固态锂电池研究及产业化进展

相比于传统液态锂离子电池,固态锂电池(SSLB)用固态电解质代替有机电解液,安全性和能量密度均大大提升,可以有效降低电动汽车安全隐患和缓解用户续航里程焦虑.固态电解质作为电子绝缘体和离子导体是SSLB核心要素之一,同时其存在离子电导率低、界面阻抗大和界面稳定性差等问题.通过研究近期相关文献,对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质锂电池的离子导电机理、研究进展、存在的主要问题及解决方案进行了综述和讨论.对于提高离子电导率,重点介绍了调整固态电解质组分的方法.对于改善界面问题,主要介绍了界面设计和制成工艺方法改善思路.综合分析表明,通过掺杂和包覆改性固态电解质、探索先进界面研究和诊断技术并指导设计具有优良锂离子传输能力的界面、创新和优化工艺能有效地提升固态电解质综合性能.最后列举了国内外重点企业的固态锂电池产业化进程,对固态锂电池未来应用前景进行了分析和展望.     

充放电过程液相锂离子浓度变化及机理

采用三电极电池实时监测不同倍率充放电过程中全电池、正极对锂、负极对锂以及浓差电池电压变化,得到不同倍率下充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化规律,与此同时还研究了不同层数隔膜三电极电池正负极之间液相锂离子浓度的变化趋势.本工作通过恒电流间歇滴定法(GITT)测试了三电极电池中正极Li(Ni0.65Co0.2Mn0.15)O2(NCM65)电极表观化学扩散系数和负极石墨电极表观化学扩散系数.结果表明,充放电过程中正负极之间液相锂离子浓度变化与负极对锂电位有关,且充电过程正负极之间液相锂离子浓度大于放电过程正负极之间液相锂离子浓度.充电过程中,倍率越大,正负极之间液相锂离子浓度越大,放电过程则相反.通过增加正负极之间隔膜层数以此增加扩散路径,隔膜层数增加正负极之间液相锂离子浓度有所降低,总体锂离子浓度变化趋势保持不变,但靠近正负极侧液相锂离子浓度有一定差异.GITT测试正极NCM65电极表观化学扩散系数(3.57×10-9～5.63×10-8cm2/s)大于负极石墨电极表观化学扩散系数(1.16×10-10～8.21×10-8cm2/s),且负极石墨表观化学扩散系数的变化趋势也与负极对锂电位有关,因此得出正极脱嵌锂速度大于负极,液相锂离子浓度变化受负极扩散的影响.     

固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池,以其能量转换效率高、燃料适用范围广、对环境友好、全固态等诸多优势而备受关注.双极板(又称连接体)作为固体氧化物燃料电池的重要组成部分之一,在SOFC电池堆中起到串并联单体电池并隔绝燃料气体与空气的作用,对电池性能及商用成本有很大影响.不同材料的双极板存在不同的性能问题,主要都集中在导电性能、抗氧化性能、化学稳定性及热膨胀系数是否匹配等方面.本文综述了传统陶瓷材料、合金材料、新型陶瓷材料、复合材料双极板的发展历程及最新研究进展,并着重介绍了组分优化设计及表面改性(涂覆活性氧化物涂层、稀土钙钛矿涂层及尖晶石涂层等)两种方式对于合金材料抑制镉元素向外扩散的能力、抗氧化性及导电性的改善.综合分析表明,通过组分优化设计和表面改性弥补合金作为双极板材料的性能缺陷,尝试制备新型陶瓷材料或复合材料等途径,有望获得高性能、低成本的双极板材料,从而实现SOFC的大规模商业化应用.     

熔融碳酸盐体系于新能源中的应用

熔融碳酸盐体系因自身独特优势而受到广泛关注,基于熔融碳酸盐体系的燃料电池系统、碳捕获、材料制备技术和储能蓄热的应用对可持续能源技术发展起着关键性作用.因此综述了熔融碳酸盐体系在能量转化存储及利用、材料制备和储能蓄热方面的应用,阐述了熔融碳酸盐体系存在的问题并展望了熔融碳酸盐体系未来的研究方向.     

特高含水期油田化学驱提高采收率方法研究

我国陆上油田大多处于油田开发后期,含水超90％,剩余油挖潜难度加大.为大幅度提高油田采收程度,探索了特高含水油田化学驱油方法.首先,对研究区进行分区对比地层厚度、砂岩厚度,精细描述储层分布规律;其次,基于不同区域储层孔喉结构、渗透率统计结果,分析储层非均质特征;最后,设计出与主力油藏相似的三维非均质物理模型,结合岩心分析实验资料,对化学驱不同质量分数、压力对驱油效果的影响进行了研究,总结出了化学驱油效率的变化特征.研究发现,化学驱可提高驱油效率8％左右.     

海上L油田弱凝胶驱后吸液剖面分析及治理

海上L油田开展弱凝胶驱以来,取得了较好的经济效益.弱凝胶驱结束后,油田含水快速回升,开发效果明显变差,水驱前缘通过优势渗流通道快速突破到生产井,注采比大幅提升[1-7].为了进一步提高L油田化学驱后的开发效果,开展地层吸液剖面分析,并提出中低渗透层降压解堵综合治理方案.通过注入井测试资料分析认为,厚层顶部吸水量持续增大,吸水厚度逐渐减小、向顶部集中,中低渗层吸液量少,层间剖面返转较明显,剖面变化复杂.针对厚油层提出优势渗流通道封堵技术,采用微米网状凝胶封堵厚层顶部高渗条带,封堵后水驱压差增大150％～400％,封堵效果较好;中低渗层采用化学解堵技术,堵塞物降黏率达92％,中低渗岩心吸液比例提高13.5％.     

基于冷凝热的除霜技术在多联机中的实验研究

冬季制热场景下,空气源产品存在因室外换热器除霜而导致室内定期停止制热现象,引起室内温度降低,用户体验差,因此提高除霜运行时室内用户的舒适体性验,成为空气源热泵面临的重要课题.通过对家用多联机系统进行重新设计:将室外换热器划分为两个部分,通过控制制冷剂的饱和温度,利用制冷剂冷凝热,实现对室外换热器进行有效的交替除霜.实验证明:1.在除霜饱和温度Td为2℃～8℃时可用最少的制冷剂流量实现有效除霜;2.在室外2℃条件下,冷凝热除霜运行中的平均制热能力为额定能力的75％.     

空调系统冷冻油充注效率研究

注油结构是制约空调系统真空注油效率的关键因素之一.为研究三种常用注油结构的优劣性,采用试验方式分析测试了空调系统真空注油全过程中时间和压力变化情况.结果表明:截止阀和内螺纹注氟嘴形式的注油结构冷冻油充注效率较高;截止阀在安装/拆除接头等准备工作上所需时间普遍比注氟嘴多;真空注油的三个过程均会导致系统内部压力升高,影响后工序的实施效率.综合考虑冷冻油充注时间、操作效率和冷冻油灌注后系统压力回升因素,内螺纹注氟嘴为真空注油结构的最优选择.研究结果为空调系统注油结构设计提供了参考.     

壁挂式空调新风模块气动性能优化研究

随着人们对健康的室内家居环境要求提高,当下室内新风换气量无法有效地改善室内空气品质.为了保证室内有效的通风换气,提供充足的新风量,提高产品竞争力,以某壁挂式新风空调器为研究对象,通过优化其内部多翼离心风机模块中各部件气流风阻,从进风管、进气腔、新风滤网等组件进行低阻抗气流改善设计.经过手板验证后,在相同转速下新风量提升约33％;同时在满足充足新风量的情况下,改善了内部气流均匀性,保证了同转速相当的噪音品质.     

壁挂式空调新风模块气动性能优化研究

随着人们对健康的室内家居环境要求提高,当下室内新风换气量无法有效地改善室内空气品质.为了保证室内有效的通风换气,提供充足的新风量,提高产品竞争力,以某壁挂式新风空调器为研究对象,通过优化其内部多翼离心风机模块中各部件气流风阻,从进风管、进气腔、新风滤网等组件进行低阻抗气流改善设计.经过手板验证后,在相同转速下新风量提升约33％;同时在满足充足新风量的情况下,改善了内部气流均匀性,保证了同转速相当的噪音品质.