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Tuning the solution structure of electrolyte for optimal solid-electrolyte-interphase formation in high-voltage lithium metal batteries

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Journal of Energy Chemistry 2021年第9期30卷 178-185页

作者： Juner chen Tingyu Liu Lina Gao Yumin Qian Yaqin Liu Xueqian Kong Center for Chemistry of High-Performance&Novel Materials Department of ChemistryZhejiang UniversityHangzhou 310027China Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province School of EngineeringWestlake University18 Shilongshan RoadHangzhou 310024China Institute of Advanced Technology Westlake Institute for Advanced Study18 Shilongshan RoadHangzhou 310024China Key laboratory of advanced optoelectronic quantum architecture and measurement ministry of educationSchool of PhysicsBeijing Institute of Technology100081 BeijingChina Department of Chemistry Zhejiang UniversityHangzhou 310027ZhejiangChina

The continuous reduction of electrolytes by Li metal leads to a poor lifespan of lithium metal batteries(LMBs). Low Coulombic efficiency(CE) and safety concern due to dendrite growth are the challenging issues for LMB electrolyte design. Novel electrolytes such as highly concentrated electrolytes(HCEs) have been proposed for improving interphase stability. However, this strategy is currently limited for high cost due to the use of a large amount of lithium salts as well as their high viscosity, reduced ion mobility, and poor wettability. In this work, we propose a new type of electrolyte having a moderate concentration. The electrolyte has the advantage of HCEs as the anion is preferentially reduced to form inorganic solidelectrolyte-interphase(SEI). Such optimization has been confirmed through combined spectroscopic and electrochemical characterizations and supported with the first-principle molecular dynamics simulation. We have shown the intrinsic connections between solution structure and their electrochemical stability. The 2.0 M LiDFOB/PC electrolyte, as predicted by our characterizations and simulations, allows stable charge–discharge of LNMO|Li cells at 5C for more than 1500 cycles. The 2.0 M electrolyte generates a dense layer of SEI containing fluoro-oxoborates, Li_(3)BO_(3), LiF, Li_(2)CO_(3), and some organic species effectively passivating the lithium metal, as confirmed by electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy,and solid-state nuclear magnetic resonance.

关键词： Electrolyte Solution structure Li metal battery First principle molecular dynamics Solid-electrolyte-interphase

Progress in electrolytes for rechargeable Li-based batteries and beyond

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Green Energy & Environment 2016年第1期1卷 18-42页

作者： Qi Li Juner chen Lei Fan Xueqian Kong Yingying Lu College of Chemical and Biological Engineering Zhejiang University Department of Chemistry Zhejiang University State Key Laboratory of Chemical Engineering Zhejiang University

Owing to almost unmatched volumetric energy density, Li-based batteries have dominated the portable electronic industry for the past 20 years. Not only will that continue, but they are also now powering plug-in hybrid electric vehicles and zero-emission vehicles. There is impressive progress in the exploration of electrode materials for lithium-based batteries because the electrodes(mainly the cathode) are the limiting factors in terms of overall capacity inside a battery. However, more and more interests have been focused on the electrolytes, which determines the current(power) density, the time stability, the reliability of a battery and the formation of solid electrolyte interface. This review will introduce five types of electrolytes for room temperature Li-based batteries including 1) non-aqueous electrolytes, 2) aqueous solutions, 3)ionic liquids, 4) polymer electrolytes, and 5) hybrid electrolytes. Besides, electrolytes beyond lithium-based systems such as sodium-, magnesium-, calcium-, zinc-and aluminum-based batteries will also be briefly discussed.

关键词： Electrolyte Ionic liquid Polymer Hybrid Battery

基于小波和多维重构的BP神经网络交通流短时预测

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计算机应用与软件 2018年第12期35卷 61-65,82页

作者：曹洁沈钧珥张红侯亮陈作汉兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050 甘肃省制造业信息化工程研究中心甘肃兰州730050

针对采集过程中噪声影响以及交通流时间序列的强相关性,提出一种基于小波和多维重构的BP神经网络交通流短时预测方法。运用启发式小波降噪法对原始交通流数据进行降噪处理,剔除数据中的噪声;基于C-C法将交通流数据进行多维度相空间重构... 详细信息

针对采集过程中噪声影响以及交通流时间序列的强相关性,提出一种基于小波和多维重构的BP神经网络交通流短时预测方法。运用启发式小波降噪法对原始交通流数据进行降噪处理,剔除数据中的噪声;基于C-C法将交通流数据进行多维度相空间重构,充分挖掘交通流的多维变化特性;构建多维度的BP神经网络进行交通流短时预测研究。运用2 400组数据进行实验,并与传统的BP神经网络、Elman神经网络以及SVM进行对比。实验结果表明,该方法具有较高的预测精度,绝对误差降低约2.408 0,均方误差降低约26.597 2。

关键词：小波降噪相空间重构 BP神经网络短时交通流预测

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优化的BP神经网络短时交通流预测方法

传感器与微系统 2020年第5期39卷 58-60,64页

作者：曹洁沈钧珥张红陈作汉侯亮兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050 甘肃省制造业信息化工程研究中心甘肃兰州730050

针对传统的误差逆向传播(BP)神经网络方法在进行交通流预测时存在网络准确性差,权值设置敏感等缺点,提出一种基于改进蝙蝠算法(BA)优化BP神经网络的交通流短时预测方法。引入自适应惯性权重和加速因子对原始蝙蝠算法进行优化,提高其收... 详细信息

针对传统的误差逆向传播(BP)神经网络方法在进行交通流预测时存在网络准确性差,权值设置敏感等缺点,提出一种基于改进蝙蝠算法(BA)优化BP神经网络的交通流短时预测方法。引入自适应惯性权重和加速因子对原始蝙蝠算法进行优化,提高其收敛速度及寻优精度;用改进的BA对BP神经网络的权值和阈值参数优化并构建BA-BP模型进行短时交通流预测。实验结果表明:与传统BP相比,该方法平均绝对误差降低了3.0785,均方误差降低了4.4710。

关键词：蝙蝠算法逆向传播(BP)神经网络交通流短时预测

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复合增塑剂改性PBAT/淀粉薄膜的性能

工程塑料应用 2022年第2期50卷 150-154页

作者：陈光剑陈永波杨朝建赵玲李双武宋玉兴张磊黄瑞杰中广核俊尔新材料有限公司浙江温州325024

以玉米淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为主要原材料,甘油为主增塑剂,山梨醇、聚乙烯醇200(PEG200)、二甲基甲酰胺等为辅增塑剂,通过挤出机造粒再吹塑方法制成淀粉填充PBAT薄膜。研究对比了不同增塑剂在淀粉填充PBAT材料中的塑... 详细信息

以玉米淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)为主要原材料,甘油为主增塑剂,山梨醇、聚乙烯醇200(PEG200)、二甲基甲酰胺等为辅增塑剂,通过挤出机造粒再吹塑方法制成淀粉填充PBAT薄膜。研究对比了不同增塑剂在淀粉填充PBAT材料中的塑化效果,同时探究了不同塑化剂对复合薄膜力学性能、表面粗糙度、吸水率、溶出率及熔体流动速率的影响。结果表明:山梨醇与甘油组成的复合增塑剂的塑化效果要优于PEG200和二甲基甲酰胺,淀粉在PBAT薄膜中的粒径最小、分散最均匀,且薄膜的拉伸强度、断裂生产率、摆锤冲击强度得到明显提高。PEG200和二甲基甲酰胺与甘油的复合增塑剂对淀粉的塑化未起到作用,但二甲基甲酰胺能与淀粉分子形成较为稳定的氢键,可以大幅度降低薄膜中淀粉的溶出率。薄膜的吸水性主要取决于淀粉的吸水性。熔体流动速率在一定程度上也能体现淀粉的塑化情况。

关键词：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合增塑剂淀粉山梨醇塑化效果溶出率

高含量玻璃纤维增强尼龙复合材料的制备与性能

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工程塑料应用 2021年第8期49卷 31-36,53页

作者：陈佰全陈智文郑友明张磊田际波林立王金松中广核俊尔(浙江)新材料有限公司浙江温州325000

采用双螺杆挤出机分别制备了质量分数60%玻璃纤维增强尼龙(PA)6(PA6+60%GF)和质量分数50%玻璃纤维增强PA66(PA66+50%GF)两种高含量玻璃纤维增强PA复合材料,研究了螺杆组合、尼龙树脂以及助剂对材料力学性能、注塑制品外观、长期耐热氧... 详细信息

采用双螺杆挤出机分别制备了质量分数60%玻璃纤维增强尼龙(PA)6(PA6+60%GF)和质量分数50%玻璃纤维增强PA66(PA66+50%GF)两种高含量玻璃纤维增强PA复合材料,研究了螺杆组合、尼龙树脂以及助剂对材料力学性能、注塑制品外观、长期耐热氧老化性能和耐乙二醇性能的影响。结果表明,采用厚、薄啮合块及齿形螺纹混合元件的螺杆组合以及减少玻璃纤维停留时间可制得力学性能优异的复合材料。通过金相显微镜观察材料粒子烧蚀后的玻璃纤维形态,发现力学性能优异的材料中玻璃纤维的长度较长(0.3~0.5 mm)且分布较均匀。PA树脂的黏度与种类对材料注塑制品的外观影响十分明显,采用流动性好的树脂材料尤其是具有星型结构的PA6树脂可获得更好的制品外观。除此之外,芳香胺类抗氧剂能显著提升PA6+60%GF的长期耐热氧老化性能,复配耐水解剂(含铜盐与有机胺)与芳香胺类抗氧剂并用能显著提升PA66+50%GF的长期耐热氧老化性能和对乙二醇的抵抗能力。

关键词：高含量玻璃纤维尼龙增强改性螺杆组合外观

连续玻璃纤维增强聚酰胺6复合材料的力学性能

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工程塑料应用 2019年第5期47卷 38-41,47页

作者：陈光剑宋玉兴金学斌张磊陈晓敏黄瑞杰中广核俊尔新材料有限公司浙江温州325011

采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚酰胺(PA)6 单向预浸带,并用模压工艺将预浸带压制成单向层合板材进行性能分析,研究了玻璃纤维、填料、抗氧剂对连续玻璃纤维增强 PA6复合材料力学性能的影响。结果表明,高性能玻璃纤维能提高复合... 详细信息

采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚酰胺(PA)6 单向预浸带,并用模压工艺将预浸带压制成单向层合板材进行性能分析,研究了玻璃纤维、填料、抗氧剂对连续玻璃纤维增强 PA6复合材料力学性能的影响。结果表明,高性能玻璃纤维能提高复合材料的力学性能,具体指标与纤维本身的性能设计有直接关系,需要根据纤维特性进行优化选择;少量的填料对基体有成核效应,能改善复合材料的力学性能;过量的填料会影响树脂与纤维的界面结合强度;抗氧剂影响纤维的浸渍效果和带材表观质量,尽可能选择高效且耐高温的抗氧剂种类,以降低添加量,提高浸渍质量。

关键词：连续玻璃纤维增强单向预浸带熔融浸渍高性能玻璃纤维填料抗氧剂

黑色无卤阻燃尼龙复合材料激光标识性能的研究

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塑料工业 2020年第7期48卷 90-94,98页

作者：田际波郑友明张磊陈佰全王金松林立陈智文中广核俊尔新材料有限公司浙江温州325000

选用磷氮系阻燃尼龙复合材料作为研究对象,建立了激光打标坐标模型和效果评判方法,研究了玻纤含量和激光打标工艺对复合材料激光标识性能的影响,并对比分析了自制激光打标助剂在复合材料中的应用效果情况。结果表明,激光打标助剂和打标... 详细信息

选用磷氮系阻燃尼龙复合材料作为研究对象,建立了激光打标坐标模型和效果评判方法,研究了玻纤含量和激光打标工艺对复合材料激光标识性能的影响,并对比分析了自制激光打标助剂在复合材料中的应用效果情况。结果表明,激光打标助剂和打标工艺对该复合材料激光打标效果有重要影响,其中Laser-B打标助剂应用效果最佳;当Laser-B质量分数为0. 55%,打标参数调整为线间距L=0. 045 mm、功率P=25%及速度V=1 500 mm/s时,材料打标对比度ΔE达到32. 21,实现较好的深色打浅色标识效果。

关键词：尼龙磷氮系阻燃黑色激光打标打标对比度

硅灰石和钛白粉的复配物在尼龙产品中的应用研究

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塑料工业 2020年第9期48卷 141-144,163页

作者：陈莺莺赵义智王金松张磊中广核俊尔(浙江)新材料有限公司浙江温州325011

选用3种不同的硅灰石,按一定比例与钛白粉进行复配,制备氮系阻燃尼龙材料,结果用色相及力学性能进行表征。结果表明,当硅灰石与钛白粉质量比小于2∶8时,可以达到一定的增白作用;当硅灰石与钛白粉的复配比例大于2∶8时,L会随着替代比例... 详细信息

选用3种不同的硅灰石,按一定比例与钛白粉进行复配,制备氮系阻燃尼龙材料,结果用色相及力学性能进行表征。结果表明,当硅灰石与钛白粉质量比小于2∶8时,可以达到一定的增白作用;当硅灰石与钛白粉的复配比例大于2∶8时,L会随着替代比例的增加呈下降趋势。另外,硅灰石的加入会降低氮系阻燃尼龙的阻燃性能,并随着硅灰石比例的增加而降低。在氮系阻燃产品中,综合考虑硅灰石对产品色相及性能的影响,最佳钛白粉替代物为PA1210-Z,最佳硅灰石∶钛白粉复配比例为2∶8。

关键词：硅灰石尼龙钛白粉