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电解液改善锂离子电池低温析锂研究进展

储能科学与技术 2024年第7期13卷 2192-2205页

作者：李泽珩徐磊姚雨星闫崇翟喜民郝雪纯陈爱兵黄佳琦别晓非孙焕丽范丽珍张强清华大学化学工程系绿电化工研究中心绿色反应工程与工艺北京市重点实验室北京100084 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081 中国第一汽车股份有限公司吉林长春130013 河北科技大学化学与制药工程学院河北石家庄050018 北京科技大学新材料技术研究院北京100083 清华大学碳中和研究院北京100084 清华大学山西清洁能源研究院山西太原030032

锂离子电池作为便携式电子产品和电动汽车的“心脏”,在推动人类社会的无化石燃料化中发挥着至关重要的作用。然而,在低温条件下(0℃及以下)充电时,锂离子电池电极极化急剧增大,导致了严重的析锂问题。通过合理设计低温电解液,降低低温... 详细信息

锂离子电池作为便携式电子产品和电动汽车的“心脏”,在推动人类社会的无化石燃料化中发挥着至关重要的作用。然而,在低温条件下(0℃及以下)充电时,锂离子电池电极极化急剧增大,导致了严重的析锂问题。通过合理设计低温电解液,降低低温充电时电极极化,并构建稳定的电解液-电极界面,可以有效遏制析锂及其对锂离子电池带来的不利影响。本文首先阐释了低温下锂离子电池析锂的形成机制,并指出低温电解液的设计是改善锂离子电池低温析锂行为的有效途径。接着,本文进一步介绍了缓解低温析锂问题的几种电解液设计策略,包括降低去溶剂化能垒的弱溶剂化电解液和共嵌入电解液、衍生低阻抗固态电解质界面膜(SEI)的局部高盐电解液以及钝化析锂的羧酸酯基高盐电解液,同时比较了这些策略的优劣势。最后,结合现有研究成果,展望了电解液调控低温析锂行为的未来研究方向,提出了发展实时析锂预警方法、采用实用化条件评估电解液抑制低温析锂能力以及设计兼顾电化学动力学和界面稳定性的高比能硅碳负极用低温电解液,以望实现低温锂离子电池的高容量发挥和长循环寿命。

关键词：析锂低温电解液锂离子电池电极极化

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面向边缘智能的通信计算一体化研究

中兴通讯技术 2024年第S1期30卷 16-23页

作者：江炳青杜军王劲涛牟林清华大学电子工程系中国北京100084 中兴通讯股份有限公司中国深圳518057 移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室中国深圳518055

为了进一步提高无线数据聚合效率,空中计算技术通过利用无线信道波形叠加特性允许模型更新信息在空中“一次性”完成聚合,实现通信网与算力网的“网媒融合”。然而在这过程中,信道衰落和噪声可能会带来聚合失真。此外,更新数据的质量以... 详细信息

为了进一步提高无线数据聚合效率,空中计算技术通过利用无线信道波形叠加特性允许模型更新信息在空中“一次性”完成聚合,实现通信网与算力网的“网媒融合”。然而在这过程中,信道衰落和噪声可能会带来聚合失真。此外,更新数据的质量以及边缘设备的传输能耗也可能影响模型聚合以及收敛效率。为此提出了基于空中计算的联邦学习系统,并针对其存在的信道干扰、高效数据传输和数据失真问题建立动态设备调度机制,在满足接收端信噪比条件下选择适当数量质量较高的设备参与模型训练。该机制利用梯度重要性、信道条件和传输能耗衡量设备质量并保留累积未被选择设备的梯度以加速收敛。基于李雅普诺夫优化理论进行问题建模和求解,仿真结果表明该机制具有较高训练精度和较快收敛速度,同时针对不同噪声功率具有一定鲁棒性。

关键词：空中计算联邦学习设备调度设备质量鲁棒性

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多LED可见光定位通信一体化稳健功率分配

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1186-1195页

作者：杨瑞鑫张冠杰马帅柴进晋徐刚李世银中国矿业大学信息与控制工程学院徐州221116 鹏城实验室深圳518055 空军工程大学防空反导学院西安710051 东南大学毫米波国家重点实验室南京210000

为了实现可见光定位(VLP)与可见光通信(VLC)一体化信号传输,保证稳健通信和有效定位,该文提出一种基于频分复用(FDM)的可见光定位通信一体化(VLPC)信号传输方案,并设计了一种多LED VLPC稳健功率分配方案。首先提出了一种基于频分复用的V... 详细信息

为了实现可见光定位(VLP)与可见光通信(VLC)一体化信号传输,保证稳健通信和有效定位,该文提出一种基于频分复用(FDM)的可见光定位通信一体化(VLPC)信号传输方案,并设计了一种多LED VLPC稳健功率分配方案。首先提出了一种基于频分复用的VLPC传输方案,实现两种信号一体化传输,频谱资源独立分配,从而降低传输时延,提高定位实时性;然后基于定位结果进行可见光信道估计,揭示了信道估计误差、通信速率与实际定位误差之间耦合关系与统计特性;更进一步,基于所得到的耦合关系,研究了多LED VLPC联合功率分配问题,从而最小化定位误差克拉默-拉奥下界(CRLB),并满足功率约束和通信速率中断概率约束,并利用半正定松弛、最差情况条件风险值和连续凸近似等方法,将难以求解的非凸问题转化为一系列凸半正定规划问题进行迭代求解,并获得高质量可行解;最后,经过数值仿真验证,所提出的方案能够同时实现稳健通信和有效定位。稳健传输速率超过350 Mbit/s,并且当最小速率门限为200 Mbit/s,最大中断概率门限为0.01时,在直射路径加散射路径场景中,可以实现厘米级定位。

关键词：可见光定位可见光通信稳健功率分配

面向系统响应能力提升的虚拟电厂聚合特性及交易机制综述

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电力系统自动化 2024年第18期48卷 87-103页

作者：王飞王歌徐飞华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市102206 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084

在新型电力系统频率动态品质下降、频率稳定问题突出的背景下,文中综述了面向系统频率响应能力提升的虚拟电厂聚合响应特性与市场交易机制,为当前由于市场机制缺乏导致的分布式资源频率支撑技术应用难题提供市场化解决思路。首先,总结... 详细信息

在新型电力系统频率动态品质下降、频率稳定问题突出的背景下,文中综述了面向系统频率响应能力提升的虚拟电厂聚合响应特性与市场交易机制,为当前由于市场机制缺乏导致的分布式资源频率支撑技术应用难题提供市场化解决思路。首先,总结了分布式资源频率动态响应基本原理以及虚拟电厂所需关键支撑技术,剖析了虚拟电厂在提供系统频率支撑方面存在的问题。其次,从时间、空间、成本3个维度提炼了虚拟电厂的频率聚合响应特性,并综述了虚拟电厂提升系统频率响应能力的市场交易机制,涵盖产品设计、出清定价、贡献量化、结算考核4个关键环节。然后,探讨了虚拟电厂聚合响应特性与市场交易机制间的交互作用关系。最后,展望了虚拟电厂提升系统频率响应能力的未来研究重点。

关键词：虚拟电厂新型电力系统频率响应能力频率动态市场机制辅助服务

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基于IGCT串联的电流源型融冰装置

广东电力 2024年第1期37卷 111-124页

作者：曾华荣翁幸杨旗许逵马晓红周天吉赵彪南方电网贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳550002 南方电网防冰减灾联合实验室贵州贵阳550002 北京四方继保自动化股份有限公司北京100085 南方电网贵州凯里供电局贵州黔东南苗族侗族自治州556099 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

针对冬季输电线路覆冰问题,提出一种基于集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)串联的电流源型直流融冰装置及其控制方法。该融冰装置采用电流源型整流器拓扑,兼有直流侧融冰与交流侧无功补偿的功能。所提控... 详细信息

针对冬季输电线路覆冰问题,提出一种基于集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)串联的电流源型直流融冰装置及其控制方法。该融冰装置采用电流源型整流器拓扑,兼有直流侧融冰与交流侧无功补偿的功能。所提控制方法首先采用瞬时功率理论分解交流侧的瞬时有功、无功,根据融冰功率与交流侧无功补偿需求分别进行有功、无功双环解耦控制。为节约装置成本、减少传感器使用,提出一种不依赖电容电压传感器的控制方法,通过网侧电压、电流的差分计算得到LC滤波器的电容电压。为抑制高频谐波对控制系统的不良影响,引入虚拟电阻控制单元对LC滤波器的高频谐波进行前馈抑制。最后,考虑具体应用场景设计1台交流侧电压10 kV、最大融冰电流1000 A的融冰装置样机,通过实验验证了所提技术方案和控制方法的有效性。

关键词：集成门极换流晶闸管电流源型整流器输电线路融冰装置

“组构”与适应性演化——从设计原理类教科书解读中国建筑教育的知识体系(1950-1960年代)

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建筑学报 2024年第5期 115-122页

作者：张轶伟深圳大学建筑与城市规划学院深圳518060 深圳大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室深圳518060 深圳大学建筑历史与遗产保护研究中心深圳518060

通过对1950-1960年代设计初步、设计原理、构图原理3类国内建筑设计类教科书的阐释,指出关于建筑设计的认知与方法已脱离宽泛的工程学范畴,以本土化的“组构”理论为代表。并以清华大学建筑系的教材、教学为例,揭示出建筑设计的知识体... 详细信息

通过对1950-1960年代设计初步、设计原理、构图原理3类国内建筑设计类教科书的阐释,指出关于建筑设计的认知与方法已脱离宽泛的工程学范畴,以本土化的“组构”理论为代表。并以清华大学建筑系的教材、教学为例,揭示出建筑设计的知识体系显现出“布扎”原理和现代建筑空间观念的双重影响,体现了“组构”理论在国内现代建筑教育适应性演化的特征。

关键词：布扎组构教科书知识体系现代转型

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基于整数U变换的图像压缩方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第10期52卷 124-134页

作者：袁茜茜蔡占川石武祯尹文楠深圳大学电子与信息工程学院/广东省数字创意技术工程实验室广东深圳518060 广东工业大学计算机学院广东广州510006 澳门科技大学创新工程学院中国澳门999078

整数变换方法因其较快的计算速度被国际图像和视频编码标准广泛采纳。现有基于连续正交函数系的整数变换方法不仅难以获得原始变换的准确整数形式,而且无法克服在非连续信号表达时出现的吉布斯震荡现象,降低了重构图像质量。为此,文中... 详细信息

整数变换方法因其较快的计算速度被国际图像和视频编码标准广泛采纳。现有基于连续正交函数系的整数变换方法不仅难以获得原始变换的准确整数形式,而且无法克服在非连续信号表达时出现的吉布斯震荡现象,降低了重构图像质量。为此,文中提出了基于非连续正交U系统的整数变换算法及其图像压缩方法。首先,采用分段积分法和施密特正交化法计算出U系统的2维正交变换矩阵,提取行向量的缩放因子得到整数矩阵;接着,建立整数U矩阵的可逆正交变换方法,使用整数矩阵将离散图像信息的能量集中到少量数据集,同时将缩放因子与量化步骤合并以减轻计算负担;然后,采用矩阵分解法将整数U矩阵分解为稀疏矩阵的乘积,从而实现图像变换的快速计算;最后,设计基于整数U变换模块和逆变换模块的图像压缩方法,用于减轻图像存储和传输压力。实验结果表明:文中方法与其他相关方法相比,可以降低图像可逆变换的截断误差;在图像和视频压缩实验中,在相同的压缩率下文中方法获得的压缩图像质量更高,而且快速变换方法可以有效地节省运算时间。

关键词：图像压缩整数变换非连续正交U系统吉布斯现象快速计算

最小配置下相机位姿、焦距及径向畸变鲁棒高效解析方法

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激光与光电子学进展 2024年第16期61卷 261-269页

作者：张逸王宝琼张跃强胡彪陈文均刘肖琳于起峰深圳大学智能光测研究院广东深圳518000 深圳大学物理与光电工程学院广东深圳518000

基于3D/2D点对应的相机参数估计方法在众多视觉应用中占据着举足轻重的地位。perspective-n-points-focal-radial(Pn Pfr)方法根据3D/2D点对应,估计相机的位姿、焦距,以及径向畸变参数。针对其最小点数配置,即4点配置,也即P4Pfr问题,提... 详细信息

基于3D/2D点对应的相机参数估计方法在众多视觉应用中占据着举足轻重的地位。perspective-n-points-focal-radial(Pn Pfr)方法根据3D/2D点对应,估计相机的位姿、焦距,以及径向畸变参数。针对其最小点数配置,即4点配置,也即P4Pfr问题,提出一种鲁棒高效的解法。首先,基于针孔相机模型和径向畸变模型定义伪深度因子;然后,对3D点去中心化,消去平移向量,构建鲁棒的P4Pfr模型;最后,基于该模型参数化旋转矩阵,结合旋转矩阵约束求解。根据上述求解框架,分别针对普通配置和平面配置设计解法,前者通过Gr?ebner基多项式求解,后者采用一元六次方程求解。通过模拟仿真和数据集测试验证所提方法精度、鲁棒性,以及效率。实验结果表明,所提普通配置解法和平面配置解法分别具有同类最优和仅次于同类最优的鲁棒性,两者均有着同类最快的求解速度。

关键词：机器视觉相机标定摄影测量位姿估计径向畸变

梯度多孔结构设计提升高镍层状氧化物正极材料高压循环稳定性

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化学学报 2024年

作者：王舒玮张建勋成业章立寒田华军李宝华华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室清华大学深圳国际研究生院深圳市下一代动力与储能电池关键技术工程研究中心矿冶科技集团有限公司北京工业大学材料科学与工程学院

高镍层状氧化物(LiNixCoyMn1-x-yO2， x≥0.8， NCM)由于其具有较低的生产成本、较高的能量密度和工作电压，是下一代高能量密度锂离子电池的重要正极材料. 然而，由于锂化/去锂化时高镍正极材料内部应变累积和颗粒破裂，导致其高压... 详细信息

高镍层状氧化物(LiNixCoyMn1-x-yO2， x≥0.8， NCM)由于其具有较低的生产成本、较高的能量密度和工作电压，是下一代高能量密度锂离子电池的重要正极材料. 然而，由于锂化/去锂化时高镍正极材料内部应变累积和颗粒破裂，导致其高压循环稳定性受二次颗粒机械失效的严重影响，限制其大规模的应用. 本工作报道了一种简单的共沉淀合成方法，成功地将梯度分布的孔结构引入到多晶NCM二次颗粒中，可以有效地缓解NCM一次颗粒中各向异性带来的体积变化、抑制晶间裂纹和晶内裂纹，同时减缓阻抗增加. 此梯度多孔结构的高镍NCM正极材料可以充电到4.5 V的高电压，同时具有180.1 mAh·g-1（1 C， 25 ℃）的超高比容量，在充放电循环300次后仍有87.6%的容量保持率. 而且，该正极材料在－20～60 ℃的宽温度范围内，都能表现出高的可逆容量和显著增强的循环稳定性. 这项研究表明，梯度多孔结构设计能够有效均匀化应力分布，有望解决高镍层状氧化物高压循环过程的结构不稳定性，该方法简单可行，易于大规模工业化.

关键词：高镍层状氧化物高电压机械失效梯度多孔结构宽温度范围