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基于PVDF-HFP的高安全性锂电池复合隔膜制备及应用研究

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基于PVDF-HFP的高安全性锂电池复合隔膜制备及应用研究

作者：于璐北京化工大学

学位级别：硕士

在锂电池事故频发与新能源电车蓬勃发展的背景下,人们对锂电池的安全性及高性能提出了更多的要求。隔膜作为直接阻隔正负极接触的元件,在决定电池安全和性能方面起着至关重要的作用,开发具有高安全性的多功能隔膜是解决锂电池安全问题... 详细信息

在锂电池事故频发与新能源电车蓬勃发展的背景下,人们对锂电池的安全性及高性能提出了更多的要求。隔膜作为直接阻隔正负极接触的元件,在决定电池安全和性能方面起着至关重要的作用,开发具有高安全性的多功能隔膜是解决锂电池安全问题的有效途径。聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP,以下简称PVH)具有高介电常数,拥有相对较高的离子电导率,常被用作电解质支撑膜,但仅以PVH制备的隔膜仍存在尺寸稳定性差等安全问题。因此,本论文基于PVH开展了高安全性锂电池复合隔膜的相关研究工作。本论文首先通过静电纺丝技术制备了聚醚酰亚胺(PEI)/PVH复合隔膜,利用PEI的优异耐热性改善了PVH隔膜尺寸稳定性差的问题,还获得了良好的阻燃效果以及150°C的热关断功能,减少电池热失控的发生。同时,PEI纳米纤维疏松多孔的结构、表面丰富的极性基团使复合隔膜表现出优异的电解液亲和性,获得了高于商业PP隔膜8倍的电解液吸收效率和3.37 m S cm的离子电导率。组装的Li//Li NiCoMnO(NCM-523)半电池在0.2 C下循环250圈后容量保持率达82.7%。为有效缓解锂枝晶生长,进一步提高电池安全性,向PVH纺丝前驱体中分散六方氮化硼纳米片(h-BN),制得不同填料含量的PEI/PVH@BN复合隔膜。对比发现使用掺杂10 wt%h-BN的复合隔膜组装Li//Li对称电池,在0.5 m A cm的电流密度下循环400 h后过电位仅为42.5 m V,这得益于均匀分散的h-BN有效引导锂的均匀沉积/剥离,促使负极表面形成稳定的SEI,有效缓解了锂枝晶的生长。同时,B原子的路易斯酸性提高了隔膜吸附并锚固碱性阴离子的能力,改善锂离子传导,该隔膜表现出0.67的高锂离子迁移数,具有高离子电导率(3.81m S cm)及低活化能(0.0195 e V)。使用该隔膜组装的Li//NCM-523半电池也表现出优异的循环稳定性,在0.2 C下初始放电容量高达160.2m Ah g,循环250圈后容量保持率为83.6%,即使在10 C下放电容量仍可达到83.6 m Ah g,回到0.2 C时容量恢复率为98.7%。值得一提的是,该复合隔膜依然具有良好的尺寸稳定性及热关断功能。

关键词：锂电池隔膜高安全性热稳定性热关断锂枝晶

新型高安全性电解质在锂金属电池中的应用研究

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新型高安全性电解质在锂金属电池中的应用研究

作者：陈洪利苏州大学

学位级别：硕士

二次电池是迄今为止最成功的储能设备,给我们的日常生活带来了巨大的改变。随着社会的进步和发展,储能需求从便携式电子设备向电动汽车转变,需要拥有更高能量密度的可充电电池。锂金属电池因为具有超高的理论容量(3860 mAh/g)和最低的... 详细信息

二次电池是迄今为止最成功的储能设备,给我们的日常生活带来了巨大的改变。随着社会的进步和发展,储能需求从便携式电子设备向电动汽车转变,需要拥有更高能量密度的可充电电池。锂金属电池因为具有超高的理论容量(3860 mAh/g)和最低的负电化学电位(相比于标准氢电极为-3.040V)受到广泛的研究关注。然而,锂金属的高活性伴随而来的许多安全隐患需要解决:不可控的锂枝晶生长、锂金属电极与电解液之间的不可逆副反应生成不稳定的固体电解质中间相(SEI)、传统电解液的意外泄露和挥发、高温下运行的热失控和热逃逸等。因此,寻找合适的策略实现锂金属电池的安全稳定运行对于促进高能量密度、高性能可充电锂金属电池的实际应用具有重要意义。在本文中,我们设计了两种新型的高安全性电解质并成功应用于锂金属电池中:(1)提出了一种新型的泄漏快速响应和自修复型电解质体系(LRE),具有防止泄漏、高离子电导率、电极润湿性良好和安全性高等诸多优点。使用该电解质组装的电池在遭遇泄露时能够对空气迅速响应,瞬间聚合修复破损,防止液体电解质的挥发和氧化。另外,该电解质还有助于形成高强度的聚合物SEI,有效抑制锂枝晶的形成,从而提高电池长期循环的稳定性,组装的Li‖Li对称电池能够稳定运行500 h保持无枝晶的锂嵌入/脱出,并且不提高界面电阻和极化电压。用于解决锂金属的电池的泄露隐患问题,这种新型电解质开辟了安全经济应用型锂金属电池的可能性。(2)制备了一种的新型准固态电解质(QSE),应用于具有热响应自保护功能的锂金属电池。该电解质由导锂聚合物和不导锂溶液复合而成,组装的电池在不安全的高温下,作为锂离子传输桥梁的聚合物分子从溶剂中析出,离子电导率急剧下降,电池停止工作,避免了热失控的危险,这对电池的安全运行具有重要意义。此外,该电解质常温下还具有高的离子电导率和良好的界面浸润,这可以带来优异的电化学性能。所构建的固态Li‖LiFePO4电池在0.1C电流密度下的容量提高到155mAhg-1,在5C的电流密度条件下具有优异的倍率性能,在极化测试中具有超过800h的循环寿命。因此,这种热响应性准固体电解质具有内在的智能热管理功能,可确保电池在规定的温度范围内的安全性,具有广泛的应用前景。

关键词：锂金属电池电解质高安全性漏液响应热响应

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高安全性人脸识别系统中的唇语识别算法研究

计算机应用研究 2017年第4期34卷 1221-1225,1230页

作者：任玉强田国栋周祥东吕江靖周曦中国科学院重庆绿色智能技术研究院智能多媒体技术研究中心重庆400714

针对目前人脸识别系统面临的图片和视频攻击,构建了一种将人脸识别与口令密码相结合,并采用唇语识别技术进行活体检测的高安全性身份认证系统。首先由于汉语唇语数据的缺少,建立了CNLIP1和CNLIP2两个较大的汉语唇语数据库;其次,为了保... 详细信息

针对目前人脸识别系统面临的图片和视频攻击,构建了一种将人脸识别与口令密码相结合,并采用唇语识别技术进行活体检测的高安全性身份认证系统。首先由于汉语唇语数据的缺少,建立了CNLIP1和CNLIP2两个较大的汉语唇语数据库;其次,为了保留唇语的时序性,采用堆叠卷积独立子空间分析(ISA)深度神经网络模型来实现唇动时序特征的提取;最后提出使用迁移学习算法来训练特定人唇语识别模型。实验证明,唇动时序特征能更好地表征出数字串唇语,迁移学习训练的特定人唇语模型能够满足活体检测的需要,所构建的高安全性人脸识别系统具有较好的防攻击效果。

关键词：高安全性人脸识别活体检测唇语识别迁移学习

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高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜

中国科学：化学 2014年第7期44卷 1069-1080页

作者：张建军岳丽萍刘志宏段玉龙孔庆山丁国梁胡朴姚建华周新红崔光磊青岛太阳能与储能技术重点实验室中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛266101 青岛科技大学化学与分子工程学院青岛266042

逐年加剧的能源短缺以及日益严重的环境污染问题使得发展电动汽车日益迫切.电动汽车安全问题对动力锂离子电池在大功率输出和高安全性能等方面提出了更高的要求.隔膜电解质体系是制约动力锂离子电池快速发展的重要瓶颈之一,因此,开发高... 详细信息

逐年加剧的能源短缺以及日益严重的环境污染问题使得发展电动汽车日益迫切.电动汽车安全问题对动力锂离子电池在大功率输出和高安全性能等方面提出了更高的要求.隔膜电解质体系是制约动力锂离子电池快速发展的重要瓶颈之一,因此,开发高性能的隔膜对提高动力锂离子电池的综合性能至关重要.本文综述了近年来隔膜材料的种类、制备工艺、性能以及本课题组在高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜方面的研究进展,并对未来电池隔膜的发展方向进行了预期和展望.

关键词：高安全性阻燃隔膜动力锂电池

米尔新品!国产高安全性车规级平台,芯驰D9多核Cortex-A55核心板

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世界电子元器件 2023年第6期 3-9页

随着信息技术的快速发展,市场对芯片的需求越来越大,中国芯片行业自20世纪80年代开始起步,经过近40年的努力,也进入了一个新的时代,芯片国产化乃未来发展的大势所趋。米尔电子作为行业领先的嵌入式模组厂商,紧跟国产化芯片的发展战略,... 详细信息

随着信息技术的快速发展,市场对芯片的需求越来越大,中国芯片行业自20世纪80年代开始起步,经过近40年的努力,也进入了一个新的时代,芯片国产化乃未来发展的大势所趋。米尔电子作为行业领先的嵌入式模组厂商,紧跟国产化芯片的发展战略,继推出国产-全志的入门级T113和T507系列核心模组之后,此次与芯驰取得合作,推出基于高安全性、高性能的国产车规级D9系列产品-MYC-JD9X核心板及开发板。

关键词：信息技术核心板模组米尔系列产品高安全性嵌入式开发板

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高安全性加密系统在智能电能表中的应用

电测与仪表 2017年第23期54卷 94-98,110页

作者：张宏生国网安徽省电力公司计量中心合肥230088

智能电能表在国家电网中具有至关重要的地位。为保证智能电能表相关处理信息的安全传输,提出了一种基于智能电能表的高安全性加密系统。该高安全性加密系统是建立在椭圆曲线密码系统基础之上,采用从底层开发的方法从下往上,层层突破,实... 详细信息

智能电能表在国家电网中具有至关重要的地位。为保证智能电能表相关处理信息的安全传输,提出了一种基于智能电能表的高安全性加密系统。该高安全性加密系统是建立在椭圆曲线密码系统基础之上,采用从底层开发的方法从下往上,层层突破,实现了加密系统的最优化设计。在结构的设计完成后,该系统首先在基于可编程逻辑器件上进行模拟仿真,发现该系统取得了优异结果。接着,该密码系统在智能电能表上进行检测。经具体实践测试,该加密系统对电能表的信息安全保护能力有较大提高。综合实验表明,所提出的新型高安全性加密系统在智能电能表中具有较好的实践应用性,不仅效果显著,而且值得大力推广应用。

关键词：新型高安全性底层开发最优设计椭圆曲线加密系统信息安全

高安全性高智能化医学网络考试系统的设计与实现

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医学研究生学报 2012年第2期25卷 192-194页

作者：张稳石平顾红培南京军区南京总医院干部训练中心南京210002 73061部队门诊部徐州221008

研制基于Java 2平台企业版(Java 2 Platform Enterprise Edition,J2EE)的高安全性、高智能化医学专业网络考试系统。系统采用主观题自动评判技术、在线考试故障恢复、"交换卷"技术及Rijndael加密技术来保证系统的高安全性与高智能化。... 详细信息

研制基于Java 2平台企业版(Java 2 Platform Enterprise Edition,J2EE)的高安全性、高智能化医学专业网络考试系统。系统采用主观题自动评判技术、在线考试故障恢复、"交换卷"技术及Rijndael加密技术来保证系统的高安全性与高智能化。实现了系统随机出题、在线考试、在线自测、故障恢复、随机试题、题库智能分析等功能。该考试系统具有高自动化、可靠性、公正性、保密性、高效性及智能分析等特点,可较好地满足医学网络考试要求。

关键词：医学信息 J2EE 高安全性高智能化网络考试系统

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锂电池用三聚甲醛基高性能电解质的研究进展

中国科学:化学 2024年第7期54卷 1038-1049页

作者：王朵苑志祥崔浩然张浩张雅岚张仕杰李硕琦吴天元张建军崔光磊中国科学院青岛生物能源与过程研究所山东科技大学材料科学与工程学院山东能源研究院青岛新能源山东省实验室山东省青岛第二中学

急剧增长的电动汽车市场需求极大刺激了锂电池的发展.作为锂电池的关键组成部件,电解质在锂电池的安全性、与正负极的匹配性(影响能量密度)、长使役寿命等方面扮演着极为重要的角色.因此,高性能电解质的开发迫在眉睫.三聚甲醛(TXE)是合... 详细信息

急剧增长的电动汽车市场需求极大刺激了锂电池的发展.作为锂电池的关键组成部件,电解质在锂电池的安全性、与正负极的匹配性(影响能量密度)、长使役寿命等方面扮演着极为重要的角色.因此,高性能电解质的开发迫在眉睫.三聚甲醛(TXE)是合成聚甲醛最易获得且最便宜的原料之一.我们调研发现, TXE不仅可以作为合成工程塑料的单体,还可以成为构建锂电池高性能电解质的重要构成要素.目前已报道的TXE基电解质不仅可以显著改善锂电池电解质与电极的界面相容性,还能极大提升锂电池的安全性能,已经成为构建高能量密度、高安全性能和长使役寿命的锂电池的一种颇有成效的方法.因此,本综述从准固态锂电池与液态锂电池两个角度出发,详细介绍了锂电池用TXE基高性能电解质的分类设计以及电极/电解质界面构建和表征等,并就TXE作为准固态电解质前驱体、共聚物电解质、防热冲击自阻断电解质以及液态电解液添加剂等方面的作用机理和应用等进行了详细阐述,并在文末对TXE基高性能电解质存在的挑战以及未来发展趋势进行了展望.

关键词：锂电池三聚甲醛高性能电解质高安全性界面化学

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锂离子电池高安全复合隔膜的挑战和未来展望

储能科学与技术 2024年第6期13卷 1794-1806页

作者：钟国彬姚鑫刘永超侯倩项宏发南方电网电力科技股份有限公司广东广州510080 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥214000

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化... 详细信息

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化学/电化学稳定性以及隔膜-电解液相互作用等方面的要求,并通过对近期相关文献的探讨,重点综述了耐高温聚合物隔膜的研究进展;重点分析了高耐热聚合物基隔膜、阻燃添加剂涂敷隔膜和聚合物基底复合等策略对于阻燃多功能复合隔膜的改善机制;对于复合隔膜的锂枝晶抑制策略,主要介绍了物理阻隔锂枝晶生长、均匀化锂沉积和调控锂离子迁移通量三种方法。综合分析表明,通过减薄聚烯烃隔膜同时引入高性能薄涂层、掺杂固态电解质、开发高耐热聚合物基底隔膜等策略,有望在实现高安全性的同时获得高离子电导率。

关键词：锂离子电池高安全性复合隔膜