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塑料膜复合集流体在锂离子电池应用中的挑战与改进措施

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储能科学与技术 2024年

作者：董先锋张稚国李华清王莉何向明清华大学核能与新能源技术研究院江苏瀚叶铜铝箔新材料研究院有限公司

塑料膜复合集流体（PFCC，plastic film composite current collector）是一种具有“金属层+塑料聚合物+金属层”的类三明治结构的新型电池集流体，可以提高锂离子电池（LIB，lithium-ion battery）的能量密度和安全性，因此受到了电池... 详细信息

塑料膜复合集流体（PFCC，plastic film composite current collector）是一种具有“金属层+塑料聚合物+金属层”的类三明治结构的新型电池集流体，可以提高锂离子电池（LIB，lithium-ion battery）的能量密度和安全性，因此受到了电池相关研究者的广泛关注。但PFCC也为锂离子电池的应用带来很多挑战，使其产业化进程缓慢。本文总结了其带来的诸多挑战，例如，聚合物-金属间结合力弱导致在聚合物层电解液浸泡时易脱层、导电性差使其过流能力下降、聚合物层易被腐蚀等，同时对其相关机理展开了详细地阐述：部分聚合物为非极性分子，与金属层间作用力弱；聚合物自身绝缘；PET易被催化解聚及热稳定性差等缺点。针对以上不足，本文系统地归纳了PFCC在锂离子电池应用技术中的发展历程，同时明确了可以通过界面工程、材料调控、加工技术和设备优化等方法、措施对其进行改进，例如：设置焊接质量的实时监控系统，建立多功能界面强化层，设计集流体内外功能性结构等，以期为PFCC的发展奠定理论基础，并推动PFCC在锂离子电池中的应用。

关键词：锂离子电池复合集流体金属涂层塑料基膜界面问题

GIL支柱绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化过程与放电脆裂机制

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高电压技术 2024年第1期50卷 359-369页

作者：刘智鹏魏来李庆民薛乃凡胡琦华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 江西省电力有限公司南昌330000

交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂... 详细信息

交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂过程。基于实验研究结果,将支柱绝缘子炸裂过程分为3个特征阶段:裂纹产生与扩展阶段、断裂阶段、炸裂阶段,气隙缺陷引发的局部放电会诱导裂纹的产生与劣化扩展,导致绝缘子在极短的时间内快速断裂并在多次高能电弧冲击下炸裂,呈现脆性断裂的特征。同时,通过实验分析了影响支柱绝缘子炸裂的关键因素,直流电压下绝缘子的炸裂概率比交流电压低10%~20%。进一步构建了电-机械耦合作用下的裂纹扩展相场仿真模型,分析了支柱绝缘子不同炸裂阶段的主导机制。在裂纹的产生与扩展阶段,电势能起到主要作用;在断裂阶段,电势能的作用逐渐减弱,机械势能逐渐增大并起到主导作用,当机械势能达到材料应力临界点时,绝缘子发生脆性炸裂。该研究成果初步揭示了支柱绝缘子气隙缺陷引发的放电脆裂机制,为支柱绝缘子的故障分析及优化设计提供理论基础。

关键词：支柱绝缘子放电脆裂界面缺陷缺陷演化相场仿真

锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展

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储能科学与技术 2024年第3期13卷 749-758页

作者：张稚国李华清王莉何向明清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 江苏瀚叶铜铝箔新材料研究院有限公司江苏苏州215234

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和M... 详细信息

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和MPCC的特性及制备方法有利于高质量MPCC的研发,同时可促进高能量密度、高安全电池的发展,因此本文着重介绍了常用和亟待开发的聚合物的特性,阐明了目前市场生产的高质量PET、PP基复合集流体虽已应用于锂离子电池,但面临着各种挑战,例如PET的溶胀溶解反应,PP与金属层间的低黏结性等,并提出了相应的改进措施。此外,本文总结了聚合物表面沉积金属层的多种方法(磁控溅射、蒸镀、化学沉积和电镀等)的原理、优缺点和设备改良策略、注意事项,以期提高聚合物表面金属层的均匀性、一致性和导电率。最后,为提高MPCC在电池中的应用可行性,明确了MPCC未来研发的重点攻关问题,例如提高金属-聚合物界面黏结性,进一步提高电池安全性和导电率,并阐述了将来的发展趋势:功能化和精细化MPCC在电池中的应用。

关键词：锂离子电池复合集流体塑料基膜金属涂层

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市政给排水管线施工技术分析

中国科技期刊数据库工业A 2024年第3期 158-161页

作者：曹必明广西南玻新能源材料科技有限公司广西北海536100

在我国,伴随着经济的快速发展,市政给排水工程也得到了长足的发展,同时,市政给排水工程也日益引起人们的关注。给排水的建设是市政工程中至关重要的组成部分 ,其不仅关系到城市的发展,也关系到人们的生活。给排水管线施工是市政给排水... 详细信息

在我国,伴随着经济的快速发展,市政给排水工程也得到了长足的发展,同时,市政给排水工程也日益引起人们的关注。给排水的建设是市政工程中至关重要的组成部分 ,其不仅关系到城市的发展,也关系到人们的生活。给排水管线施工是市政给排水工程中的关键环节,其施工质量直接关系到整个市政的整体质量。文章通过对市政给排水管线的施工工艺进行深入分析,以期能给有关人员给予一定的启发,从而为国内的市政给排水工程的发展提供一定的技术支持。

关键词：市政给排水管线施工技术

基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 955-967页

作者：李骏孙亚诚李继秋单丰武刘俊宇曾建邦华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 同济大学汽车学院上海201804 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013

针对基于聚类算法提取驾驶行为难以考虑聚类类别中每个样本点对能耗的影响,建立了一种基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测模型.首先,从车速和加速度等影响能耗方面选取了七个驾驶行为评价指标,使用随机森林算法对指标进行... 详细信息

针对基于聚类算法提取驾驶行为难以考虑聚类类别中每个样本点对能耗的影响,建立了一种基于驾驶行为量化因子的电动汽车剩余续驶里程预测模型.首先,从车速和加速度等影响能耗方面选取了七个驾驶行为评价指标,使用随机森林算法对指标进行赋权,将指标归一化后的加权和作为驾驶行为量化因子;其次,将电池荷电状态、驾驶行为量化因子、环境温度、电器用电负荷率和工况信息作为模型输入,建立电动汽车剩余续驶里程预测模型.结果表明:考虑驾驶行为量化因子的预测模型相比未考虑时预测的均方根误差和平均绝对误差更小;与支持向量回归、前馈神经网络和循环神经网络算法相比,长短期记忆网络(LSTM)的预测效果最好.最后,通过实车运行数据,验证了该模型可提高剩余续驶里程预测的准确度.可见,本文所取得的研究成果对改善驾驶员驾驶体验具有重要意义.

关键词：电动汽车剩余续驶里程驾驶行为量化因子 LSTM

球形TiNb_(2)O_(7)的固相法制备和嵌脱锂离子性能研究

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新能源进展 2024年第3期12卷 361-364页

作者：李倩倩康宗维李鹏北方奥钛纳米技术有限公司河北邯郸056300 河北格力钛新能源有限公司河北邯郸056300

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球形前驱体,采用高温固相法合成球形TiNb_(2)O_(7)材料,并对其进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明,制备的TiNb_(2)O_(7)是由一次颗粒组成的二次球形颗粒,平均粒径约4~6μm,内部存在大量孔隙;以0.... 详细信息

通过湿法研磨和喷雾干燥法制备球形前驱体,采用高温固相法合成球形TiNb_(2)O_(7)材料,并对其进行XRD、SEM表征和电化学性能测试。结果表明,制备的TiNb_(2)O_(7)是由一次颗粒组成的二次球形颗粒,平均粒径约4~6μm,内部存在大量孔隙;以0.1 C在0.8~3.0 V电压下充放电,球形TiNb_(2)O_(7)材料首次放电比容量为316.5 mA·h/g,首次库伦效率为99.7%,1 C倍率下经过100次循环后,容量保持率为82.0%,10 C倍率下的放电比容量为234.7 mA·h/g,具有良好的倍率性能。

关键词：锂离子电池 TiNb_(2)O_(7) 固相法电化学性能

不同抽水转发电模式下抽蓄机组稳定性参数对比

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振动工程学报 2024年第1期37卷 104-112页

作者：张飞郑源赵毅锋王康生国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院北京100761 河海大学能源与电气学院江苏南京211100 江西洪屏抽水蓄能有限公司江西宜春330603

新型电力系统建设要求缩短抽水蓄能机组的快速响应时间。以具体电站机组为例,研究了正常与快速抽水转发电模式下监控流程的主要差异和机组稳定参数的变化规律。在此基础上,引入反时限振动评价方法对两种模式下的振动峰峰值进行计算,评... 详细信息

新型电力系统建设要求缩短抽水蓄能机组的快速响应时间。以具体电站机组为例,研究了正常与快速抽水转发电模式下监控流程的主要差异和机组稳定参数的变化规律。在此基础上,引入反时限振动评价方法对两种模式下的振动峰峰值进行计算,评估了转换模式对机组的影响;采用频谱分析方法对无叶区压力脉动进行分析,发现了低转速下无叶区存在水力共振现象,并揭示了共振幅值、频率与转速的相关性。研究结果表明:抽水转发电快速流程优于正常流程,快速转换模式下的水力制动方式较正常转换模式下的电气制动加机械制动方式流程时间由438 s缩短至220 s,显著提高工况转换效率;在振动对机组损伤方面,14个振动、摆度监测点中13个监测点证明快速转换模式有利于延长机组预期寿命;同时,快速转换模式有利于机组快速通过低转速下无叶区产生的水力共振区,将水力共振时间由15 s缩减至5 s,共振转速区间压缩超过60%。

关键词：抽水转发电稳定性参数水力共振水力制动振动评价

高速公路排水沥青路面可持续服务性能的多尺度分析

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公路交通科技 2024年第1期41卷 35-43页

作者：蒋文文陈兴睿张莉吴文强贾建松江西省交通投资集团有限责任公司南昌东管理中心江西南昌330000 广州高速运营管理有限公司广东广州510308 中路交建(北京)工程材料技术有限公司北京100080

为深入研究排水沥青路面性能影响因素,综合分析了高速公路排水沥青路面的综合服务性能,基于盐靖高速加铺排水沥青路面实体工程,并结合吸声试验、降温试验等室内试验评价,分别对不同空隙率、不同厚度的PAV-13车辙板进行降噪、降温、排水... 详细信息

为深入研究排水沥青路面性能影响因素,综合分析了高速公路排水沥青路面的综合服务性能,基于盐靖高速加铺排水沥青路面实体工程,并结合吸声试验、降温试验等室内试验评价,分别对不同空隙率、不同厚度的PAV-13车辙板进行降噪、降温、排水、抗滑特性分析;同时,通过分析4年间道路营运管理系统调度指挥中心值班记录和高速公路安全管理信息,对所得交通事故数据进行调查统计分析。结果表明:盐靖高速公路在路面加铺排水沥青层之后,昼间大约可以降低交通噪声6 dB,夜间可以降低交通噪声约5 dB,这表明排水沥青路面具有较显著的降噪效果,有效吸收轮胎与路面之间产生的高、低频噪声;排水沥青混合料的渗透系数明显大于密级配沥青混合料,每增加2%的空隙率,渗透系数约增加17%,最终高达0.158 cm/s,显示出其出色的排水能力;值得注意的是,排水沥青路面的临界滑水速度较密级配路面提升了9%~40%,意味着在路面积水情况下具有更高的车速上限,从而提高了路面的安全性能;另外,调查发现排水沥青路面能显著降低雨季交通事故率,特别是3—8月份,降雨量大时交通事故率明显低于其他月份。因此,排水沥青路面的卓越排水性能和抗滑性能为提升道路安全性提供了重要支持。

关键词：道路工程排水沥青路面多尺度分析服务性能交通事故

固体氧化物燃料电池氧化锆基电解质薄膜制备技术研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1722-1738页

作者：徐而翔李晓艳陈宋璇杜国山付云枫清华大学材料学院中国恩菲工程技术有限公司

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征，是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件，决定了电池的工作温度与输出性能。首先，以典型的氧化锆基电解质材料为例，介绍了其导电机理和导电性... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征，是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件，决定了电池的工作温度与输出性能。首先，以典型的氧化锆基电解质材料为例，介绍了其导电机理和导电性能的影响因素。为促进SOFC的商业化，电解质材料需在较低的工作温度下有较低的欧姆阻抗，电解质薄膜化是降低电池工作温度的有效方法。而后，从固相粉体成型、液相成型、气相成型3个方面综述了氧化锆基电解质薄膜的常见制备方法，并分析各种方法的优劣势。最后，对电解质薄膜的制备方法做简要展望。

关键词：固体氧化物燃料电池电解质氧化锆薄膜