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PEMFC金属双极板氮化物涂层的研究进展

材料热处理学报 2024年第1期45卷 11-21页

作者：侯强强李希超孙贤伟赵经香韦守李李硕戴作强郑莉莉青岛大学机电工程学院山东青岛266075 青岛大学动力集成及储能系统工程技术中心山东青岛266075 电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程技术中心(青岛) 山东青岛266071

质子交换膜燃料电池(PEMFC)金属双极板具有机械强度高、易加工、成本低等优势,但其在PEMFC的酸性环境中容易被腐蚀,从而会对其寿命及导电性产生不利的影响。通过采用氮化物涂层改性的双极板表面结构会变得更加致密,能够提高基体的耐腐... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFC)金属双极板具有机械强度高、易加工、成本低等优势,但其在PEMFC的酸性环境中容易被腐蚀,从而会对其寿命及导电性产生不利的影响。通过采用氮化物涂层改性的双极板表面结构会变得更加致密,能够提高基体的耐腐蚀性能,从而提高燃料电池的工作寿命。本文从氮化物涂层的种类出发,回顾了近年来氮化物涂层的研究进展。然后介绍了涂层常见的制备方法,同时对其原理进行了分析,对不同的方法制备出的氮化物涂层进行了分析对比。随后总结了不同种类涂层的特点及存在的问题,对不同种类的涂层的耐腐蚀性能进行了比较。最后指出了氮化物涂层存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。

关键词：质子交换膜燃料电池双极板氮化物涂层腐蚀导电性

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锂离子电池高镍单晶正极材料研究进展

化工新型材料 2024年

作者：尹延鑫邱祥云李苗苗张涛戴作强青岛大学机电工程学院动力集成及储能系统工程技术中心青岛大学材料科学与工程学院山东威能环保电源科技股份有限公司

高镍单晶正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2(0电池最为重要的正极材料之一，具有循环性能优异和比容量高等优点，因此是目前相关领域研究的热点之一，具有广阔的发展前景。然而，该类材料仍存在离子扩散速率慢、晶体微裂纹、阳... 详细信息

高镍单晶正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2(0电池最为重要的正极材料之一，具有循环性能优异和比容量高等优点，因此是目前相关领域研究的热点之一，具有广阔的发展前景。然而，该类材料仍存在离子扩散速率慢、晶体微裂纹、阳离子无序化、首圈库仑效率偏低等问题，这些问题严重阻碍了材料的发展进程。为了解决这些问题，国内外学者近年来针对高镍单晶正极材料的改性与优化做了大量的研究工作，并取得了较多的研究进展。综述了近年来单晶正极材料的研究成果，概括了单晶正极材料的结构、衰减机理及其问题改善策略。同时，侧重介绍了合成方面的改进和优化方法，并对未来单晶正极材料的发展方向进行展望。

关键词：锂离子电池正极材料高镍单晶改性优化材料掺杂材料包覆

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基于需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度

电网与清洁能源 2024年第3期40卷 10-21页

作者：杨力帆周鲲齐增清李东东岑闻雨沈运帷湖南经研电力设计有限公司湖南长沙410000 规模化电池储能应用技术湖南省工程研究中心湖南长沙410000 上海电力大学电气工程学院上海杨浦200090

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中... 详细信息

随着我国不断加快新型电力系统建设,风电、光伏等越来越多的分布式资源大规模并网,但其随机性、波动性及分散性的特点给电力系统带来了多重不确定性。提出了一种考虑价格型需求响应的虚拟电厂多时间尺度优化调度方法,在日内调度模型中引入用户价格型需求响应,对用户负荷进行精准调控;采用基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法处理风光出力、电价不确定性,减少日前日内出力偏差,再结合日前调度构成了多时间尺度优化调度模型,并采用滚动优化得到日内优化调度结果。以湖南某小型虚拟电厂系统进行算例仿真,结果表明,所提多时间尺度优化调度策略能够精确预测风光出力及用户负荷,在有效抑制功率波动的同时保证了系统的经济性。

关键词：分布式资源价格型需求响应虚拟电厂多时间尺度优化调度不确定性滚动优化

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智能助力型髋离断假肢设计与实验验证

国际生物医学工程杂志 2024年第2期47卷 108-114页

作者：罗华福罗胜利朱禾祥疏小龙汪晓铭喻洪流上海理工大学康复工程与技术研究所上海康复器械工程技术研究中心民政部神经功能信息与康复工程重点实验室上海200093

目的设计一种新型智能助力型髋离断假肢,并采用实验验证其运动学表现。方法采用基于远程运动中心机构的双平行四连杆构型设计假肢主体,采用串联弹性驱动器为假肢提供外源动力,并采用拮抗扭簧结构实现髋关节屈曲和伸展双向储能助力。建... 详细信息

目的设计一种新型智能助力型髋离断假肢,并采用实验验证其运动学表现。方法采用基于远程运动中心机构的双平行四连杆构型设计假肢主体,采用串联弹性驱动器为假肢提供外源动力,并采用拮抗扭簧结构实现髋关节屈曲和伸展双向储能助力。建立了基于阻抗控制的假肢控制系统方案,通过设置辅助力场以弥补假肢关节实际角度与目标角度之间的偏差,进而实现假肢助力功能。最后以传统型髋离断假肢为对照,测试正常人穿戴新型智能助力型髋离断假肢的整体性能。结果新型智能助力型髋离断假肢的髋关节角度曲线与正常人的拟合优度为86%,比传统型髋离断假肢(72%)高出14%;新型智能助力型髋离断假肢的健侧角度与正常人的的拟合优度为94%,与传统型髋离断假肢持平。结论设计了一种新型智能助力型髋离断假肢,实现了假肢辅助运动的功能。

关键词：假肢智能助力型髋离断串联弹性驱动器扭簧

平滑风电波动的飞轮协同电池混合储能系统经济性配置

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动力工程学报 2024年第7期44卷 1101-1108页

作者：滕伟许庆祥王亚军秦润武鑫柳亦兵华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心北京102206 深能南京能源控股有限公司南京210000

针对风电场的有功功率波动,采用小波包分解的功率平抑算法,得到满足并网要求的低频信号分量和高频的混合储能系统参考功率,并使用低通滤波分频和信号平滑去噪方法获得飞轮储能和电池储能的参考信号,同时考虑放电深度和循环次数对电池储... 详细信息

针对风电场的有功功率波动,采用小波包分解的功率平抑算法,得到满足并网要求的低频信号分量和高频的混合储能系统参考功率,并使用低通滤波分频和信号平滑去噪方法获得飞轮储能和电池储能的参考信号,同时考虑放电深度和循环次数对电池储能系统寿命的影响,构建混合储能系统在计划年限内的全生命周期经济性模型,采用多跟踪器优化算法(MTOA)得到最优的混合储能容量配置。最后,结合风电场实际功率数据,仿真分析验证混合储能系统对功率平抑的有效性和经济性。结果表明:混合储能系统既能保证风电场的有功功率波动满足并网要求,又能充分发挥不同储能形式特性,降低系统运行成本。

关键词：有功功率波动混合储能容量配置全生命周期经济性

基于并联蛇形流道的动力电池冷媒直冷热管理系统研究

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储能科学与技术 2024年

作者：宋旭孙楠楠曹恒超朱桂香李孟涵刘晓日饶中浩潍柴动力股份有限公司河北工业大学能源与环境工程学院先进储能技术与装备河北省工程研究中心河北工业大学化工学院

对于使用冷媒直冷的动力电池热管理系统，制冷剂在管道内流动沸腾，管道过长造成电池包底部冷板流道内存在过热段，进而导致电池包的温差以及电池本身垂直方向上的均温性较差。本文针对一个含有48个方形电池的电池包，设计了两种并联蛇... 详细信息

对于使用冷媒直冷的动力电池热管理系统，制冷剂在管道内流动沸腾，管道过长造成电池包底部冷板流道内存在过热段，进而导致电池包的温差以及电池本身垂直方向上的均温性较差。本文针对一个含有48个方形电池的电池包，设计了两种并联蛇形流道结构的直冷板置于电池包底部来改善单蛇形流道所造成的电池包温度均匀性较差的问题。比较了电池包在30℃初始温度下1C倍率充/放电结束时三种直冷板流道内的平均温度和温度均匀性；比较了这三种流道结构下电池包的最大温度以及最大温差，分别分析了三种流道结构的电池包在水平方向上和竖直方向上的温度均匀性，并且提出了一种在电池包上层增设一个环绕小冷板的形式来优化电池包竖直方向的温差。分析结果表明，底置冷板的方式可以将电池包的最高温度控制在40℃以下并且可以保证电池包水平方向的温度均匀性，但电池包竖直方向上的温差过大，通过加设上层小冷板可以保证电池包竖直方向上的温差在整个充放电过程中位于5℃以下，满足电池包的温控要求。

关键词：动力电池热管理冷媒直冷并联蛇形流道均温性

构造凹陷的硅碳颗粒提高锂离子电池负极电化学性能

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1302-1309页

作者：刘淳正来沛霈孙卓聂耳张哲娟华东师范大学物理与电子科学学院纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心上海200241

调控硅碳颗粒的表面形貌和孔隙结构,可以进一步优化锂离子电池负极性能,对开发下一代高比能锂离子动力电池具有重要意义。本工作以光伏工业硅废料为硅源,壳聚糖和酚醛树脂为碳源,以及氯化钙为形貌调控剂,采用喷雾干燥、液相包裹和低温... 详细信息

调控硅碳颗粒的表面形貌和孔隙结构,可以进一步优化锂离子电池负极性能,对开发下一代高比能锂离子动力电池具有重要意义。本工作以光伏工业硅废料为硅源,壳聚糖和酚醛树脂为碳源,以及氯化钙为形貌调控剂,采用喷雾干燥、液相包裹和低温热解法构造了表面凹陷的硅碳颗粒。利用热重分析仪(TGA)、扫描电子显微技术(SEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析了颗粒凹陷程度对负极电化学性能的影响。结果表明,具有较大孔容和表面凹陷结构的非球形颗粒制备的电极中,颗粒间隙小、接触面积大、导电添加剂填充充分,因此电极具有良好的导电能力和离子传输能力,有利于电池循环稳定性。表面凹陷颗粒制备的负极循环400圈后放电比容量保持在680 mAh/g左右。电极的倍率测试结果表明,当电流密度从0.1 C恢复到1 C时,表面凹陷颗粒电极的放电比容量最高恢复率达到了97.8%,充放电性能稳定有助于推动高振实密度硅基锂离子电池负极的应用。

关键词：锂离子电池喷雾干燥硅碳颗粒表面凹陷

微米级单晶高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料的制备及性能

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无机化学学报 2022年第4期38卷 611-619页

作者：罗英丁赵波刘雯晏莉琴闵凡奇解晶莹路杰上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海200245 上海动力储能电池系统工程技术有限公司上海200241 贵州百思特新能源材料有限公司贵州554000

采用改进的共沉淀-高温固相法制备了形貌可控的高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)料。利用锂盐中结晶水易脱水的特点设计了低温高压反应环境。在高温煅烧之前增加反应釜预反应过程,有效提高锂盐与氧化物前驱体的混合均匀性以及反应性,抑制... 详细信息

采用改进的共沉淀-高温固相法制备了形貌可控的高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)料。利用锂盐中结晶水易脱水的特点设计了低温高压反应环境。在高温煅烧之前增加反应釜预反应过程,有效提高锂盐与氧化物前驱体的混合均匀性以及反应性,抑制了杂相生成,降低了材料金属离子混排度。调控预反应温度实现了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料形貌和颗粒尺寸的可控制备。研究表明,经过180℃预反应过程合成的样品具有规则的八面体单晶形貌,尺寸分布相对均匀,有效抑制了电极/电解液界面反应,使得合成的材料表现出优异的循环稳定性和倍率性能。常温1C下循环400次后容量保持率达到95.3%,且在20C下仍能放出120.9 mAh·g^(-1)的比容量。

关键词：锂离子电池高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4) 改进的共沉淀-高温固相法循环稳定性

兼顾高/低温环境性能的动力电池热管理系统设计

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储能科学与技术 2024年第7期13卷 2181-2191页

作者：刘松燕王卫良彭世亮吕俊复暨南大学国际能源学院(能源电力研究中心) 广东珠海519070 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热... 详细信息

热特性对电动汽车的性能有着重要的影响。低温环境严重影响锂电池的容量和寿命,而高温环境则可能导致热失控。为了保证锂电池在高低温环境下的安全高效运行,本研究提出一种兼顾高低温的热管理系统,通过保温材料和相变材料组合成的蓄热模块的灵活拆卸,实现对高低温天气下电池的散热和保温。使用Star CCM+软件进行建模和仿真。研究结果表明:动力电池在不同倍率放电后静置维持在0℃以上的时间最高达17 h,低温下静置与无热管理的情况下相比保温时长增加了约8倍,比单纯使用相变材料保温时长增加了近3倍,且验证了添加隔热层的必要性。在实际应用中表明停车后可直接启动,避免电动汽车频繁的预加热。在高温条件下拆掉蓄热模块使用风冷散热既节省了能源又进一步加强了该系统散热能力。以1C~3C倍率放电后,与未添加散热措施的电池组对比,添加热管理散热系统后电池组最高温度分别降低了34%、42%和48%,添加翅片后对电池的降温效果有明显作用,1C~3C放电倍率下最高温度比未添加翅片的电池组最高温度分别降低4.8%、5.4%、6.7%,放电倍率越高添加翅片的散热效果越明显。

关键词：电动汽车电池热管理相变材料热管保温