的荷电状态变化范围变宽。对于有机添加剂,添加剂使正极电解液电位电极变化越大,其SOC变化也越大。有机添加剂对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其能够和正极电解液中的五价钒离子发生氧化还原反应;K2SO4对正极电解液氧化还原电位的影响是由于其与五价钒离子发生络合反应。     

酸度变化对全钒液流电池SOC测量误差的影响

全钒液流电池正极电解液的荷电状态(SOC)可以通过测量正极电解液的氧化还原电位来测量。全钒液流电池正极电解液的酸度在充放电过程中会发生变化。然而上述电极电位法测量正极电解液SOC的技术中均忽略了电解液酸度变化的影响。通过理论分析和计算讨论了电解液酸度变化对SOC测量误差的影响。理论分析结果表明,采用电极电位法测量正极电解液SOC时,忽略正极电解液的酸度变化会造成一定的测量误差;正极电解液的总钒浓度与硫酸浓度的比值越大,所造成的误差越大。在SOC较小时,忽略电解液酸度变化会导致较大的SOC测量误差。在正极电解液的总钒与硫酸浓度比为0.25~1.0的范围内,SOC大于等于0.3时,因忽略正极电解液的酸度变化,所造成的SOC测量误差不超过±10%。     

VRB电解液的高锰酸钾电位滴定分析

分析钒离子的状态及浓度,可检测全钒氧化还原液流电池(VRB)的荷电状态、容量和充放电效率.采用KMnO4(NH4)2Fe(SO4)2体系为滴定剂的电位滴定法来分析钒电解液,可测定电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)和V(Ⅴ)的单一价态、混合价态离子浓度及电解液的总钒浓度.结果表明:测得的各价态钒及总钒的相对标准偏差(N...     

基于衰减模式的锂离子电池状态诊断

对MCMB/LiCoO_2锂离子电池的衰减模式进行研究,结果表明:正极荷电状态(SOC)移动,正极材料结构衰退,正极、负极极化和电解液动力学衰退是造成全电池容量衰减的共同原因,其中正极SOC移动是主要因素。基于上述电池衰减模式建立状态诊断模型,模拟电池的充放电曲线,模拟结果与实验结果吻合程度较高。基于电池衰减模式的诊断方法,可分析电池在循环老化过程中的状态变化。     

氧化石墨烯对钒液流电池电解液性能的影响

以氧化石墨烯(GO)作为全钒液流电池正极电解液添加剂,研究含量不同的GO对钒电池正极电解液电导率、循环伏安曲线及电池容量和能量效率的影响。结果表明,正极电解液的电导率先随GO添加量的增加而增大,在添加量为1%(质量分数)时达到最大值326 m S/cm,随后减小;扫描速度为5 m V/s的循环伏安曲线表明当GO含量为1%时,电解液具有最大的氧化峰电流和还原峰电流,分别为172和127 m A;首次循环与第20次循环的伏安曲线对比表明电解液稳定性很好,此时电解液性能也最佳;用GO含量为1%的电解液作为正极电解液组装静态电池,电池30次充放电循环的平均容量比空白电池提高了9.8%,容量保持率和能量效率为85.30%和79.26%,分别比空白电池的79.40%和75.35%有所提高。     

钒电池电解液的电位滴定分析

介绍了全钒氧化还原液流电池(以下简称钒电池)电解液中钒价态的电位滴定分析方法。该法适用于钒电池电解液中V(Ⅱ)、V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、V(Ⅴ)及总钒的测定。结果表明,所测各价态钒及总钒的相对标准偏差(N=6)均不超过2.09%,可满足钒电池电解液中钒价态的分析需要。     

磷酸铁锂电池SOC在线估算研究*

针对扩展卡尔曼滤波算法中近似线性化处理及电池实际使用中出现的容量衰减引起的电池状态估算误差,提出基于容量修正的无迹卡尔曼滤波算法完成电池荷电状态估算,实现电池全寿命状态监测。通过分析锂电池工作特性和建立二阶RC等效电路模型,使用在线参数辨识法实现电池动态参数计算,为电池荷电状态估算奠定基础。结合电池实际工作中容量衰减特性,利用容量修正和无迹卡尔曼滤波算法完成电池荷电状态的在线实时估算,提高了估算精度。在恒流放电工况下,利用MATLAB仿真验证,表明无迹卡尔曼滤波算法的估算精度和鲁棒性优于扩展卡尔曼滤波算法,估算误差在3.5%以内。引入容量修正后,对老化情况下容量衰减的电池进行荷电状态估算,相比容量未修正时最大估算误差减小了3%,满足电池全寿命状态估算使用需求。     

低温环境下锂离子电池荷电状态与超声透射飞行时间的关系研究

为掌握低温下锂离子电池荷电状态（SOC）与超声检测特征量之间的关系,开展了圆柱卷绕型锂离子电池荷电状态超声检测与理论分析。设计了一种超声换能器固定装置来提高超声信号检测的稳定性和灵敏度。建立特征提取算法,提取超声信号幅值和超声飞行时间两个特征参量,获得低温环境下锂离子电池的最大可用容量。结果表明,在低温环境下,超声飞行时间特征量相较于超声信号幅值特征量能更准确地反映锂离子电池的荷电状态。该文还研究了低温对锂离子电池负极材料弹性模量、质量、长度的影响,建立了低温环境下锂离子电池荷电状态与超声透射飞行时间量化方程,量化方程与检测数据之间的拟合决定系数为0.966 8。该研究可为低温环境下锂离子电池SOC的准确检测提供参考。     

PAN基凝胶聚合物电解质MnO2电容器

采用沉淀法制备了MnO2超级电容器电极材料,以MnO2为正极材料,活性炭(AC)为负极材料,丙烯腈作聚合物单体,碳酸二甲酯(DMC)与碳酸乙烯酯(EC)的混合液作增塑剂,高氯酸锂支持电解质,采用内聚合法制备聚丙烯腈(PAN)基凝胶聚合物电解质MnO2/AC混合电容器.通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试方法对混合电容器的电化学性能进行了测试.结果表明,随着丙烯腈含量的降低,凝胶聚合物电解质的电导率增大,电容器的比容量也随之增大,当丙烯腈的含量为10%时,室温电导率可达8.92 mS/cm,比容量为37.18 F/g.     

HPLC同时测定电解液中吸氢剂和缓蚀剂

本实验建立了高效液相色谱法检测电解液中吸氢剂对硝基苯甲醇、缓蚀剂间硝基乙酰苯的含量的方法.在HPLC-FL2200-Ⅱ上,采用Ultimate(R) AQ-C18色谱柱,流动相为甲醇-水,检测波长为254 nm,流速为1.0mL/min,温度为35 ℃.对硝基苯甲醇的线性关系为y=50075x+19824,R2=0.9...     

反应式减速直线同步电机稳态运行特性的仿真

基于有限元法，考虑纵向边端效应的影响，计算出反应式减速直线同步电机线性电感参数，由电压平衡方程式得到分析该类电机的线性数学模型。高于该模型计算不同电磁瞬态求得该类电机的矩角特性和稳态工作特性。计算结果与实验结果吻合，证明了方法的正确性。     

锂离子电池阻燃剂的研究

通过测量电解液的自熄时间,研究了阻燃剂磷酸三氯丙酯(TCPP)对电解液燃烧性能的影响。1 mol/L LiPF6/EC DMC电解液的燃烧性能随TCPP含量的增加而迅速减弱,当TCPP的含量超过35%(体积比)后,电解液不再具有可燃性;对于1 mol/L LiClO4/EC DMC电解液,阻燃作用不显著。线性电位扫描的结果表明:TCPP的电化学窗口可达4.7 V(vs.Li/Li )。循环实验的结果表明:LiCoO2的容量在含20%(体积比)TCPP的1 mol/L LiPF6/EC DMC电解液中仍然有120 mAh/g,但是在此电解液中,中间相炭微球(MCMB)的容量下降至125 mAh/g左右。     

Convergence analysis of self-tuning Riccati equation for systems with correlation noises

For linear discrete time-invariant stochastic system with correlated noises, and with unknown state transition matrix and unknown noise statistics, substituting the online consistent estimators of the state transition matrix and noise statistics into steady-state optimal Riccati equation, a new self-tuning Riccati equation is presented. A dynamic variance error system analysis (DVESA) method is presented, which transforms the convergence problem of self-tuning Riccati equation into the stability problem of a time-varying Lyapunov equation. Two decision criterions of the stability for the Lyapunov equation are presented. Using the DVESA method and Kalman filtering stability theory, it proves that with probability 1, the solution of self-tuning Riccati equation converges to the solution of the steady-state optimal Riccati equation or time-varying optimal Riccati equation. The proposed method can be applied to design a new selftuning information fusion Kalman filter and will provide the theoretical basis for solving the convergence problem of self-tuning filters. A numerical simulation example shows the effectiveness of the proposed method.     

Application of Kalman filter to hot‐spot temperature monitoring in oil‐immersed power transformer

Winding hot‐spot temperature (HST) is an important factor that affects the insulation life of an oil‐immersed power transformer. Thus, precise prediction and close monitoring of HSTs are necessary to avoid thermal damage. In this paper, a differential equation for HST prediction is presented, which takes into consideration the effects of the top‐oil temperature variations and thermal dynamics of the load. A discrete form of this equation based on the framework of the Kalman filter (KF) algorithm was used to establish a real‐time estimation model for the HST. The KF‐based model was validated by a sample heat‐run test involving a transformer setup in the laboratory. Moreover, the proposed model was applied to a real, large power transformer and compared with the classical IEEE‐Annex G method. Results show that the HSTs estimated by the KF‐based model are closer to the measured values. The exhibited potential applicability and generality in real‐time prediction for HST demonstrate that the proposed model can be employed for online monitoring of HSTs for large power transformers. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

用热处理石油焦作锂离子电池负极的探讨

研究了不同热处理温度的石油焦在lmol/L LiClO_4/EC+DEC(体积比为l:1)电解液体系中作为锂离于二次电池负极的充放电行为,探讨了石油焦的结构与其充放电特性的关系,并用原位—X射线衍射(in situ—XRD)测定了充放电过程中Li-C石墨层间化合物的阶转变。     

密封铅酸蓄电池和膏直线研究

表述湿膏密度与加酸量和总水量关系的和膏直线对铅酸蓄电池电极制备是十分重要的。本文给出建立和膏直线的方法,它们与实验数据符合。讨论了和膏直线应用于加酸量对正极(?)电曲线影响的试验设计。实验表明在足够电解液中,5小时放电率的正极活物利用率可达54％。     

变电站接地网雷电电磁场的快速算法

提出了一种计算大型变电站接地网电磁场的快速算法.首先,该算法使用修正镜像法(modified image method,MIM)将待求模型所处的半无限有损空间化为均匀空间,从而避免了原电场积分方程中出现的索末菲积分计算.其次,借助快速多极子方法(fast multipole method,FMM)求解该电场积分方程,最后,利用共轭梯度法求解线性代数方程.在选取基函数及权函数时充分考虑了阻抗矩阵对称性和区组元素相互作用的平移不变性.与其他文献及CDEGS软件的计算对比结果,验证了该算法的正确性、适用性及有效性.     

聚合物锂离子电池正极研究

采用高温固相合成法制备了LiCoO2 ,利用XRD和激光粒度分析仪进行了表征。以自制的LiCoO2 为正极活性物质 ,对聚合物锂离子电池正极的制备工艺进行研究 ,并装配了聚合物锂离子电池 ,其首次充放电的库仑效率在 80 %以上。