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基于多尺度模型的锂离子电池电极微结构优化设计

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 65-77页

作者：刘彦瑾罗玖代耀符远翔衡益中山大学计算机学院广州510006 国家超级计算广州中心广州510006 广东省计算科学重点实验室广州510006 中山大学材料学院深圳518107 贵州理工学院化学工程学院贵州省高等学校能源化学特色重点实验室贵阳550003

锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)具有高比容量和良好的循环稳定性等优点,广泛应用于动力电池和储能领域.然而正极材料理论比容量不高,传统的制备过程会带来电极电化学性能不均匀等问题,制约了LIBs的进一步发展.电极多孔结构优... 详细信息

锂离子电池(lithium ion batteries,LIBs)具有高比容量和良好的循环稳定性等优点,广泛应用于动力电池和储能领域.然而正极材料理论比容量不高,传统的制备过程会带来电极电化学性能不均匀等问题,制约了LIBs的进一步发展.电极多孔结构优化设计是突破此瓶颈的一种有效方法.本文将以磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)为正极电极,锂金属为负极的LIBs作为研究对象,建立了基于粒子Packing的活性材料球形颗粒填充模型和基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的电极微结构三维模型;研究了电极的比表面积等特征参数对不同类型多孔结构的影响以确定代表性体积单元;建立了LFP正极的LIBs放电过程多尺度数学模型,并对恒电流密度放电过程进行数值模拟.研究表明:粒径为3200 nm的球形颗粒填充电极以5C放电倍率放电时容量减小量为47%,以1C放电倍率放电时电极表面浓度差异为66%;而4种新型TPMS电极以5C放电倍率放电时容量减小量均在1%以内,以1C放电倍率放电时电极表面浓度差异也均在1%以内,极大提升了电池的性能,且Gyroid型结构表现最优.本文对后期LIBs的优化设计具有指导意义,并提供数据和理论基础支持.

关键词：锂离子电池多尺度数学建模遗传算法三周期极小曲面数值模拟

数字经济发展与就业质量提升:促进还是抑制?

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经济与管理评论 2024年第4期40卷 123-135页

作者：姜琪单耀莹山东财经大学公共管理学院山东济南250014

将中国28省份数字经济指数与2015、2017、2019年三期中国社会状况综合调查(CSS)的截面数据相结合,综合运用线性回归模型、有序Probit模型,考察数字经济发展对就业质量的影响。研究发现:数字经济发展对就业质量提升具有促进作用,在总体... 详细信息

将中国28省份数字经济指数与2015、2017、2019年三期中国社会状况综合调查(CSS)的截面数据相结合,综合运用线性回归模型、有序Probit模型,考察数字经济发展对就业质量的影响。研究发现:数字经济发展对就业质量提升具有促进作用,在总体上能够提高劳动者的收入水平、降低劳动强度、提高社会保障项目参与水平,但对劳动者的工作满意度会产生负向影响。该结果在使用地形起伏度作为工具变量进行内生性检验后依然成立。伴随数字经济发展产生的新就业形态会抑制劳动者的社会保障项目参与,且该抑制作用在非正规就业群体中更为明显;数字经济发展对就业质量的提升效果在不同类型和不同年龄段的就业群体中存在差异。

关键词：数字经济就业质量正规就业非正规就业

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新型周转式轮腿机器人运动分析与步态规划

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1675-1684页

作者：张承耀王刚车洪磊李文俊北京邮电大学现代邮政学院北京100876 中国安全生产科学研究院地铁火灾与客流疏运安全北京市重点实验室北京100012

针对现有四足机器人越障能力不足及越障不平稳的问题,提出一种通过轮系传动来实现高越障和质心平稳的新型轮腿式机器人。该机器人髋关节部位采用轮系构型,扩大机器人腿部运动范围,克服越障高度与机器人腿部长度之间的矛盾,同时通过合理... 详细信息

针对现有四足机器人越障能力不足及越障不平稳的问题,提出一种通过轮系传动来实现高越障和质心平稳的新型轮腿式机器人。该机器人髋关节部位采用轮系构型,扩大机器人腿部运动范围,克服越障高度与机器人腿部长度之间的矛盾,同时通过合理的步态规划保证机器人质心的运动轨迹平稳。基于Denavit-Hartenbery (D-H)法建立机器人运动学模型,从而构建机器人腿部末端与越障高度的映射关系,根据此映射关系得出最佳越障高度为自身腿长高度的66.4%,基于重心地面投影点(CoG)静态稳定性判据对机器人进行越障步态及行走静步态规划,并通过仿真实验验证此步态下质心的稳定。搭建实验样机,进行机器人越障实验,进一步验证所提轮腿机器人越障高度高及越障过程质心平稳的有效性和可行性。

关键词：轮腿机器人越障运动学分析步态分析髋关节机构

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无缝内衣机调密机构动力学特性研究

针织工业 2024年第4期 27-30页

作者：彭来湖胡义亮戴宁胡旭东浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 浙江杭州310018

针对现有无缝内衣机中密度电动机输出力矩不稳定、测量困难等问题,研究无缝内衣机调密机构动力学特性。结合无缝内衣机成圈及密度调节工艺,建立调密机构三维模型,得到三角滑块推力与电动机转矩间数学关系,运用SolidWorks Motion模块对... 详细信息

针对现有无缝内衣机中密度电动机输出力矩不稳定、测量困难等问题,研究无缝内衣机调密机构动力学特性。结合无缝内衣机成圈及密度调节工艺,建立调密机构三维模型,得到三角滑块推力与电动机转矩间数学关系,运用SolidWorks Motion模块对调密机构进行动力学仿真。搭建调密机构力学测试平台,将测试推力值代入推力与电动机转矩间数学关系计算。结果表明:测试结果与仿真数据相差3.81%,证明理论及建模仿真正确性,给现有无缝内衣机密度调节控制方案中电动机输出力矩控制提供参考。

关键词：无缝内衣机密度调节机构动力学分析电动机力矩

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哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

生态学报 2024年第2期44卷 676-685页

作者：夏欣宋维峰彭正耀西南林业大学国家高原湿地研究中心/湿地学院昆明650224 云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室昆明650224 滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站昆明650228

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40... 详细信息

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm,60—80 cm)进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明:(1)哈尼梯田湿地土壤中总磷(TP)含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷(IP)含量均值在水稻休闲期最高(85.95 mg/kg),湿地土壤磷总体呈缺乏状态。(2)受外源磷输入影响,铁铝结合态磷(NaOH-P)占无机磷比重最大,且季节差异性显著(P0.05),这与湿地生态环境和地质背景有关。(3)哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20—40 cm土层富集。(4)除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷(OP)与pH值呈正相关;土壤总有机碳(TOC)与不同形态磷在收获期呈显著负相关(P<0.05)。研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。

关键词：哈尼梯田湿地土壤磷形态时空分布

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面向感知哈希的图像数据集

中国图象图形学报 2024年第2期29卷 343-354页

作者：周元鼎房耀东秦川上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

目的感知图像哈希又称图像摘要或是图像指纹,是一种有效的图像认证技术,近年来受到了广泛的关注。该技术通过将图像的感知鲁棒特征转化为固定长度的哈希序列,来实现图像版权认证。然而,该领域始终缺乏一个比较通用的数据集,已有数据集... 详细信息

目的感知图像哈希又称图像摘要或是图像指纹,是一种有效的图像认证技术,近年来受到了广泛的关注。该技术通过将图像的感知鲁棒特征转化为固定长度的哈希序列,来实现图像版权认证。然而,该领域始终缺乏一个比较通用的数据集,已有数据集所使用的图像内容保留操作和真实场景差异较大,使得训练得到的神经网络架构在应对复杂的图像编辑操作时效果显著下降。方法针对感知图像哈希任务,面向实际图像内容认证场景构建了一个新的数据集。首先,将现实中常见的图像内容保留操作进行总结和分类,设计了48种单一、复合的图像内容保留操作来生成感知相似图像;然后,根据感知图像哈希的定义,选择与待认证图像语义相似但是感知内容不同的图像作为感知不相似图像,增加了该数据集的辨别难度;最终建立了一个包含116 400幅图像的感知哈希图像数据集。结果由于本文提出的数据集使用的图像内容保留操作更加复杂,不相似图像也更加难以辨别,使得在该数据集上训练得到的深度神经网络具有较好的泛化能力,即这些神经网络即使不进行重新训练或是微调,也可以在其他数据集上取得较好的认证性能。同时,在该数据集上训练得到的神经网络在不同数据集上性能差别较小,体现了本文数据集具有较好的稳定性。结论设计了一个针对感知哈希的图像数据集,大量的对比实验表明了该数据集的有效性,该工作可对感知图像哈希领域的发展起到促进作用。

关键词：感知图像哈希图像认证数据增强数据集内容保留操作

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大中型水库建设洲滩土地淹没处理补偿探讨

中国农村水利水电 2024年第6期 180-184,192页

作者：官耀辉湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司湖南长沙410007

大中型水库淹没处理是工程建设的重要基础,涉及到国家、集体和个人的利益,具有政策性强、现场情况复杂、利害关系交织等特点,其中洲滩土地权属确定、地类认定和补偿费用计算争议较大,从湘资沅澧四水大中型水库工程建设淹没处理的实践,... 详细信息

大中型水库淹没处理是工程建设的重要基础,涉及到国家、集体和个人的利益,具有政策性强、现场情况复杂、利害关系交织等特点,其中洲滩土地权属确定、地类认定和补偿费用计算争议较大,从湘资沅澧四水大中型水库工程建设淹没处理的实践,提出了洲滩土地权属确定、地类认定的有关法规政策依据,以及洲滩土地补偿费和相关税费计算的路径和方法,供水利水电工程征地补偿和移民安置工作者参考。

关键词：洲滩土地权属地类法规政策淹没处理

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加快企业在科技创新中唱主角

瞭望 2024年第11期 30-33页

作者：陈诺周琳董雪胡旭《瞭望》新闻周刊

“十四五”以来,企业研发经费投入占全社会比重超过77%。企业创新主体地位进一步稳固。截至2023年底,我国国内拥有有效发明专利的企业达42.7万家,较上年增加7.2万家。国内企业拥有有效发明专利290.9万件,占比增至71.2%,首次超过七成,创... 详细信息

“十四五”以来,企业研发经费投入占全社会比重超过77%。企业创新主体地位进一步稳固。截至2023年底,我国国内拥有有效发明专利的企业达42.7万家,较上年增加7.2万家。国内企业拥有有效发明专利290.9万件,占比增至71.2%,首次超过七成,创新实力进一步凸显。上海首创“探索者计划”。上海市科学技术委员会引导高校和科研院所开展应用基础研究,邀请重点行业的领军企业“出题”,并与企业共同出资,搭建企业与高校和科研院所的合作平台。

关键词：研发经费投入合作平台科学技术委员会创新实力科研院所有效发明专利领军企业应用基础研究

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滑石涂层和电解液添加剂稳定锌阳极的研究

滑石涂层和电解液添加剂稳定锌阳极的研究

作者：甘耀强景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

规模化的电化学储能已成为热点研发领域,锂离子电池（Lithium-ion batteries,LIBs）具有高循环稳定性、高能量效率和高能量密度等优点,已成为目前新能源汽车和便携式电子产品的电源之一。但是,LIBs的低安全性、较高价格成本和高组装技... 详细信息

规模化的电化学储能已成为热点研发领域,锂离子电池（Lithium-ion batteries,LIBs）具有高循环稳定性、高能量效率和高能量密度等优点,已成为目前新能源汽车和便携式电子产品的电源之一。但是,LIBs的低安全性、较高价格成本和高组装技术要求,LIBs的可持续性发展受到了极大的挑战。水系锌离子电池（zinc-ion batteries,ZIBs）应运而生,逐渐成为能源领域的研究和发展方向。ZIBs是一种新型的二次电池,相比LIB,ZIBs具有以下几个优势:锌具有较高的容量和能量密度,可以存储更多的电能,从而延长电池的使用时间;更低的火灾和爆炸风险,更安全可靠;锌的储量丰富,价格较低,并且可回收利用,降低了电池的制造成本;采用水基电解液,无有害元素,减少对环境的污染。然而,ZIBs的发展受到锌阳极严重地枝晶生长和不可逆的副反应的影响,导致了其稳定性和安全性受到挑战。针对上述挑战,本文主要采用人工界面改性、晶面取向调控、调控电解液pH值和调节Zn的溶剂化结构四种策略,以缓解锌枝晶的生长和副反应的发生,有效提高了锌阳极的稳定性,提高了锌离子储能器件的循环寿命。主要研究如下:（1）使用煅烧900℃滑石作为原料,通过离子交换法制备具有Zn传输通道的锌基煅烧滑石（Zn-C.T）。利用Zn-C.T作为界面保护层,避免了电解液和锌阳极的直接接触。Zn-C.T涂层可以在电极表面形成平整的疏水层,有利于减少锌枝晶的形成,降低锌金属的氧化和腐蚀速度。此外,Zn-C.T涂层建立了均匀分布的电场,可以均匀Zn通量,在循环过程中诱导Zn均匀沉积。XRD证明了Zn-C.T涂层有效抑制了电极与电解液之间的副反应,提高锌阳极的稳定性。XRD的I/I的比值证明了沉积的Zn更倾向于在0-30°的小角度生长,有利于Zn均匀沉积。基于此,Zn-C.T@Zn/Zn-C.T@Zn对称电池表现出高度可逆的电镀/剥离性能,可以在2 mA cm和1 mAh cm下稳定循环2477 h。使用Zn-C.T@Zn作为阳极的Zn/I全电池具有优异的循环稳定性,可稳定工作高达10000次循环,具有79.80%的容量保持率,平均CE为99.81%。（2）为了调节锌阳极的晶面取向,使用具有-OH和-NH的酸水解酪蛋白（AC）作为电解液的添加剂。AC中的-OH可以与水分子形成氢键,通过减少配位的活性HO分子来调节Zn的溶剂化结构,从而重新分配Zn沉积以避免副反应。带正电的氨基酸优先吸附在锌阳极表面,形成具有强位阻的自适应锌-电解液界面,有效阻碍水分吸附,引导锌均匀地沿着（002）晶面沉积。同时-NH中的氮原子具有孤对电子,可以作为配位基与Zn形成配位键,从而使AC分子与Zn结合成配合物。AC配位物优先吸附在锌阳极表面形成保护层,隔离锌阳极与电解液的直接接触,抑制副反应的发生。可以使Zn/Zn对称电池在2 mA cm和1 mAh cm下稳定循环超过3000 h,即使在高电流密度3 mA cm和3 mAh cm下也能稳定循环1691 h。采用I和AC作为正极和电解液添加剂的全电池也表现出显着改善的电化学性能,在5 A g的高电流密度下可以稳定循环10000次,并有81.65%高容量保持率,平均CE为99.38%。（3）为了调控电解液pH值,使电解液的pH控制在3-5之间,选用含有-OH的2-羟基苯乙酸（2-HPAA）作为电解液添加剂来调控电解液pH值。2-HPAA溶于电解液后释放H,降低电解液的pH值。弱酸性的2-HPAA（pH≥3）会使电解液维持pH<5.4,抑制ZnSO（OH）·x HO副产物的形成。XRD证明了2-HPAA抑制副产物的生成。同时,2-HPAA中的-OH会取代[Zn（HO）]中的水分子,形成稳定的配位物。这种配位物还会吸附在锌阳极表面形成保护层,隔离锌阳极与电解液的直接接触,抑制析氢反应（Hydrogen evolution reactions,HER）和腐蚀反应的发生。此外,ZnSO+2-HPAA电解液具有更好的疏水性,可以降低水分解产生OH的可能性,减少副反应的发生。Zn/Zn对称电池在2 mA cm和1 mAh cm下稳定循环超过4200h。使用2-HPAA的Zn/Zn对称电池稳定工作超过4200 h。以2-HPAA为添加剂的Zn/I全电池可稳定工作高达10000次循环,具有80.79%的高容量保持率,CE高达99.93%。（4）为了调节Zn的溶剂化结构,选用2-巯基乙烷磺酸钠（2-MESN）作为电解液添加剂。2-MESN具有良好的水溶性和电化学稳定性且具有的巯基（-SH）和磺酸基团（-SO-）可以通过减少Zn配位的活性HO分子来调节Zn的溶剂化结构,从而重新分配Zn沉积以避免副反应。并且,阴离子（-SO-）可以吸附在锌阳极表面,从而形成稳定的保护层,有效地防止了“尖端效应”的发生,限制了水与锌阳极接触。此外,2-MESN通过平衡溶液的OH和H的浓度,抑

关键词：水系锌离子电池锌阳极稳定性界面保护层电解液添加剂溶剂化结构