电动汽车锂离子动力电池充放电性能试验分析

根据电动汽车动力电池研发需求,对锂离子单体电池进行了一系列充放电试验,得到了该电池在不同放电倍率,以及不同温度条件下的充放电特性、开路电压、温升、内阻与效率特性.结果表明,锂离子电池具有比能量高、内阻小、放电效率高、放电特性良好等优点;锂电池的荷电状态与电池开路电压存在近似线性关系,这使得利用开路电压结合安时法估计电池的SOC成为现实.     

法国研制出高能锂离子电池电极

纳米构造的电极以及活性材料(如锂、镍以及锰等材料)的使用将使得电池的体积大为缩小,并应用到便携电子设备和电动车辆上。法国研究人员已经制造出锂离子电池的电极,不论从重量还是容量来看,其蓄能表现都数倍于传统的电极。这种新的锂离子电池的电极可以帮助使得手机或笔记本电     

短程高效回收废锂离子电池中铜金属的技术及机理研究

信息通讯技术和电动汽车产业的快速发展产生了大量的废锂离子电池,其资源化回收成为资源可持续利用及环境保护的重要手段.但传统的回收过程工艺繁琐,资源化效率较低阻碍了产业的良性发展.为了缩短废锂离子电池的资源化工艺,选择离子液体作为加热介质,通过熔化黏结剂,分离铜箔和负极材料实现对废锂离子电池中铜金属的回收.回收过程发生急剧的热对流和热传导过程,利用搅拌机快速运转强化了热对流的过程和机械力分离正极材料,基于传热理论傅里叶定律建立了热传递过程数学模型.通过详细实验研究发现,当加热温度180℃、搅拌速度350 r/min、停留时间30 min,可以实现铜金属的短程高效回收.本技术的研发大大促进了铜铝金属的高效回收,打通了废锂离子电池的闭环供应链.     

英政府科学办公室发布《技术与创新未来2017》报告

<正>2017年1月23日,英国政府科学办公室发布《技术与创新未来2017》报告,分析了能支撑英国经济增长、改善人民生活和公共服务、支持政策制定的新兴技术,并且关注了现有技术和新兴技术彼此交互带来的机遇。电池:随着移动技术的进一步普及,电池技术变得日益重要。电池化学、燃料电池和材料方面的研究进展将带来重大突破。例如,特斯拉正在建造的工厂可将锂离子电池的成本削减30%以上。     

层叠式锂离子电池展向温度分布的分析解及基于分析解的热设计优化

大型锂离子动力电池的热相关问题是限制其在电动汽车上大规模应用的主要问题之一.单体电池的热模型是进行电池热设计、改善电池热特性的重要工具.根据热模型的求解方法,可分为数值解和分析解两类.在现有文献的研究中,数值解占据了主要地位.但是,分析解因具有计算量小、可实现设计变量的全局优化等优点,在电池热设计和电池组热管理系统中可发挥重要作用.例如,在电池热设计中,分析解可全面考察多个设计参数连续变化下对电池热特性的影响,以进行多设计参数下的全局优化.本文首先对一款大型层叠式锂离子电池进行了数值热模拟和实验验证,数值热模拟的结果与多枚热电偶的实验测量结果吻合良好;然后,基于数值热模拟的结果提取了层叠式电池温度分布和产热率分布的主要特点,进而假设温度呈展向平面分布、产热率均匀分布;针对简化后的电池热问题,利用双重积分变换方法提出了分析解;最后,使用分析解开展了电池的热设计优化工作,讨论了不同电芯尺寸和极耳布置方案下的电池热特性.     

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.     

钙钛矿太阳能电池国际战略规划及发展态势分析

本文全面调研了美国、欧盟、日本及我国在钙钛矿太阳能电池领域的战略规划和项目部署情况,并基于权威机构认证数据,总结了钙钛矿太阳能电池研究最新进展,比较了各国技术实力。研究发现,各国都重视钙钛矿太阳能电池这一新兴技术,积极部署基础研究并推动其实用化和产业化;钙钛矿太阳能电池研究单元效率已突破23%,稳定性和大规模制备技术不断提高;我国在基础研究方面已经后来居上,创造了研究单元效率纪录,但在大规模印刷制备技术方面与美、欧、日等国家或地区还有一定差距。基于此,本文对我国发展钙钛矿太阳能电池以及钙钛矿材料提出了三点建议。     

Science China Technological Sciences 2021年64卷第5期中文摘要

正基于热管的电动汽车动力电池热管理面临的挑战和研究进展黄尧,汤勇,袁伟,方国云,杨阳,张晓清,吴耀鹏,袁宇航,王淳,李锦广近年来,电动汽车(EV)在全球范围内发展迅速,具有巨大的取代基于化石燃料的传统汽车的潜力.功率型锂离子电池(LIB)由于其高功率密度、良好的充电/放电稳定性和长循环寿命已被广泛应用于电动汽车中.电动汽车的续航里程和加速性能越来越受到消费者的关注,而这很大程度上取决于电池的功率水平.随着输出功率的不断提高,动力电池的高发热量会严重影响其使用性能和安全性.     

石墨烯基电极材料结构设计及其在二次电池中的应用

电极是实现高效电化学储能的基础,而常规的电极大多采用半导体甚至绝缘体为活性材料,不仅存在导电性差、电化学利用率低、倍率性能差等问题,而且部分电极材料在反应过程中还存在体积膨胀严重、中间产物流失等缺点,导致电极循环稳定性差.解决这些问题的有效途径之一是从电极材料的微纳结构入手,设计兼具高电化学活性及高结构稳定性的材料.石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积、柔性的二维结构及良好的机械性能,可用于构建高性能复合电极.石墨烯基电极材料结构主要包括核壳结构、三维网络结构、多级孔结构、三明治结构等,这些结构均对电化学储能器件的性能有不同程度的提升.本文以结构设计为主线总结了石墨烯在二次电池(如锂离子电池、锂硫电池和锂空气电池)电极材料结构设计中的应用,分析了不同结构类型在改善电化学性能方面的优势,为提高电化学储能体系的性能带来启示.     

基于平板热管技术的电池热管理系统实验研究

温度是影响锂离子动力电池性能的关键因素,本文采用平板热管作为电池热管理的传热部件,实验研究了平板热管在不同电池产热功率条件下的传热性能和均温性,理论计算了平板热管扩散热阻及导热系数.研究表明,在25 W产热条件下,平板热管扩散热阻为0.044℃W-1,等效导热系数650 W K-1,随着电池产热功率的增大,平板热管的扩散热阻降低,等效导热系数显著增大.在多热源条件下,平板热管表面最大温差低于4℃,表明其较好的均温性,在电池热管理系统中具有较好的应用前景.     

LiAlSiO4基固体氧化物锂离子导电材料的研制

以LiNO3、Al（NO3）3·9H2O和（C2H5O）4Si为原材料,通过以聚乙烯醇位聚合剂的化学合成方法制备了LiAlSiO4基固体氧化物锂离子导电材料.材料的X射线衍射分析表明,实验获得了具有四方结构的单相材料,晶格常数为a=b=0.5170 nm、c=0.6295 nm.所制备的材料体现具有锂离子导电性,同时得出材料的导电性与材料体系中存在的锂离子的空位有关,适当地调整体系中锂离子缺陷可以提高材料的锂离子导电性.     

钙钛矿太阳能电池:光伏领域的新希望

2013年6月以来,一种基于有机/无机复合钙钛矿材料的全新太阳能电池引起人们的极大关注,相关工作被期刊Science评为2013年度国际十大科技进展之一.这种新型全固态平面型太阳能电池已经展现出大于15%的高转换效率、液/气相等简单制备工艺和极低的加工成本等优点,极有可能在短期内把转换效率提高到20%以上,呈现出一片光明的前景,有可能对整个太阳能科学与技术行业以及人类经济和社会生活产生巨大的影响.本文结合我们最近的初步研究工作,就有机卤化物钙钛矿电池的发展历程、工作原理、制备工艺等几方面的代表性研究成果做了系统性总结,尤其是就目前有待解决的关键科学问题、未来发展方向等进行了讨论和展望,点明了可能采取的技术路径,有助于我国研究者抓住机遇,迅速跟上国际上太阳能电池与材料研究的前进步伐,为中国的绿色清洁能源的发展与生存环境的改善做出应有的贡献.     

活性毁伤材料及其应用技术研究进展

活性毁伤体制弹药战斗部技术,是武器毁伤领域近二十年发展起来的颠覆性前沿技术方向,为大幅度提升弹药战斗部威力开辟了新途径,成为支撑和引领高效毁伤技术发展的关键核心技术.本文首先从现役弹药战斗部威力形成方式着手,分析大幅提升威力面临的技术瓶颈,阐述活性毁伤体制弹药战斗部技术特点及优势.在此基础上,重点阐述活性毁伤材料技术、终点效应表征技术和武器化应用技术三方面研究进展.在活性毁伤材料技术方面,重点阐述材料体系、制备方法及力热化耦合响应等研究进展.在终点效应表征技术方面,重点阐述动能侵彻效应、化学能释放效应、结构毁伤增强效应、引燃和引爆增强效应等研究进展.在武器化应用技术方面,重点阐述活性毁伤材料在杀爆类、聚能类和侵彻类等弹药战斗部上应用研究进展,并讨论发展方向.     

胶体超级电容电池

兼具高功率密度与高能量密度的储电技术是电化学储能领域的终极目标,寻找新型储电体系成为实现这一目标的重要策略.超级电容电池融合二次电池和超级电容器的优势,实现高功率密度和高能量密度在同一时空的统一.作为关键电极材料,超级电容电池型电极材料具有快速的电子和离子传输通道,在热力学、动力学允许条件下实现最大化利用氧化还原活性阳离子.目前开发的胶体离子超级电容电池能量密度可以达到350 Wh/kg,功率密度达到2 kW/kg.超级电容电池储电设备特别适合应用于脉冲电源、电磁弹射、能量回收、启停电源等领域.     

轻金属硼氢化物可逆储氢材料研究进展

发展高效、安全的储氢材料/技术被公认为是推进氢能规模化商业应用的关键环节.相比于高压气态和低温液态储存方式,材料基固态储氢因能量密度高且安全性好,被认为最有发展前景.在诸多储氢材料中,轻金属配位硼氢化物氢含量多〉10 wt%,在储氢密度方面具有用作车载氢源的潜力,业已成为近年来储氢材料领域的研究热点.在简述轻金属配位硼氢化物储/放氢反应机理研究的基础上,着重从阴/阳离子替代、构建反应复合体系、纳米相结构调制等方面概述了改善硼氢化物综合储/放氢性能的最新研究进展,旨在明确轻金属硼氢化物储氢材料研究中的关键问题及未来研究方向.     

全球人类表型组专利技术的发展与启示

"人类表型组"是近年的新兴研究,该研究是现今健康话题"精准医疗"的理论支撑。为了清晰了解"人类表型组"技术现状,本文对"人类表型组"专利进行系统梳理、深度挖掘,重点借助Innography专利挖掘与数据分析平台,从专利概览认知(包括公开申请数量、IPC分类、国家分布、全球竞争态势分析指标)和专利深度剖析(包括核心专利和技术功效)两大维度进行技术信息分析,并结合专家咨询描制该领域的技术组成。研究发现,"人类表型组"技术整体呈上升发展态势;美国是该领域主导国;强生、罗氏等国际知名企业处于行业领军地位;目前研究重点集中在分子、细胞的微观表型方面,未来研究热点为组织器官、环境的宏观表型研究,相应地,计算、智能等技术的渗透将与分子检测、细胞培养、物理化学等技术结合,协同实现精准医疗。最后,从建立统一技术体系和数据标准、构建生物伦理安全体系、发现生态环境与表型关系研究三方面阐述得到的启示。     

基于专利分析的细胞治疗技术在抗癌领域的发展态势

以德温特创新索引专利数据库为依托,对2006~2016年间相关专利进行检索,综合运用统计分析和可视化分析,进行细胞治疗技术专利申请趋势分析、学科类别分析、专利权人构成分析、发明人合作网络分析、专利热点领域分析、德温特手工代码技术演进分析、高被引用专利分析,研究结果显示:1)该领域细胞治疗技术专利申请呈现波浪式上升状态,技术涉及学科高度集中;2)欧美等发达国家引领技术发展方向,但整个领域技术合作范围相对有限,合作程度比较低;3)该领域热点主要集中在细胞来源、细胞培养、抗原抗体制备、细胞体外诱导材料、工艺、体外抗炎抗感染及药物组合治疗等方面;4)从时间演进变化看,细胞来源与细胞培养是恒定主题,随着技术的发展,工艺的优化、治疗方案的多样化方面的专利正逐步涌现,成为新的焦点。立足我国产业发展实际,本文进一步提出了细胞治疗技术在抗癌领域的发展建议。     

锂离子电池失效的快速判定

通过锂离子单体电池的循环寿命实验,分析了该电池的充放电电流,电压以及内阻随循环次数的老化特性.研究发现,随着充放电次数的增加,电池在恒流阶段充入的容量占总容量的百分比的变化趋势和电池内阻变化相一致,因此可以根据恒流充电的时间来快速判定电池的衰减程度.     

3D打印技术的发展及其软件实现

随着3D打印技术的不断发展,其已经超越传统单材均质加工技术的限制,成为可实现多材料、功能梯度材料、多色及真彩色表面纹理贴图制件的直接制造;可跨越多个尺度(从微观结构到零件级的宏观结构)直接制造;并与传统加工工艺结合,可实现多种兼顾精度和形状复杂度的新型加工方法.本文叙述了国内外上述技术的研究发展概况,并论述了传统建模技术、3D打印数据交换格式、数据处理软件架构等方面应对3D打印技术最新发展和挑战的对策.     

GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究

β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点，逐渐成为微能源研究的方向．本文以半导体物理理论为基础，提出基于宽禁带半导体材料GaN和放射性同位素^147Pm的同位素微电池最优化设计方案．引入对同位素源自吸收效应的考量，通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程，对同位素源与半导体材料的最优化厚度，半导体材料PN结结深、耗尽区厚度、掺杂浓度，以及电子空穴对的产生及收集情况进行了研究和分析．提出的β辐射伏特效应同位素微电池最优化设计方案可实现：^147Pm单次衰变在能量转换单元中沉积的能量为28．2keV；同位素电池的短路电流密度为1．636μA／cm^2，开路电压为3．16V，能量转化率为13．4％．