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锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展

材料工程 2024年第6期52卷 1-14页

作者：关旭泽李杨刘兴江天津大学化工学院天津300350 中国电子科技集团第十八研究所化学与物理电源重点实验室天津300384

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极... 详细信息

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极具有极高的理论容量(3860 mAh·g^(-1))和最低的氧化还原电势(-3.04 V vs SHE),被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料。然而在几十年的发展过程中,锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化。本文从锂金属电池的发展历程出发,分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理,并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略,包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极,最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望。

关键词：锂金属负极二次电池界面设计体相设计

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基于在线特征库的非侵入式负荷特征提取方法

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3489-3499,I0012页

作者：王谱宇耿路路刘兴江程含渺方凯杰张小平南京理工大学自动化学院江苏省南京市210094 中国电子科技集团公司第18研究所天津市西青区300384 江苏省电力有限公司营销服务中心江苏省南京市210019 英国伯明翰大学工程学院英国伯明翰B152TT

负荷特征是指负荷设备运行过程中具备某种统计规律的特殊标识,而包含负荷特征的数据库则是实现非侵入式负荷监测与分解的基本依据。对于纯阻性负荷设备,研究人员利用其运行状态切换过程中功率产生跃变的特点,可以准确提取相应状态下的... 详细信息

负荷特征是指负荷设备运行过程中具备某种统计规律的特殊标识,而包含负荷特征的数据库则是实现非侵入式负荷监测与分解的基本依据。对于纯阻性负荷设备,研究人员利用其运行状态切换过程中功率产生跃变的特点,可以准确提取相应状态下的负荷特征。然而,对非纯阻性设备,其负荷特征提取存在以下2个问题。问题1)运行状态切换过程中功率变化不显著,无法精准定位状态投切时刻点;问题2)负荷设备存在功率缓变化的运行状态,导致对应状态下的负荷特征不唯一,无法手动提取。为了解决非纯阻性设备负荷特征提取中存在的上述问题,提出一种基于在线特征库的非侵入式负荷特征提取方法,该方法分为2个阶段。第一阶段:基于负荷设备运行过程中的稳态周期电流数组建立在线特征库,通过改进Pearson相似系数构建滑窗函数,得到负荷设备运行时的周期电流数组与在线特征库的相似性,并同步判断在线特征库冗余性,实现负荷设备状态数据分割;第二阶段:计算在线特征库的特征矩阵,对特征矩阵进行K-means聚类分析,融合相似在线特征库,形成负荷设备的状态特征库,从而实现负荷设备特征电流数组的提取。在私人数据集和PLAID数据集上的测试结果证明,所提负荷特征提取方法在不同的用电场景下均有较好的鲁棒性。所提方法可大幅减少负荷特征提取阶段的人工参与,有利于缓解因负荷设备种类过多导致的负荷特征提取烦琐的问题,为后续建立负荷特征数据库提供了便利。

关键词：状态检测负荷特征周期电流数组在线特征库 K-means算法

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固态电解质离子传输机制研究进展

化学工业与工程 2024年第1期41卷 71-82页

作者：刁庆宇刘吉源王列李传崴刘兴江徐强天津大学化工学院天津300350 天津大学机械工程学院天津300350 中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室天津300384

全固态锂金属电池具有较高的安全性和稳定性,是替代传统锂离子电池成为下一代储能装置的理想选择。然而,固态电解质相较于液体电解液而言,其较低的离子电导率仍然是阻碍全固态锂金属电池得到快速发展的一个关键。综述了不同类型固态电... 详细信息

全固态锂金属电池具有较高的安全性和稳定性,是替代传统锂离子电池成为下一代储能装置的理想选择。然而,固态电解质相较于液体电解液而言,其较低的离子电导率仍然是阻碍全固态锂金属电池得到快速发展的一个关键。综述了不同类型固态电解质离子传输机理,总结了提高固态电解质电导率的改进策略和最新研究进展,归纳了改善固态电解质离子传输性能的技术路线,并对未来新型固态电解质的设计与发展作了展望。

关键词：固态电解质离子传输改性策略研究进展

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大容量低温功率型钠离子电池及模块性能研究

电源技术 2024年第9期48卷 1789-1793页

作者：徐国平陈彦强刘兴江天津中电新能源研究院有限公司天津300384 陕西飞机工业有限责任公司陕西汉中723000 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384

钠离子电池由于其丰富的资源和广泛的分布,具有潜在的低成本优势,显示出巨大的应用前景。与电池火灾和爆炸有关的事故也进一步证实,二次电池的安全性是动力及储能系统的先决条件。采用P2型层状氧化物材料制备60 Ah大容量低温功率型钠离... 详细信息

钠离子电池由于其丰富的资源和广泛的分布,具有潜在的低成本优势,显示出巨大的应用前景。与电池火灾和爆炸有关的事故也进一步证实,二次电池的安全性是动力及储能系统的先决条件。采用P2型层状氧化物材料制备60 Ah大容量低温功率型钠离子方形电池及2并7串电池模块,并进行了电化学及安全性能测试。

关键词：层状氧化物高安全低温钠离子电池

Recent advances in solid polymer electrolytes for lithium batteries

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Nano Research 2017年第12期10卷 4139-4174页

作者： Qingqing Zhang Kai liu Fei Ding xingjiang liu National Key Laboratory of Science and Technology on Power Sources Tianjin Institute of Power Sources Tianjin 300384 China School of Chemical Engineering and Technology Tianjin University Tianjin 300350 China

Solid polymer electrolytes are light-weight, flexible, and non-flammable and provide a feasible solution to the safety issues facing lithium-ion batteries through the replacement of organic liquid electrolytes. Substantial research efforts have been devoted to achieving the next generation of solid-state polymer lithium batteries. Herein, we provide a review of the development of solid polymer electrolytes and provide comprehensive insights into emerging developments. In particular, we discuss the different molecular structures of the solid polymer matrices, including polyether, polyester, polyacrylonitrile, and polysiloxane, and their interfacial compatibility with lithium, as well as the factors that govern the properties of the polymer electrolytes. The discussion aims to give perspective to allow the strategic design of state-of-the-art solid polymer electrolytes, and we hope it will provide clear guidance for the exploration of high-performance lithium batteries.

关键词： lithium solid electrolyte polymer interfaces

一种适用于FPGA实现的Montgomery模乘设计方法

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信息安全与通信保密 2024年第5期 54-61页

作者：刘贺王小骥刘星江杨竞中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041

密码技术是保障信息安全的核心技术,其中公钥密码得到了广泛应用,其基本运算中的乘法运算是最耗时、最关键的运算,设计高效的乘法器对公钥密码的有效实现具有重要意义。为提高公钥密码的计算速率,设计了一种高效且适合于现场可编程门阵... 详细信息

密码技术是保障信息安全的核心技术,其中公钥密码得到了广泛应用,其基本运算中的乘法运算是最耗时、最关键的运算,设计高效的乘法器对公钥密码的有效实现具有重要意义。为提高公钥密码的计算速率,设计了一种高效且适合于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内并行计算、多核调用的Montgomery模乘设计方法,该方法通过预计算的方式减少一次模乘计算耗用的时间,通过查表替代实时计算的方式减少对FPGA内部逻辑资源的占用,详细介绍了所研究、设计的内容及方法的思想、原理和工程实现结果,并从FPGA的资源和速度2个方面与其他文献进行了对比分析,给出了对工作的总结和未来应用展望。

关键词：现场可编程门阵列并行 Montgomery模乘预计算

Dendrite-free all-solid-state lithium batteries with lithium phosphorous oxynitride-modified lithium metal anode and composite solid electrolytes

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Nano Research 2019年第1期12卷 217-223页

作者： Chunhua Wang Guoliang Bai Yifu Yang xingjiang liu Huixia Shao Hubei Key Lab.of Electrochemical Power Sources College of Chemistry and Molecular SciencesWuhan UniversityWuhan 430072China Anhui Province Key Laboratory of Optoelectron ic and Magnetism Functional Materials Key Laboratory of Functional Coordination Compounds of Anhui Higher Education InstitutesAnqing Normal UniversityAnqing 246011China National Key Lab.of Power Sources Tianjin Institute of Power SourcesTianjin 300381China

Dendrite formation on lithium (Li) metal anode is a key issue which hinders the development of rechargeable Li battery seriously. A novel method for suppress!ng Li dendrites via using Li phosphorous oxynitride (UPON) modified Li anode and Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3-poly(ethylene oxide)(Li bistrifluoromethane-sulfonimide)(LAGP-PEO(LiTFSI)) composite solid electrolyte in all-solid-state Li battery is proposed, and the effect of the thickness of UPON on Li anode performarice is also studied. LiPON film with a thickness of 500 nm exhibits satisfactory interface property between Li metal anode and the LAGP-PEO(LiTFSI) solid electrolyte. The LiPON film provides a uniform Li^+ flux across the interface and effectively inhibits the formation of Li dendrites in all-solid-state Li batteries. The assembled all-solid-state Li cell Li(LiPON)/LAGP-PEO(LiTFSI)/LiFePO4 delivers an initial discharge capacity of 152.4 mAh·g^-1 and exhibits good cycling stability and rate performanee at 50 ℃.

关键词： lithium metal anode lithium dendrites Li phosphorous oxynitride (LiPON) composite solid electrolyte all-solid-state lithium battery

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基于身份的R-ate对聚合签名方案

通信技术 2024年第5期57卷 506-511页

作者：敖凌峰刘星江王慧王辉刘瑶中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041

聚合签名是一种密码学技术,其核心思想在于将多个签名者的签名结果聚合成一个新的签名,让多方签署者以群体的形式生成数字签名,以提高签名及签名验证的效率。通过改进Gentry和Ramzan等人的方案,提出了两种基于身份的R-ate对聚合签名方案... 详细信息

聚合签名是一种密码学技术,其核心思想在于将多个签名者的签名结果聚合成一个新的签名,让多方签署者以群体的形式生成数字签名,以提高签名及签名验证的效率。通过改进Gentry和Ramzan等人的方案,提出了两种基于身份的R-ate对聚合签名方案,分别适用于对相同消息和不同消息的签名值生成、聚合和验证。新的聚合签名方案签名值长度适中,签名值生成及验证过程时间合理,其中签名过程主要涉及两次点乘运算,验证过程主要涉及3次R-ate配对运算。

关键词：基于身份 R-ate配对 BN曲线聚合签名

Revealing the solid electrolyte interface on calcium metal anodes

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Journal of Energy Chemistry 2022年第7期31卷 174-190,I0005页

作者： Yumeng Zhao Aoxuan Wang Libin Ren xingjiang liu Jiayan Luo Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education State Key Laboratory of Chemical EngineeringSchool of Chemical Engineering and TechnologyTianjin UniversityTianjin UniversityTianjin 300072China Shanghai Key Lab of Advanced High-Temperature Materials and Precision Forming School of Materials Science and EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry(Ministry of Education) College of ChemistryNankai UniversityTianjin 300071China National Key Laboratory of Science and Technology on Power Sources Tianjin Institute of Power SourcesTianjin 300384China

Owing to its low potential, crustal abundances and environmental friendliness, calcium metal anode(CMA) is emerging as a powerful contender in post-lithium era. However, the passivation of CMA fatally hinders its development. Recently, several feasible electrolytes have been developed. Nevertheless, as a pivotal part, the solid electrolyte interface(SEI) formed on CMA has not been paid enough attention to. In this review, based on the passivation mechanism of CMA, the favorable composition of SEI is emphasized with the corresponding electrolytes. It is considered that boron-containing and organic–inorganic hybrid SEI might be preferred. By comparing electrolytes and SEI on CMA with lithium and magnesium metal anodes, the root causes of CMA passivation are further elaborated, enlightening rational design rules of suitable SEI. Furthermore, some noteworthy details when assembling secondary calcium metal batteries(CMBs) are put forward. It is expected that deeper understanding of SEI on CMA will promote the development of CMBs.

关键词： Solid electrolyte interface Calcium metal anode Reversible deposition Passivation mechanism