充放电过程中球型氢氧化镍结构变化的研究

ＭＨ－Ｎｉ电池的发展需要有高性能的正极,而正极的性能又与球型氢氧化镍的结构、性质有关。本文着重介绍了泡沫镍正极中球型氢氧化镍在充放电过程中的结构变化。随着充电量的增加,β－Ｎｉ（ＯＨ）２逐渐转变为β－ＮｉＯＯＨ和γ－ＮｉＯＯＨ;Ｎｉ（ＯＨ）２中Ｚｎ的加入可抑制γ－ＮｉＯＯＨ的生成,这对减少正极的膨胀是有利的;另外,充电制式的不同,也会影响正极中Ｎｉ（ＯＨ）２晶型的变化。     

氢氧化镍电极材料γ-NiOOH的定量相分析

γ－ＮｉＯＯＨ 是β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的过充电产物,它是在大电流充放电和高电解液浓度等条件下形成的［１］。电极中γ－ＮｉＯＯＨ的生成将导致电极的膨胀（由β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 转变成γ－ＮｉＯＯＨ,体积增加４４％ ）,使其机械稳定性变差和容量衰减,从而加速了电极的老化和循环寿命的缩短。采用参考强度计算法可以直接、无损地测定氢氧化镍电极材料中γ相的含量,为电极材料的研制与性能控制,提供了重要的参数依据。根据正极材料中存在相的晶体结构参数和原子位置,计算得γ－ＮｉＯＯＨ 的（００３）衍射强度与β－ＮｉＯＯＨ 的（００１）衍射强度之比的参考强度Ｋ＝ ２．８３。     

α-Ni(OH)_2活性物质的初步探索

ＭＨ－Ｎｉ电池的性能在很大的程度上决定于正极,本文初步研究了新型正极材料体系α－Ｎｉ（ＯＨ）２／β－ＮｉＯＯＨ体系的性能,提出了制备在碱液中稳定的α－Ｎｉ（ＯＨ）２的必要条件。ＸＲＤ测试表明材料具有水滑石结构,电极充放电实验表明其大电流放电性能优良,放电电压平台高于β－Ｎｉ（ＯＨ）２电极。     

MH-Ni 电池中正极材料的应用基础研究

主要研究了含钴添加剂对Ｎｉ（ＯＨ）２活性及结构的影响。对Ｎｉ（ＯＨ）２进行Ｘ射线衍射结构分析（ＸＲＤ）表明，含添加剂Ｎｉ（ＯＨ）２的晶体有序性差，含更多的晶格缺陷。由热重分析（ＴＧＡ）表明，含添加剂的Ｎｉ－（ＯＨ）２晶格中含有结晶水，其电化学活性的提高与此有关。用循环伏安法对粉体Ｎｉ（ＯＨ）２电极在ＫＯＨ水溶液中进行了研究，结果表明，添加剂能改善电极反应的可逆性。     

镍氢氧化物研究进展

综述了不同晶型镍氢氧化物的研究和发展概况,分析了现有电极材料存在的问题。提出合成高电子转移数（ＮＥＥ）的正极活性物质以降低高密度球形β－Ｎｉ（ＯＨ）２电极的膨胀,提高镍电极和氢镍电池的整体性能。本文阐述了哈尔滨工业大学在电子转移数约为１．３的α－Ｎｉ（ＯＨ）２和更高电子转移数镍氢氧化物的合成、精细结构、稳定性和电化学行为方面的研究。与高密度β－Ｎｉ（ＯＨ）２电极相比,自制的α－Ｎｉ（ＯＨ）２电极具有良好的机械性能,较正的电极电位,较高的充电效率和较低的电极／溶液界面电荷转移阻抗。与同容量的高密度β－Ｎｉ（ＯＨ）２电极相比,使用高电子转移数的镍氢氧化物的电极还可以使活性物质中镍含量降低约３０％,具有环境、经济和社会意义。     

掺杂α-Ni(OH)_2的制备、结构和电化学性能

探索了数种合成α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的化学方法,用含有Ａｌ（ＮＯ３ ）３ 的Ｎｉ（ＮＯ３）２ 溶液,同ＮａＯＨ或含有Ｎａ２ＣＯ２ 的ＮａＯＨ溶液反应的方法制备了双氢氧化物固溶体,ＸＲＤ分析证明其具有α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的结构特征,能在强碱溶液中稳定存在,在碱性ＭＨ－Ｎｉ蓄电池中长期充放电循环后仍保持α－Ｎｉ（ＯＨ）２ 晶型不变,有比β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 高的质量比容量,有较高且斜率较小的放电电压平台,适宜于作碱性蓄电池正极活性物质     

纳米Ni(OH)_2的质子扩散行为研究

用沉淀转化法制备了纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 超微粉,ＸＲＤ谱图显示为β（Ⅱ）相,用Ｓｃｈｅｒｒｅｒ公式估算的粒径大小为２０ｎｍ 。将Ｎｉ（ＯＨ）２ 超微粉与微米级的球形Ｎｉ（ＯＨ）２ 对照,分别作为活性物质涂填进泡沫镍基体中制成电极,研究了充放电性能,发现纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 微粉放电比容量要高于球形Ｎｉ（ＯＨ）２ ,而且放电电位高,充电电位低,说明纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 填充的电极有较小的极化。另外,采用粉末微电极技术测定了两种Ｎｉ（ＯＨ）２ 活性物质的质子扩散系数：纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 为１．１×１０－ １０ ｃｍ ２ ／ｓ,球形Ｎｉ（ＯＨ）２ 为３．５×１０－ １１ ｃｍ ２／ｓ。探讨了其质子扩散行为差异的原因,纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 的粒径小,有更大的比表面积,可以增加与电解质溶液的接触,而且纳米微粒可减小质子在固相中的扩散距离,从而提高了其质子扩散性能。     

高密度高活性球形Ni(OH)_2的制备研究

采用“受控中和水解法”进行了金属氢化物－镍电池用的高密度高比容量球形Ｎｉ（ＯＨ）２的制备研究，讨论了ｐＨ值、添加剂、加氨量等操作条件对Ｎｉ（ＯＨ）２堆积密度及电活性等性能的影响。实验结果表明：用本文论述的方法可以制得高密度高比容量球形Ｎｉ（ＯＨ）２颗粒，振实密度在２．０ｇ／ｃｍ３以上，比表面积在１５～２０ｍ２／ｇ。添加氨水后可以改变Ｎｉ（ＯＨ）２的结晶程度，采用复合添加剂比单一添加剂更能有效地提高Ｎｉ（ＯＨ）２的活性和改善镍电极的性能。使用该Ｎｉ（ＯＨ）２作为活性物质的电极，其容量可达到２６０ｍＡｈ／ｇ。这种Ｎｉ（ＯＨ）２特别适合于用作金属氢化物－镍电池的正极活性材料。     

纳米级电极材料的制备及其电化学性质研究(Ⅳ)——纳米级β-Ni(OH)_2 正极材料的研究

用化学方法在无水乙醇溶剂中制备出纳米级Ｎｉ（ＯＨ）２,对其进行ＸＲＤ、ＴＥＭ分析,证实样品是纳米级β－Ｎｉ－（ＯＨ）２,将常规用Ｎｉ（ＯＨ）２和纳米级Ｎｉ（ＯＨ）２以一定比例混合的充放电循环测试结果表明,放电容量增大,对其又进行了循环伏安、恒电位阶跃、Ｔａｆｅｌ极化曲线的测试,初步解释了作为纳米材料在电化学应用中所表现出的性质。     

镍氢氧化物研究进展

（接上期第２４３页）４．４　更高电子转移数镍氢氧化物的结构特性图８　合成物质的Ｘ射线衍射分析结果Ｆｉｇ．８　ＸＲＤｓｐｅｃｔｒａｏｆｇｒａｐｈｉｔｅ，Ｎｉ（ＯＨ）２ａｎｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ　　为考察是否形成插层化合物，对上述电极的活性物质（首先以ＧＩＣｓ标识）进行Ｘ射线衍射考察，结果如图８所示。　　可见，其结构既不同于碳材料，也不同于镍氢氧化物；且衍射图谱显示等间距的峰。综合结构分析和碳镍比例筛选结果可知，如果形成了镍氢氧化物石墨插层化合物，应具有如图９所示的二阶结构。图９　Ｃ…     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。     

ICEMI' 2015征文通知（英文）

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world’s premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

12th International Conference on Electronic Measurement&Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

某300 MW机组循环水泵出力不足的诊断分析

某300 MW机组投产以来循环水流量不足,极大地影响了机组的经济性。通过试验诊断分析得到,循环水系统设计阻力小于实际值,导致按照设计阻力选型的循环水泵出力不足,使得循环水流量偏小,影响了机组运行的真空。根据循环水系统实际阻力特性,对循环水泵进行重新选型整体改造,取得了较好的效果,与改造前相比,供电煤耗降低1.174 ~1.200 g/（kW·h）。据此,提出了循环水泵在设计选型时的注意事项。     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

Active beam vibration control using PZT actuators

Abstract

Smart materials of lead-zirconate-titanate (PZT) piezoelectric ceramics have attracted attention in recent years for active vibration control, acoustic noise suppression, health monitoring and damage assessment. We at McDonnell Douglas Aerospace have been studying these ceramics for use as sensors and actuators in various space and aircraft structures. In this paper, we will report results of a recent study on active vibration control using monomorph PZT actuators. The experiments were performed on thin aluminum cantilever beams. Collocated and non-collocated sensors and actuators were employed. Two control techniques: the classical velocity feedback and adaptive feedback controls, were investigated. We have obtained significant damping and broadband vibration attenuation of greater than 30 dB using the classical control with the single-input single-output feedback approach. A 24 dB reduction has also been achieved using the adaptive control with the multiple-input single-output approach. Detailed experimental methods and results will be described.     

基于熵权的TOPSIS核一级锻件质量评价方法的探究

全面、客观地对核一级锻件质量状况给予综合性评判,建立一套适用于锻件质量评价的方法体系很有必要。根据影响核一级锻件质量的制造工艺和成品质量检验,分析了影响锻件质量的主要工艺参数,建立了锻件质量评价的指标体系。在此基础上,探究了基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法的特点,建立了相应的评价模型,并将该模型应用于核电站反应堆堆芯筒体锻件的质量评价,获得了堆芯筒体质量状况的优劣排序。研究结果表明：TOPSIS法可有效、科学、客观地评价核一级锻件质量状况,且便于操作、易于推广使用。